Конспект урока по физике в 7 классе на тему "Сила трения"

Автор: Жарикова Елена Леонидовна, учитель физики МБОУ «Средняя школа №12 г. Ельца», Липецкая область

Конспект урока в 7 классе «Сила трения»

Цели урока:

образовательные: сформировать понятия “трение” и “сила трения”, представление о видах силы трения, экспериментально установить, от чего зависит величина силы трения, выяснить, как уменьшить или увеличить силу трения;

развивающие: продолжить формирование умений пользоваться измерительными приборами,  анализировать и сравнивать результаты опытов, развивать умение учащихся наблюдать, обобщать, делать выводы;

воспитательные: воспитывать умение работать в паре или группой, прививать интерес к физике, способствовать расширению кругозора учащихся.

Оборудование, ТСО: компьютерная презентация, компьютер, проектор, раздаточный материал, динамометры, грузы, трибометры, гладкая бумага, наждачная бумага, валики.

ПЛАН УРОКА

Этап	Время	Приемы и методы
1. Организационный момент. 2. Актуализация знаний. 3. Постановка учебной проблемы. Изучение и закрепление нового материала. 4. Подведение итогов. Домашнее задание.	1 мин. 8 мин. 32 мин. 4 мин.	Приветствие учеников класса и гостей. Беседа. Рассказ-беседа, просмотр слайдов презентации, доклад, объяснение, проблемный метод (создание проблемной ситуации), частично-поисковый метод (наблюдения,  самостоятельная экспериментальная работа). Сообщение учителем домашнего задания и его пояснение.

 

                                                      Ход урока.

1.     Оргмомент. Приветствие. Проверка присутствующих.

2.     Актуализация знаний.

Учитель. Ребята, у нас с вами сегодня необычный урок. Вы будете выступать в роли исследователей природы и её явлений. Эпиграфом к нашему уроку я выбрала слова великого учёного Альберта Эйнштейна:

«Самое прекрасное и глубокое из доступных нам чувств – это ощущение тайны, ибо в нем – источник истинной науки» (слайд № 2 презентации).

Разгадаем кроссворд, в котором зашифрована тайна (слайд № 3 презентации).   

1.     Единица измерения силы в СИ.

2.     Явление сохранения скорости тела постоянной при отсутствии действия на него других тел.

3.     Сила, с которой тело давит на опору или растягивает подвес.

4.     Прибор для измерения силы.

5.     Мера взаимодействия тел.

6.     Изменение формы или размеров тела.

н	ь	ю	т	о	н
и	н	е	р	ц	и	я
		в	е	с
	д	и	н	а	м	о	м	е	т	р
		с	и	л	а
		д	е	ф	о	р	м	а	ц	и	я

Итак, имя нашей тайны – трение!

3. Формирование новых знаний.

Учитель. Трение! Это слово знакомо каждому, и с ним обычно связано представление о чем-то замедляющем, тормозящем движение. Эта связь подсказана нам повседневным опытом. Мы знаем, что без трения не обходится никакое движение.

Что мы еще знаем о трении? Не очень много. Знаем, что трение помогало первобытному человеку добывать огонь. В сущности, и наши средства добывания огня основаны на трении.

То, что мы знаем о трении из повседневной жизни, заставляет нас считать трение вредным и нежелательным, а борьбу с ним – делом разумным, естественным и необходимым.

Но так ли хорошо нам будет без трения?

Представим себе, что невозможное стало возможным. Трение исчезло сразу и целиком.

Мебель грудилась около стены. Ходить невозможно, ноги практически скользят по полу. Одеться тоже нелегко, скользит одежда, невозможно завязать ни одного узла.

Ветер, не ослабляемый больше силой трения, дул бы со скоростью урагана; по морю, разрушая берега, ходили бы огромные волны. Волны и ветер не утихали бы ни на минуту, ибо трение, которое умеряет их в обычных условиях, исчезло.

Катастрофы изменили бы и Землю, и жизнь на ней.

Но на самом деле нам не угрожает полное исчезновение сил трения и это хорошо.

Вряд ли есть в природе явление более необходимое для нас, чем трение.

Как же быть с трением? Полезно оно или вредно? Когда его стоит увеличить, когда уменьшить?

Попробуем выяснить чуть больше о силе трения того, что мы уже знаем.

Цели нашего урока: усвоить понятия “трение” и “сила трения”, познакомиться с видами силы трения, экспериментально установить, от чего зависит величина силы трения, выяснить, как её уменьшить или увеличить (слайд № 4). Результаты наших исследований вы будете вносить в таблицу.

По мере изучения новых знаний ученики заполняют таблицу, которая начерчена заранее учителем на отдельных листах.

Определение силы трения
Обозначение силы трения
Графическое изображение  силы трения
Причины трения
Виды силы трения
Сравните силы трения скольжения и качения, максимальную силу трения покоя и силу трения скольжения
От чего зависит сила трения
Способы уменьшения трения
Способы увеличения трения

Учитель. Рассмотрим ситуации.

Учитель толкает пластмассовую тележку, деревянный брусок. Они движутся по поверхности стола и останавливаются.

Ребята, как изменилась скорость этих тел? Уменьшилась.

Что является причиной изменения скорости движения тела? Взаимодействие с другим телом.

С чем взаимодействовали тележка и брусок? Со столом.

Итак, трение – это взаимодействие, возникающее при соприкосновении одного тела с другим и препятствующее их относительному движению. Силу, характеризующую это взаимодействие, называют силой трения.

 Сила трения возникает при движении одного тела по поверхности другого, приложена к движущему телу и направлена против движения  (слайд № 5). Сила трения обозначается F_тр. Это векторная величина.

От чего зависит результат действия силы? От модуля, направления и точки приложения.

Это справедливо и для силы трения. К чему она приложена? И к телу, и к поверхности.

Как направлен вектор силы трения?

Мы уже говорили, что сила трения препятствует движению, следовательно, вектор силы трения направлен против движения.

Изобразите на чертеже силу трения (слайд № 6).

Постараемся ответить на вопрос: в чем причина возникновения трения? (Демонстрируется слайд № 7).

Опыт первый: Прошу взять  листки бумаги и карандаши. Проведите на листке 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? Поверхность бумаги шероховатая, как и у грифеля. А стекло ровное. При движении карандаша по бумаге происходит скалывание частей карандаша о нервности бумаги, они остаются на бумаге. На стекле же таких неровностей нет.

Значит, в чем же причина трения?

- В шероховатости поверхностей соприкасающихся тел.

Опыт второй: Прижмите друг к другу посильнее два стеклышка и попробуйте перемещать одно относительно другого.

Это очень легко сделать? Вам ничто не мешает?

- Не так уж легко.

Так в чем же дело? Ведь шероховатостей нет, а все же что-то мешает?

- Притяжение молекул взаимодействующих тел.

Вывод: итак мы узнали причины возникновения трения:

1. Шероховатости поверхностей соприкасающихся тел.

2. Притяжение молекул взаимодействующих тел.

(Презентация, слайд № 8)

Учитель. От чего зависит значение силы трения? Какие бывают виды трения? Как можно увеличить или уменьшить трение? Эти вопросы волновали учёных с давних пор. Первым трение изучал ещё итальянский учёный Леонардо да Винчи более 400 лет назад (16 век), но эти работы не были опубликованы. Законы трения были описаны французским учёным Гильомом Амонтоном в 1699 г. и Шарлем Кулоном в 1785 г. Послушаем сообщения об этих учёных, которые подготовили наши ребята.

Ученики выступают с сообщениями. Демонстрируется слайд № 9.

Леонардо да Винчи (15.06.1452 – 2.05.1519)

Итальянский художник, ученый и изобретатель.

         Научные работы посвящены математике, механике, физике, астрономии, геологии, ботанике, анатомии и физиологии человека и животных. Конструировал машины, что давало ему возможность более глубоко проникнуть в суть законов механики. Постиг природу инерции, понимал, что действие равно противодействию и направлено против него. Исследовал свободное падение и движение тела, брошенного горизонтально, явления удара, определял центры тяжести различных тел, в частности полукруга и тетраэдра, изучал трение (определил коэффициенты трения качения и скольжения), изобрел конусный шарикоподшипник. Высказал мысль о невозможности вечного двигателя (1475). Близко подошел к открытию закона сообщающихся сосудов. Изучал волны на воде, наложение волн, резонанс, наблюдал поднятие жидкостей в узких трубках (явление капиллярности). Исследовал влияние среды на окраску тел, пытался определить силу света в зависимости от расстояния и т. п. Известен и как  конструктор различных летательных аппаратов, ткацких станков, печатных и деревообрабатывающих машин, приборов для шлифовки стекла, землеройных машин и др. Открыл существование сопротивления среды и подъемную силу. В его рукописях даны рисунки парашюта и геликоптера. Является автором ряда гидротехнических проектов и проекта металлургических печей. Изучал сопротивление материалов. Исследования Леонардо да Винчи во многом опередили время.

Амонтон Гильом  (31.08.1663 – 11.10.1705)

Французский физик, член Парижской АН (1699). Родился в Париже. Изучал самостоятельно физику, математику, прикладную и небесную механику, архитектуру. Был почти глухой.

         Работы в области механики, термометрии, молекулярной физики. Проводил наблюдения над газами, занимался усовершенствованием физических приборов, главным образом гигрометров, барометров. Сконструировал гигрометр (1687), нертутный барометр (1695), воздушный термометр и (1702) барометр с U-образной трубкой, используемый на кораблях. В 1702 установил постоянную термометрическую точку – точку кипения воды, нашел прямую пропорциональную зависимость между температурой и давлением газа, установил связь между плотностью и воздуха и его давлением. Измерял расширение воздухо от нагревания. Используя барометр как альтиметр, пытался проверить закон Бойля-Мариотта при низких давлениях. Предложил способ градуировки спиртового термометра. Подразумевал (1703) существование абсолютного нуля температуры. Изучал трение, открыл (1699) законы внешнего трения твердых тел. Усовершенствовал (1703) пирометр.

Кулон Шарль Огюстен (14.06.1736 – 23.08.1806)

Французский физик и военный инженер, член Парижской АН (1803). Родился в Ангулеме. Окончил (1761) школу военных инженеров и все время находился на военной службе.

         Работы относятся к электричеству, магнетизму, прикладной механике. Сформулировал в 1781 законы трения, качения и скольжения. Исследуя кручение шелковых и металлических  нитей, установил законы упругого кручения, в частности определил, что сила закручивания нити зависит от материала,  из которого она сделана, пропорциональна углу закручивания нити и четвертой степени диаметра нити и обратно пропорциональна ее длине. Это имело важное значение, поскольку давало новый, очень чувствительный метод измерения силы. Исходя из этого, в 1784 построил прибор для измерения силы -  крутильные весы. С его помощью экспериментально установил в 1785 основной закон электростатики (закон Кулона), распространив его в 1788 на  взаимодействие точечных магнитных полюсов. Выдвинул гипотезу магнетизма, согласно которой магнитные жидкости не свободны  или не могут течь, как их электрические аналоги, и связаны с отдельными молекулами. Предположил, что каждая молекула в процессе намагничивания становиться поляризованной. Сконструировал магнитометр (1785). Заложил основы электро-  и магнитостатики. Пытался экспериментально измерить (1796) трение в жидкости по затуханию колебаний движущегося в ней маятника и определить зависимость трения от скорости.

Учитель. Эти учёные внесли огромный вклад в изучение силы трения. Давайте и мы вместе с вами пройдём путём этих исследований.

При проведении исследований ученые часто проводят измерения, используют измерительные приборы. Как измерить силу трения? (Слайд № 10.)

Силу трения можно измерить при помощи прибора – динамометра.

Прикрепляем динамометр к бруску который находится на опоре. Пружина динамометра деформируется.

Вопрос классу: Определите вид деформации.

Если происходит деформация пружины, следовательно, возникает сила упругости.

Сила упругости равна по модулю силе трения, если тело движется равномерно или находится в покое.

В природе существует три вида силы трения. Положим на дощечку небольшой деревянный брусок. Медленно поднимем верхний край дощечки до тех пор, пока  брусок не начнет сползать вниз. Чуть-чуть уменьшим наклон дощечки и снова положим на нее брусок. Теперь он не съезжает вниз. Его удерживает на месте сила трения покоя.

Трение возникает также при движении тел. Оно бывает двух видов – трение скольжения и трение качения (слайды № 11-№ 13).

Сейчас вы выступите в роли учёных-исследователей и сравните эти виды трения. Учащиеся работают в парах, на столах лежат карточки-задания для фронтального эксперимента. Первый ряд получает следующее задание.

   Задание 1.

Сравните силу трения скольжения и силу трения качения

 Оборудование:  брусок, динамометр, каток, линейка.

Ход работы:

 

                  опыт 1.                                                                         опыт 2.

                                               Задание второму ряду.

Задание 1.

Сравните силу трения скольжения и максимальную силу трения покоя

1. Измерьте максимальную силу трения покоя бруска по столу.
Для этого положите брусок на стол, а на брусок - два груза; к
бруску прицепите динамометр и приведите брусок с грузами в дви-
жение.

Заметьте показание динамометра, соответствующее
началу движения бруска.

2. Измерьте силу трения скольжения бруска с грузами по столу.
Для этого перемещайте брусок с грузами равномерно по столу при
помощи динамометра.

После проведения фронтального эксперимента группы делают выводы, что сила трения скольжения больше силы трения качения, а максимальная сила трения покоя равна силе трения скольжения (слайд № 14).

Учитель. Выясним, от чего зависит сила трения. Какие у вас  есть предположения? Посмотрите на слайд презентации № 15.

n  Какой вид трения имеет здесь место?

n  Почему так тяжело вести детям сани?

n  Если бы груз не был таким тяжелым, сила трения была бы меньше?

n  Следовательно, сила трения зависит еще и от веса груза. Как?

Учитель. От чего ещё зависит сила трения? Учащиеся высказывают предположения – от рода трущихся поверхностей и от их площади.

Учитель. Проверим это. Учащиеся выполняют экспериментальные задания.

Задание первому  ряду.

Задание 2.

Изучение зависимости силы трения скольжения от веса тела и независимости от площади трущихся поверхностей

Приборы и материалы: 1) динамометр, 2) трибометр, 3) грузы с двумя крючками - 2 шт.

Порядок выполнения работы

1. Положите на линейку трибометра брусок большой гранью, а на него - груз и измерьте силу трения скольжения бруска по линейке.

2. Положите на брусок второй груз и снова измерьте силу трения скольжения бруска по линейке.

3. Положите на линейку брусок меньшей гранью, поставьте на него опять два груза и снова измерьте силу трения скольжения бруска по линейке.

5. Ответьте на вопрос: зависит ли сила трения скольжения:

а) от веса тела, и если зависит, то как?

б) от площади трущихся поверхностей при постоянной нагрузке?
     

Задание второму ряду.

Задание 2.

Изучение зависимости силы трения скольжения от рода трущихся поверхностей

Приборы и материалы: I) динамометр, 2) трибометр, 3) грузы с двумя крючками - 2 шт., 4) лист бумаги, 5) лист наждачной бумаги.

Порядок выполнения работы

1. Измерьте силу трения скольжения бруска с двумя грузами:

а) по поверхности линейки трибометра

б) по гладкой бумаге

в) по наждачной бумаге

2. Ответьте на вопросы:

1) Зависит ли сила трения скольжения:

а) от рода трущихся поверхностей?

б) от шероховатости трущихся поверхностей?

Вывод: Сила трения зависит от рода соприкасающихся поверхностей и веса тела (записывают в таблицу). Он демонстрируется и на слайде № 16 презентации.

Учитель. Последний вопрос, на который нам сегодня предстоит ответить:  как можно увеличить или уменьшить силу трения? Давайте вместе сформулируем способы уменьшения и увеличения силы трения. А помогут нам в этом пословицы и поговорки.

1. Не подмажешь – не поедешь.
2. Баба с возу – кобыле легче.
3. Плуг от работы блестит.
4. Что кругло – легко катится.

Учащиеся выдвигают предположения. Их предположения обобщаются и записываются в таблицу. Демонстрируется слайд № 17.

Способы уменьшения силы трения:

1. шлифование;
2. смазка;
3. уменьшение нагрузки;

Способы увеличения силы трения:

1. увеличение нагрузки;
2. увеличение неровностей;
3. использование специальных материалов.

Демонстрируется слайд № 18 презентации.

Учитель. Ребята, пришла зима, наконец, выпал снег и мне вспомнились строки великого русского поэта А. С. Пушкина:

Опрятней модного паркета

Блистает речка, льдом одета.

Мальчишек радостный народ

Коньками звучно режет лёд...

Вопрос к классу: почему конькобежец легко скользит по льду, в то время как по стеклу, обладающему более гладкой поверхностью, он скользить не может?

Ответ:

Лезвие конька оказывает давление на лед и тем самым вызывает его таяние. Образующаяся под коньками вода облегчает передвижение. Как только давление прекращается, вода немедленно замерзает. Почему жидкость уменьшает трение? Слои жидкости пристают к поверхностям соприкасающихся предметов и скользят друг по другу. Движение жидкости также сопровождается некоторым трением, называемым вязкостью. Но оно гораздо меньше, чем трение между поверхностями твердых предметов.

Таким образом, при введении жидкости или специальной смазки между соприкасающимися твердыми поверхностями сила трения скольжения значительно уменьшается. Смазка предотвращает непосредственный контакт поверхностей.

Итак,

трение может быть полезным и вредным. Когда оно полезно, его стараются увеличить, когда вредно – уменьшить (демонстрируется слайд № 19).

4. Подведение итогов урока.

Вот мы и раскрыли еще одну тайну. И это прекрасно. Основу научного метода познания заложил итальянский ученый Г. Галилей. И мы на уроке изучили новый материал, идя именно этим путем, совершая свои маленькие открытия о трении. Достигли ли мы цели урока?

Большое спасибо за урок!

5. Домашнее задание: на отметку «3» - выучить содержание таблицы, на отметку «4» и «5» - §30-§32 (учебник А. В. Перышкина).

• 1 слайд

  Альберт Эйнштейн: «Самое прекрасное и глубокое из доступных нам чувств – это ощущение тайны, ибо в нем – источник истинной науки».
  

• 2 слайд

  
  
  
  
  
  
  РАЗГАДАЙТЕ КРОССВОРД
  1. Единица измерения силы в СИ.
  2. Изменение формы или размеров тела.
  3. Сила, с которой тело давит на опору или растягивает подвес.
  4. Прибор для измерения силы.
  5. Мера взаимодействия тел.
  6. Явление сохранения скорости тела постоянной при отсутствии действия на него других тел.
  
  н ь ю т о н
  д е ф о р м а ц и я
  в е с
  д и н а м о м е т р
  с и л а
  и н е р ц и я
  
  

• 3 слайд

  Сила трения
  Тема урока:
  

• 4 слайд

  усвоить понятия “трение” и “сила трения”, познакомиться с видами силы трения, экспериментально установить, от чего зависит величина силы трения, выяснить, как её уменьшить или увеличить
  Цели урока:
  

• 5 слайд

  Исследователи трения
  Леонардо да Винчи (1452-1519 г.г.)
  

• 6 слайд

• 7 слайд

  Cила трения – это сила, возникающая при движении или попытке вызвать движение одного тела по поверхности другого и направленная вдоль соприкасающихся поверхностей против движения. Обозначение – Fтр
  

• 8 слайд

  Fтр
  Графическое изображение силы трения
  

• 9 слайд

  Обсуждение проблемных вопросов
  Опыт первый: Прошу взять листки бумаги и карандаши. Проведите на листке карандашом любую линию. А теперь то же самое попробуйте сделать на стекле. Что вы наблюдаете?
  
  Опыт второй : Прижмите друг к другу посильнее два стеклышка и попробуйте перемещать одно относительно другого.
  Это очень легко сделать? Вам ничто не мешает?
  
  

• 10 слайд

  Причины возникновения трения
  Шероховатость поверхностей
  Взаимное притяжение молекул соприкасающихся тел
  

• 11 слайд

  Измерение силы трения
  

• 12 слайд

• 13 слайд

• 14 слайд

• 15 слайд

  Значение силы трения покоя
  

• 16 слайд

  Виды силы трения
  

• 17 слайд

  
  
  
  Fтр. качения < Fтр. скольжения < Fтр. покоя
  
  

• 18 слайд

  Картина В. Перова «Тройка»
  Какой вид трения имеет здесь место?
  Почему так тяжело вести детям сани?
  Если бы груз не был таким тяжелым, сила трения была бы меньше?
  Следовательно, сила трения зависит еще и от веса груза. Как?
  

• 19 слайд

  Сила трения зависит от рода соприкасающихся поверхностей и веса тела
  

• 20 слайд

  Способы уменьшения силы трения:
  1) шлифование;
  2) смазка;
  3) уменьшение нагрузки; 4) замена трения скольжения трением качения.
  Способы увеличения силы трения:
  1) увеличение нагрузки;
  2) увеличение неровностей;
  3) использование специальных материалов.
  

• 21 слайд

  Вывод :
  трение может быть полезным и вредным. Когда оно полезно, его стараются увеличить, когда вредно – уменьшить.
  
  
  
  
  

• 22 слайд

• 23 слайд

  Спасибо за урок !