22
Тема урока: Сила трения.
Тип урока: урок усвоения новых знаний.
Вид: комбинированный урок.
Задачи урока:
Образовательные:
формирование новых понятий «трение» и «сила трения»;
раскрытие значения трения в жизни человека, быту, технике;
выяснение, от чего зависит сила трения;
формирование умения различать виды трения;
раскрытие возможностей для увеличения и уменьшения трения при необходимости;
создание условий для отработки навыков работы с динамометром и для знакомства с методами измерения сил трения;
содействие развитию у школьников умения самостоятельно делать вывод.
Развивающие:
развитие логического мышления;
формирование умения пользоваться приборами;
анализ и сравнение результатов опытов;
развитие самостоятельности: способность без посторонней помощи выполнить предложенное задание
Воспитательные:
развитие аккуратности и ответственности;
привитие культуры умственного труда.
активное развитие навыков экспериментальной работы.
Оборудование для учителя: компьютер, презентация «Сила трения. Трение в природе и технике».
Оборудование для учащихся: динамометр, трибометр, кусок резины, брусок деревянный, грузы из механики по 100г (2 шт.), лупа, 2 стёклышка, лист бумаги.
Ход урока.
1.Организационный момент.
2.Фронтальный опрос. (мозговой штурм)
Все тела могут двигаться с разными скоростями.
А почему скорость тела может измениться?
Какую величину называют силой? (Физическая величина, показывающая меру взаимодействия тел)
Что такое взаимодействие тел? (Взаимное действие двух тел друг на друга)
Как обозначается сила? (F)
Единица измерения силы? (1 Ньютон)
Какие силы вы знаете?
Какая сила приложена к телу и направлена к Земле? (Сила тяжести)
Как вычислить силу тяжести, действующую на тело любой массы? (Нужно 9,8 Н/кг умножить на массу этого тела)
Что называют весом тела? ( Вес тела – это сила, с которой тело вследствие притяжения к Земле действует на опору или подвес)
Главное отличие силы тяжести от веса тела? (Сила тяжести приложена к телу со стороны Земли, а вес тела приложен к опоре или подвесу со стороны тела, т.е. точкой приложения)
Какой прибор предназначен для измерения силы? (Динамометр)
Что нужно сделать, чтобы определить цену деления шкалы прибора? (Нужно, найти два ближайших штриха шкалы, возле которых написаны значения величины, вычесть из большего значения меньшее значение и полученное число разделить на число делений между ними)
3.Проблемная ситуация, постановка учебной задачи.
Видеоролик
С явлением трения мы знакомы уже давно. В походе можно услышать: «Не натрите ноги», в школе – «Сотрите с доски записи».
А сегодня с явлением трения знакомимся и мы с вами!
ЗАПИШЕМ тему урока
Мы сегодня с вами выясним
Что такое сила трения?
Виды силы трения.
От чего зависит величина силы трения.
Где находит применение сила трения.
4.Изучение нового материала.
С трением мы сталкиваемся на каждом шагу. В прямом смысле этого слова. Вернее было бы сказать, что без трения мы и шагу ступить не можем, так как именно силы трения удерживают наши ноги на поверхности.
Любой из нас знает, что такое ходить по очень скользкой поверхности – по льду, если этот процесс вообще можно назвать ходьбой. То есть, мы сразу видим очевидные плюсы силы трения. Однако, прежде чем говорить о пользе или вреде трения, рассмотрим для, начала, что такое сила трения в физике.
ТРЕНИЕ - новый вид взаимодействия тел. Это явление играет очень важную роль в нашей жизни. Исходя из жизненного опыта, попробуйте сформулировать определение этому явлению. Что такое трение?
Варианты ответа: сопротивление движению.
Опыт 1. Возьмите листы бумаги и карандаши. Проведите на листе карандашом любую линию. А теперь то же самое попробуйте сделать на стекле. Что вы наблюдаете?
На бумаге остался след от карандаша, а на стекле нет. В чем тут дело? Если посмотреть в лупу на поверхности бумаги, стекла и грифеля, то можно заметить, что поверхность бумаги шероховатая, как и у грифеля. А стекло такими свойствами не обладает. При движении грифеля по бумаге происходит отслоение частей карандаша о неровности бумаги и они там и остаются. На стекле таких неровностей нет.
Вывод: первая причина трения- шероховатости поверхностей
Опыт 2. Прижмите друг к другу 2 стёклышка и попробуйте перемещать их друг относительно друга. Легко? Что-то мешает? Шероховатостей нет! А что мешает?
Вывод: вторая причина трения- силы молекулярного взаимодействия
Видеоролик откуда берется трение
В земных условиях трение всегда сопутствуют любому движению тел. При всех видах механического движения одни тела соприкасаются либо с другими телами, либо с окружающей их сплошной жидкой или газообразной средой. Такое соприкосновение всегда оказывает большое влияние на движение. Возникает сила трения, направленная противоположно движению.
Открыть учебник стр 84 прочитать определение
Сила трения - это сила, возникающая при движении одного тела по поверхности другого, и направленная противоположно движению
Существует несколько видов трения:
ТРЕНИЕ ПОКОЯ
Если вы попробуете сдвинуть тяжелое пианино, то как-то сразу станет понятно, что не так все просто, и что-то явно мешает благому делу наведения порядка.
И мешать движению будет не что иное, как силы трения, возникающая между полом и, например, ножками пианино
В нашем случае, когда мы пытались сдвинуть пианино с места, мы пыхтели, толкали, краснели, но не сдвинули пианино ни на сантимертр. Что удерживает пианино на месте? Сила трения покоя. Теперь другой пример: если мы положим руку на книгу и будем двигать ее по столу, то книга будет двигаться вместе с нашей рукой, удерживаемая все той же силой трения покоя.
Когда тело находится в покое на наклонной плоскости оно удерживается силой трения. Однако, если бы не было трения, то тело, под действием силы тяжести, начало бы скользить по наклонной плоскости, как санки с горы. Т.к. эта сила существует между покоящимися друг относительно друга телами, то эту силу принято называть силой трения покоя Трение покоя – сила трения, препятствующая возникновению движению одного тела по поверхности другого.
.
Сила трения покоя удерживает клин, вбитый в колоду, не дает развязаться ленте, завязанной на узел, удерживает крем для лица на коже, не давая ему соскользнуть.
Итак, сила трения покоя всегда равна по величине внешней силе, действующей на тело, и направлена в противоположную сторону. Чем больше приложенная к покоющемуся телу сила, тем больше сила трения покоя! Существует максимальная сила трения покоя, превышая которую мы замечаем, что тело сдвинулось с места.
Как измерить силу трения покоя? - например, с помощью динамометра.
РАБОТА в парах:
Привяжите конец нитки к динамометру и тяните пружину. Чем больше сила трения покоя книги, тем сильнее растянется пружина, прежде чем начнётся скольжение. Заметив положение стрелки в тот момент, когда книга сдвинулась с места, вы узнаете величину максимальной силы трения покоя той силы, которую необходимо приложить, чтобы сдвинуть тело с места.
ТРЕНИЕ СКОЛЬЖЕНИЕ
Вернемся к нашему пианино. Мы, наконец, сообразили, что сдвинуть его в одиночку нам не удастся и позвали на помощь соседа. В конце концов, исцарапав весь пол, вспотев, напугав кота, мы передвинули его в другой угол.
Что мы обнаружили, кроме клубов пыли и мусора? Что, когда мы приложили силу, превышающую силу трения покоя, пианино не просто сдвинулось с места, но и (с нашей помощью, естественно) продолжило двигаться дальше, до нужного нам места. И усилия, которые приходилось затрачивать на его передвижение, были примерно одинаковы на всем протяжении пути.
В данном случае нам мешала сила трения скольжения. Сила трения скольжения, как и сила трения покоя, направлена в сторону, противоположную приложенному воздействию.
Трение, которое возникает при скольжении одного тела
по поверхности другого называют трением скольжения
При равномерном движении тела динамометр показывает силу тяги, равную силе трения скольжения. Такое трение возникает например при движении коньков. Если вместо лезвия конька будут колеса, то такое движение называют качением. Роликовые коньки катятся, а не скользят по поверхности земли. Трение, возникающее при этом, называют трением качения.
ОПЫТ
Сравнение силы трения скольжения и силы трения качения.
[pic]
Положите на стол книгу,а на книгу круглый (не гранёный) карандаш и толкните его так, чтобы он заскользил по книге. Сдвинувшись, карандаш остановится.
Положите теперь тот же карандаш на бок и толкните его с той же силой. Карандаш, прокатившись, продвинется дальше. В чём тут дело?
Всё дело в том, что теперь карандаш катится, а не скользит, и тормозит его движение сила трения качения, которая во много раз меньше силы трения скольжения.
Ролик
Еще раз виды трения написать на доске
ФИЗКУЛЬТМИНУТКА
А теперь, давайте экспериментально выясним, от каких факторов зависит сила трения.
Первая группа выяснят, как сила трения зависит от нагрузки. Вторая- от рода соприкасающихся поверхностей, а третья – от площади соприкасающихся поверхностей
Опыт .
[pic]
Положите брусок на деревянную поверхность, на брусок сначала положите 1 груз и измерьте силу трения, затем 2 груза и вновь сделайте измерение. Запишите данные на листе и сравните их с модулем силы трения, когда нагрузки не было.
Вывод - сила трения зависит от нагрузки.
( Чем больше сила, прижимающая тело к поверхности, тем больше возникающая при этом сила трения
опыт
[pic]
Вывод - сила трения зависит от рода соприкасающихся поверхностей
Опыт
[pic]
Вывод: [pic]
Кулон ввели новую физическую постоянную - коэффициент трения (µ).
После этого была выведена формула для силы трения:
Fтр = µN
где N – сила реакции опоры. Если тело находится на горизонтальной поверхности, то N = Fтяж
Значения коэффициента трения для различных материалов можно найти в справочниках.
А трение помогает движению или мешает?
Если бы сила трения была направлена в сторону движения, то скорость тела возрастала. А поскольку скорость убывает, очевидно, сила трения мешает движению и направлена против движения.
Выводы: - сила трения направлена в сторону, противоположную движению;
-имеет точку приложения, расположенную в точке соприкосновения тела с поверхностью;
С давних времен было известно, что смазанные жиром или даже просто смоченные водой поверхности скользят значительно легче.
Сила жидкого трения меньше силы сухого трения при одинаковой массе движущихся тел
Ролик с коньками
мы должны быть благодарны силе трения; она даёт возможность нам ходить, лежать, стоять, принимать пищу, сидеть, держать предметы в руках, т.е. жить той жизнью, к которой мы привыкли. Человека при ходьбе толкает вперёд сила трения. Если она мала, то ноги человека скользят, и он не может идти.
Трение помогало первобытному человеку добывать огонь. В сущности и наши средства добывания огня основаны на трении (спички, зажигалка).
Без трения и животные не смогли бы передвигаться. У многих растений и животных имеются различные органы, служащие для хватания (усики растений, хобот слона, цепкие хвосты лазающих животных, когти, клешни). Все они имеют шероховатую поверхность для увеличения трения.
Среди живых организмов распространены приспособления (шерсть, щетина, чешуйки, шипы, расположенные наклонно к поверхности ), благодаря которым трение получается малым при движении в одном направлении и большим – при движении в противоположном направлении.
Иногда трение- «вред»!
Трение тормозит движение; на преодоление трения всех видов расходуется громадное количество ценного топлива. Трение вызывает износ трущихся поверхностей: стираются подошвы, шины автомобилей, детали машин. Вредное трение стараются уменьшить.
Учитывая отрицательную роль трения, необходимо его уменьшить. Для этого необходимо:
- подбирать материалы с низким коэффициентом трения;
- повысить качество обработки трущихся поверхностей;
- заменить трение скольжения трением качения;
- использовать смазку.
Жизненный опыт подсказывает нам, что трение очень важно в нашей жизни и играет как положительную, так и отрицательную роль.
Д/З выучить параграф, написать мини сочинение « трение в моей жизни»
Закрепление
Самостоятельная работа с проверкой по эталону и самооцениванием. Экспресс-диагностика
Какая сила не позволяет сдвинуть с места тяжелый шкаф?
А) сила трения скольжения,
Б) сила трения покоя,
В) сила трения качения.
На неподвижный ящик начинает действовать сила в 40 Н. При этом ящик остается на месте. Какая сила при этом возникает?
А) 0 Н
Б) 10 Н
В) 40 Н
г) 100 Н
Как направлена сила трения, когда брусок движется по столу вправо?
А) вправо,
Б) влево,
В) вертикально вниз.
В каком случае возникает сила трения скольжения?
[pic]
А) 1,
Б) 2,
В) 3.
Куда направлена сила трения покоя при ходьбе человека?
А) вниз,
Б) в сторону, противоположную движению,
В) по ходу движения.
В гололёд тротуары посыпают песком. При этом трение подошв о лёд …
А) не изменяется,
Б) уменьшается,
В) увеличивается.
При смазке трущихся поверхностей сила трения …
А) не изменяется,
Б) уменьшается,
В) увеличивается.
Проверка по эталону и самооценивание:
-
4-5 правильных ответов – оценка 3,
6 правильных ответов – оценка 4,
7 правильных ответов – оценка 5.
Мудрость и жизненный опыт любой народ заключает в поговорки. Например:
не подмажешь, не поедешь;
пошло дело как по маслу;
угря в руках не удержишь;
что кругло – легко катится;
лыжи скользят по погоде;
из навощенной нити сеть не сплетешь;
колодезная веревка сруб перетирает;
ржавый плуг только на пахоте очищается;
ловкий человек и на дынной корке не поскользнется;
нет такого человека, который бы хоть раз не поскользнулся на льду.
Как же можно использовать изученное явление в жизни? Какую оценку можно дать роли трения в жизни?
Каждый из нас постоянно решает житейские проблемы. Вот и сейчас нам с вами предстоит их разрешить.
Качественные задачи «Житейский опыт»:
В походе Ваня поскользнулся на мокрой траве, упал и понял, что…
2 группа. Саша увидел, что мама ни как не может снять перстень с пальца, и посоветовал ей намылить палец. Мама приняла совет, и перстень легко снялся. На чём основано Сашино предложение?
Из окна Саша увидел, что перед дверью их дома образовалась ледяная дорожка. Саша вышел на улицу и посыпал лёд песком. Почему он это сделал?
Когда выпал первый снег, папа Кирилла стал менять летнюю автомобильную резину на зимнюю. У зимних шин рисунок протектора был глубже, а также на них были шипы. Кирилл спросил у отца, зачем меняют шины у автомобиля?
6.Подведение итогов.
Приложение 1 к уроку.
Опыт 1. Возьмите листы бумаги и карандаши. Проведите на листе карандашом любую линию. А теперь то же самое попробуйте сделать на стекле. Что вы наблюдаете?
Опыт 2. Прижмите друг к другу 2 стёклышка и попробуйте перемещать их друг относительно друга. Легко? Что-то мешает? Шероховатостей нет! А что мешает?
Опыт3. Толкните брусок по столу; он остановится через некоторое время.
Тело остановилось, значит, для постоянного движения его всё время надо толкать или его что-то тормозило? Что?
Опыт 4. Прикрепите к бруску динамометр и тяните равномерно. Замените брусок цилиндром и проделайте то же самое.
Что вы можете сказать о скорости тела? Как она изменялась в опытах?
Опыт 5. Положите брусок на доску, прикрепите динамометр и равномерно перемещайте его сначала с меньшей скоростью, а затем с большей скоростью. Что вы наблюдаете?
Опыт 6. Положите деревянный брусок на кусок ткани и измерьте динамометром силу трения. Сравните ее с ранее измеренной силой трения, когда брусок лежал на деревянной поверхности. Запишите полученные данные.
Опыт 7. В лапке штатива укреплен алюминиевый цилиндр с намотанной на него нитью. Подвесьте к нити груз с одного конца, а с другого прикрепите динамометр. Измерьте силу трения и запишите ее значение.
Капните капельку масла на нить, находящуюся на поверхности цилиндра, и повторите ваши действия.
Опыт 8. Положите брусок на деревянную поверхность, на брусок сначала положите 1 груз и измерьте силу трения, затем 2 груза и вновь сделайте измерение. Запишите данные на листе и сравните их с модулем силы трения, когда нагрузки не было.
Опыт 9. Наблюдение зависимости силы трения от площади трущихся поверхностей.
Этот опыт проведите сами, запишите результат и сделайте вывод.
Приложение 2 к уроку.
Качественные задачи «Житейский опыт»:
-Дверцы шкафа в Ваниной комнате стали скрипеть. Ваня смазал петли 19маслом и скрип прекратился. Какое явление он использовал?
-В походе Ваня поскользнулся на мокрой траве, упал и понял, что…
-Саша увидел, что мама ни как не может снять перстень с пальца, и посоветовал ей намылить палец. Мама приняла совет, и перстень легко снялся. На чём основано Сашино предложение?
-Из окна Саша увидел, что перед дверью их дома образовалась ледяная дорожка. Саша вышел на улицу и посыпал лёд песком. Почему он это сделал?
-Кирилл собрался в поход на велосипеде. Но педали плохо крутились, и он смазал их машинным маслом. Какое явление он использовал?
-Когда выпал первый снег, папа Кирилла стал менять летнюю автомобильную резину на зимнюю. У зимних шин рисунок протектора был глубже, а также на них были шипы. Кирилл спросил у отца, зачем меняют шины у автомобиля?
ИНТЕРЕСНО!
[pic]
Увеличение силы сопротивления движению при росте скорости приводит к установившемуся равномерному движению тела при падении с большой высоты в жидкости или газе (например, в атмосфере). Так парашютист до раскрытия парашюта может приобрести скорость всего лишь до 50 м/с, а капли дождя, в зависимости от их размеров, достигают скоростей от 2 до 7 м/с.
[pic]
Самый низкий коэффициент трения для твёрдого тела (0,02) имеет известный вам тефлон. У каждого современного человека есть на кухне кастрюли и сковородки с антипригарным тефлоновым покрытием.
[pic]
Если у движущегося поезда одновременно открыть все окна, то обтекание его воздухом настолько ухудшится, что сила сопротивления движению возрастет примерно на четверть.
[pic]
Гидрокостюмы, которые специально разрабатываются для подводной охоты и дайвинга, выпускаются со сверхгладким покрытием с внешней стороны для уменьшения потерь на трение при скольжении в воде.
ВОПРОС ДЛЯ ВСЕХ!
[pic]
Лошадь везет телегу. Где здесь сила трения полезна, а где вредна?
А, НУ-КА!
Всем нам случалось выходить в гололедицу; сколько усилий стоило нам удержаться от падения, сколько смешных движений приходилось нам проделывать, чтобы устоять!
Это заставляет нас признать, что обычная земля, по которой мы ходим, обладает драгоценным свойством, благодаря которому мы сохраняем равновесие без особых усилий. Та же мысль возникает у нас, когда мы едем на велосипеде по скользкой мостовой. И если инженеры стремятся устранить по возможности трение в машинах, как нежелательное явление, то во всех прочих случаях мы должны быть благодарны трению: оно дает нам возможность ходить, сидеть и работать без опасения, что книги и тетрадки упадут на пол, что стол будет скользить, пока не упрется в угол, а ручка выскользнет из пальцев.
Трение представляет собой настолько распространенное явление, что нам не приходится призывать его на помощь: оно является к нам само.
Трение способствует устойчивости. Строители выравнивают пол так, что столы и стулья остаются там, куда их поставили. Блюдца, тарелки, стаканы, поставленные на стол, остаются неподвижными без особых забот с нашей стороны, если только дело не происходит на пароходе во время качки.
Вообразим, что трение может быть устранено совершенно. Тогда никакие тела, будь они величиною хоть с каменную глыбу, никогда не удержатся одно над другим: все будет скользить и катиться, пока не окажется на одном уровне. При отсутствии трения гвозди и винты выскальзывали бы из стен, ни одной вещи нельзя было бы удержать в руках, никакой вихрь никогда бы не прекращался, никакой звук не умолкал бы, а звучал бы бесконечным эхом, неослабно отражаясь, например, от стен комнаты.
22
