Урок в 7классе.  «Спор о трении».

Цели урока.

1.     Научиться пользоваться динамометром.

2.     Научиться измерять Fтр.

3.     Выяснить от чего зависит Fтр. на основе экспериментальных опытов.

4.      Определить коэффициент трения скольжения µ для разных материалов.

5.     Обобщить и закрепить полученные знания о силе трения.

6.     Продолжить развитие умения наблюдать, делать выводы, готовить сообщения и опыты.

Оборудование:  трибометры, деревянные бруски, на одну грань которых наклеена ткань и на других - наждачная бумага, набор грузов по 100г, динамометры, круглые карандаши, компьютерная презентация “Спор о трении”, компьютер, проектор, интерактивная доска.

Ход урока

1.     Организационный момент. Учитель показывает первый слайд, на котором изображен зимний пейзаж и просит учащихся прослушать звуки: скрип открывающейся двери, скрип снега под ногами, скрип тормозов автомобиля. Просит учащихся высказать мнение о том, с какой темой урока связаны эти звуки.

Ученики говорят о трении, и учитель подтверждает, что сегодня разговор пойдет о трении. На уроке мы обсудим спор о трении возникший в истории физики.

2.     Организация восприятия новой информации. ( Для проведения этой части урока учащиеся подготовили сценку, в которой они будут изображать различные исторические персонажи: Леонардо да Винчи, Гильома Амонтона, Леонарда Эйлера, Шарлья Огюстена Кулона).

Учитель: (на экране появляется картина Леонардо да Винчи « Дама с горностаем») Шел 1500 год. Великий итальянский художник, скульптор и ученый Леонардо да Винчи проводил странные опыты, чем удивлял своих учеников: он таскал по полу, то плотно свитую веревку, то ту же веревку во всю длину. (В этот момент перед классом появляется ученик, изображающий Леонардо да Винчи). Его интересовал ответ на вопрос: зависит ли сила трения скольжения от величины площади соприкасающихся тел?

Леонардо да Винчи (когда он говорит, на экране появляется слайд с его портретом и таблицей):  Я, Леонардо да Винчи, ныне известный всему миру итальянский ученый, предложив свои услуги в 1482 г. в качестве инженера миланскому герцогу Людовику Морои, занялся изучением трения. Меня интересовали следующие вопросы: зависит ли сила трения скольжения от площади трущихся поверхностей, от рода материалов, от силы, прижимающей одно тело к другому, от скорости движения тел относительно друг друга, от гладкости (шлифовки) поверхностей? С помощью простых и остроумных устройств я ответил на эти вопросы так: нет, нет, да, нет, да.

 Я определил также ряд коэффициентов трения скольжения и качения.

Амонтон (следующий слайд).  Я, французский физик Гильом Амонтон, спустя почти два века, в 1699 г., направил в Парижскую Академию наук письмо, в котором дал свои ответы на вопросы, поставленные Леонардо: нет, нет, да, да, нет.

 Я сформулировал также в математическом виде зависимость между силой N, прижимающей одно тело к другому, и силой трения F тр : Fтр = μ N ,где μ- коэффициент пропорциональности.

Эйлер (следующий слайд).  Я, Леонард Эйлер, действительный член ряда академий наук мира, в том числе Петербургской, швейцарец по происхождению, знаменитый математик, механик и физик, опубликовал в 1748 г. свои ответы на пять вопросов о трении: нет, нет, да, да, да. (Ведущий пишет их на доске.) Таким образом, уважаемый Леонардо (обращается к нему) и уважаемый Гильом (кланяется ему), в своих первых трех ответах я согласен с вами, а в четвертом поддерживаю Амонтона, в пятом - Леонардо да Винчи.

Кулон (следующий слайд).  Я - французский ученый и военный инженер Шарль Огюстен Кулон. Меня считают основоположником науки о трении. Работая инженером на военных верфях порта Рошфор на западном побережье Франции, я изучал ситуации, в которых сила трения играет очень важную роль. Результаты свои я изложил в мемуаре «Теория простых машин с учетом трения их частей и жесткости канатов». Эта работа была опубликована в 1781 г.; в ней сформулированы законы трения скольжения и качения. Работа получила признание. Парижская Академия наук столь высоко оценила ее, что удвоила обещанную премию. Однако не я первым решил эту задачу.

 Я на все вопросы о трении отвечаю: да; однако уточняю, что сила трения только в малой мере зависит от площади трущихся поверхностей

Школьник (следующий слайд). Я, ученик 7 класса... (называет свою фамилию), могу добавить уважаемый Гильом, что ваш закон «дожил» до нашего времени- 2014 г. - и является основным при решении задач. В разговор вступает учитель: Господа, спасибо, что пришли к нам на урок, разрешите нам сегодня на уроке поучаствовать в вашем споре. Хочу сообщить вам, что спор между учеными по данному вопросу продолжается, по сей день. Группой ученых при АН института химической физики открыто явление аномального низкого трения, т. е. резкое уменьшение Fтр. при уменьшении давления и облучения трущихся поверхностей гамма-лучами. Очевидно этот эффект найдет особенно большое применение в космосе.

Учитель выводит на экран и объявляет цель урока:

Научиться пользоваться динамометром.

Научиться измерять Fтр.

Выяснить от чего зависит Fтр.

 Определить коэффициент трения скольжения µ для разных материалов.

Разрешить великий спор!

3. Проведение исследования.

М. В. Ломоносов говорил: "Один опыт я ставлю выше, чем тысяча мнений, рожденных только воображением". Поэтому, мы не будем обсуждать, кто был прав из наших героев, а подвергнем экспериментальной проверке все их выводы о трении. Учитель предлагает «ученным» принять участие в работе класса, раздает карточки с заданием, согласно которому учащиеся в мини группах: по двое, выполняют фронтальные лабораторные работы. На столах лежат приборы и все необходимое для проведения лабораторной работы. Перед тем как начать исследование учитель предлагает вспомнить устройство динамометра и способы измерения сил. Вызывает учеников к доске, которые используя изображения на доске, рассказывают об этом.          

Карточка № 1.

Выполнили   -------------------------------------------------------------------------------------

Зависимость силы трения скольжения от площади  соприкасающихся поверхностей.

Оборудование: динамометр, брусок, доска.

Цель: Проверить зависит ли Fтр.ск. и коэффициент трения скольжения (µ- «мю») от площади соприкасающихся поверхностей?

Ход работы.

1.     Прикрепив к бруску динамометр, как можно более равномерно тяните вдоль трущейся поверхности. При равномерном движении сила упругости динамометра, действующая на брусок, будет уравновешиваться действующей назад силой трения скольжения, измерим эту силу (F_тр.ск.)

2.     Определить F_тр.ск. положив брусок на широкую грань, а затем на узкую, вычислите коэффициент трения скольжения (µ- «мю») по формуле: µ= F_тр.ск./Р (при делении округлите результат до сотых)    и результаты занести в таблицу:

Сделайте вывод о том, как зависит F_тр.ск. и коэффициент трения скольжения (µ-«мю») от площади соприкасающихся тел (при сравнении учитывайте абсолютную погрешность измерений)?

Карточка №2. Выполнили   -------------------------------------------------------------------------------------

Зависимость F_тр.ск.  от  материала соприкасающихся поверхностей.

Цель: Проверить зависит ли F_тр.ск. от материала соприкасающихся поверхностей?

Оборудование: динамометр, бруски, грани которых, имеют поверхности из разного материала, доска.

Ход работы.

1.     Определить вес (Р) бруска подвесив его к динамометру.

2.     Прикрепив к бруску динамометр, как можно более равномерно тяните вдоль трущейся поверхности. При равномерном движении сила упругости динамометра, действующая на брусок, будет уравновешиваться действующей назад силой трения скольжения, измерим эту силу (F_тр.ск.)

3.     Определить F_тр.ск. по разным поверхностям, вычислите коэффициент трения скольжения

 (µ- «мю») по формуле: µ= F_тр.ск. /Р (при делении округлите результат до сотых) и результаты занести в таблицу:

Сделайте вывод:

1.Зависит ли сила трения скольжения от материала соприкасающихся поверхностей?

 2.Зависит ли коэффициент трения скольжения от материала соприкасающихся поверхностей?

Карточка № 3. Выполнили   -------------------------------------------------------------------------------------

Измерение силы трения скольжения и определение коэффициента трения.

 Оборудование: брусок, доска, динамометр, набор  из трех грузов.

Цель: Выяснить зависит ли  F_тр.ск.  и коэффициент трения скольжения  (µ- «мю»)

от веса тела (нагрузки)?

Ход работы

1. Определить вес (Р) бруска подвесив его к динамометру и вес одного  груза.

2. Положить брусок на горизонтально расположенную доску, на брусок поместите груз.

3. Прикрепив к бруску динамометр, как можно более равномерно тяните вдоль трущейся поверхности. При равномерном движении сила упругости динамометра, действующая на брусок, будет уравновешиваться действующей назад силой трения скольжения, измерим эту силу (Fтр.)

4. Повторить опыт, поместив на брусок 2, а затем 3 груза.

5. Полученные данные занесите в таблицу (при делении округлите результат до сотых):

Сделайте вывод:

1. Как F_тр.ск. зависит от веса  тела (Р)?

2. Зависит ли от веса тела (Р)  коэффициент трения скольжения  (µ- «мю»)?

Карточка № 4. Выполнили   -------------------------------------------------------------------------------------

Зависимость F_тр.ск. от  относительной скорости движения

Оборудование: динамометр, брусок, доска .

Цель: Проверить зависит ли F_тр.ск. и коэффициент трения скольжения (µ- «мю») от относительной скорости движения?

Ход работы.

1.     Прикрепив к бруску динамометр, как можно более равномерно тяните вдоль трущейся поверхности. При равномерном движении сила упругости динамометра, действующая на брусок, будет уравновешиваться действующей назад силой трения скольжения, измерим эту силу (F_тр.ск.)

2.     Определить F_тр.ск. при очень маленькой скорости движения, а затем увеличим скорость.

3.      Вычислите коэффициент трения скольжения (µ- «мю») по формуле: µ= Fтр.ск./Р  (при делении округлите результат до сотых)    и результаты занести в таблицу:

Сделайте вывод: зависит ли сила трения скольжения и коэффициент трения скольжения (µ- «мю») от относительной скорости движения

Карточка № 5. Выполнили   -------------------------------------------------------------------------------------

Зависимость F_тр.ск. от степени

шероховатости (качества обработки) трущихся поверхностей

Оборудование: динамометр, брусок две стороны которого гладко ошкурены, а две другие не обработаны.

Цель: Проверить зависит ли F_тр.ск. и коэффициент трения скольжения (µ- «мю») от качества обработки  соприкасающихся поверхностей?

Ход работы.

1.     Прикрепив к бруску динамометр, как можно более равномерно тяните вдоль трущейся поверхности. При равномерном движении сила упругости динамометра, действующая на брусок, будет уравновешиваться действующей назад силой трения скольжения, измерим эту силу (F_тр.ск.)

2.     Определить F_тр.ск. положив брусок на широкую гладкую грань, а затем на шероховатую, вычислите коэффициент трения скольжения (µ- «мю») по формуле: µ= F_тр.ск./Р  (при делении округлите результат до сотых)    и результаты занести в таблицу:

Сделайте вывод:  зависит ли сила трения скольжения и коэффициент трения скольжения (µ- «мю»)  качества обработки трущихся поверхностей? -

Карточка № 6. Выполнили   -------------------------------------------------------------------------------------

Сравнение максимальной силы  трения покоя (F_тр.пок.), силы трения скольжения (F_тр.ск.), силы трения качения (F_тр.кач.)

Цель: Сравнить максимальную силу  трения покоя (F_тр.пок.), силу трения скольжения (F_тр.ск.) и силу трения качения (F_тр.кач.)

Оборудование: динамометр, брусок, 2 круглых карандаша, доска, два груза.

Замечание: До тех пор, пока приложенная сила меньше силы трения покоя максимальной, она компенсируется силой трения покоя, и брусок остается неподвижным. Как только приложенная сила становится чуть больше силы трения покоя максимальной, брусок сдвигается и F_тр. покоя переходит в F_тр.ск.

Ход работы.

1.Положите брусок на доску, положите на него два груза (см. рис) прикрепите к бруску динамометр и  медленно тяните динамометром брусок. Заметьте какая максимальная сила заставила брусок двигаться - она равна максимальной силе трения покоя.

2. Равномерно тяните брусок по доске, снимите показания динамометра. Сила с которой вы тянули, равна силе трения скольжения.

3. Подложите под брусок два круглых карандаша и снова проведите измерения- это сила трения качения.

Результаты занесите в таблицу.

Сделайте вывод:  1. Самая наименьшая Fтр.? -

                2. Самая наибольшая Fтр. ? –

После окончания работы, учитель предлагает учащимся заполнить строку в таблице на интерактивной доске и каждая группа комментирует свой результат.

После этого учитель предлагает учащимся подвести итог работы:

1.Сила трения не зависит от площади контакта между трущимися поверхностями.

2. Сила трения зависит от материала трущихся поверхностей

3. Сила трения прямо пропорциональна нагрузке  или весу тела.

4.Сила трения не зависит от скорости движения тела.

5. Сила трения зависит от степени шероховатости поверхности

6.Коэффициент трения зависит от свойств трущихся поверхностей.

4. Учитель объявляет домашнее задание: § 32, упр. 16(4,5) и предлагает учащимся открыть учебники и посмотреть его, дает необходимые пояснения.

5. Далее учитель проводит рефлексию:

1.Что нового я узнал?

2.Чему научился?

3.Комфортно ли было тебе при работе в микро группе – паре?

4.Какую роль выполнял ты?

5.Какие трудности встретились при выполнении задания?

6.Как ты (вы) их преодолели?

Задайте вопросы, возникшие в связи с уроком:

а) самому себе;  б) другим ученикам;  в) учителю.

Затем на доске появляется слайд с участниками сценки, учитель объявляет оценки за урок и благодарит учащихся за активную работу на уроке. Урок окончен.

 (Фотографии учеников, которые использованы для создания презентации я делаю в начале учебного года, когда знакомлюсь с новыми учениками, они помогают мне быстрее запомнить учащихся).