Сила трения.

7-й класс

Иванов Александр Николаевич, учитель физики МБОУ «СОШ № 53 с углубленным

изучением отдельных предметов».  г.Чебоксары.

Тип урока: Урок изучения нового материала с элементами обобщения ранее изученного.

Цель урока: Дать понятие о трении и причинах его возникновения; сформировать знания о «силе трения» и  «коэффициенте трения», как физические величины.
Задачи  урока:

Образовательные:  

·        ознакомить учащихся с явлением трения и причинами его возникновения;

·        сформировать знания о физических величинах: «сила трения», «коэффициент трения»; 

·        раскрыть роль трения в быту, природе и технике, способы его уменьшения и увеличения.

Развивающие :

·        развивать познавательный  интерес к предмету;

·        способствовать развитию памяти, логического мышления, умения анализировать, обобщать и делать выводы по результатам опытов и наблюдений;

·        научить лаконично выражать свою мысль.

Воспитательные:

·        формировать  убежденность  в возможности познания природы;

·        формировать навыки делового общения  и  взаимного сотрудничества;

·        прививать навыки культуры умственного труда.

Оборудование:

Презентация по теме: “Сила трения”, видеофрагменты «Скольжение гладкого тела» , «Сила трения покоя и скольжения» и «Сравнение сил трения покоя, скольжения и качения.», ,компьютер (ноутбук), мультимедийный проектор, набор грузов, динамометры, трибометры, бруски лабораторные, наждачная бумага, стекло, резина.

Ход урока:

(слайд №2)

I.Организационный  момент

Настрой на урок

Учитель: Здравствуйте, ребята. Присаживайтесь.                            

        Древняя Греция. Гуляя в тенистой роще, греческий философ беседовал со своим учеником:

– “Скажи мне,– спросил юноша, – почему тебя так часто одолевают сомнения. Ты прожил долгую жизнь, умудрен опытом. Как же так, что для тебя осталось так много неясных вопросов? В результате философ очертил перед собой два круга: маленький и большой. “Твои знания – это маленький круг, а мой большой. Но все, что осталось вне кругов – неизвестность. Маленький круг мало соприкасается с неизвестностью. Чем шире круг твоих знаний, тем больше граница с неизвестностью. И впредь, чем больше ты станешь изучать нового, тем больше будет возникать неизвестных вопросов”. Греческий мудрец дал исчерпывающий ответ.

II. Актуализация знаний.

Учитель: Изо дня в день на уроках круг ваших знаний растет и расширяется. Но одновременно увеличивается и граница с неизвестностью – возникают множество интересующих вас вопросов, на которые вы еще не в состоянии ответить! Например:

1.     Какую роль играет слюна при глотании пищи?

2.     Почему шелковый шнурок развязывается быстрее шерстяного?

3.     Почему трудно удержать в руках живую рыбу?

4.     Почему при росе косить траву легче?

А вот работая  у доски или за партой, вы не задумывались над вопросами:

5.     Почему мел или грифель карандаша оставляют следы на доске и на бумаге?

6.     Почему для удаления нежелательных рисунков, сделанных карандашом в тетради предпочитаете использовать резиновый ластик ?

Ну вот мы и столкнулись с неизвестностью!

А вот на следующий вопрос вы наверняка знаете ответ:

7.     Какое физическое явление помогает вам удалить ластиком нежелательный рисунок, сделанный карандашом в тетради?  (Трение)

Верно. Процесс взаимодействия  ластика с бумагой назовем трением.

В  результате этого процесса  возникает сила – сила трения.

Вот мы и определили тему нашего урока: «Сила трения.»

(слайд №3.)

III. Изучение нового материала.

Тема урока: «Сила трения.»

Что  же нам  предстоит выяснить сегодня на уроке.

План:

1.Что такое трение?

2. Установить причины возникновения силы трения.

3. Выяснить, какие виды силы трения бывают.

4. Измерить силы трения и сравнить их.

5. Определить, от чего же зависит сила трения.

6. Вывести формулу  силы трения и сравнить коэффициенты  трения.

7. Выяснить роль силы трения в нашей жизни.

8. Убедиться какую пользу и вред наносит силы трения.

(слайд №4.)

Учитель:  Итак, что же такое трение? 

Всем вам, ребята, приходилось кататься зимой на санках или лыжах. Почему при спуске с горы вы не продолжаете двигаться бесконечно, а останавливаетесь? Что вам мешает скользить все дальше и дальше?

Эксперимент №1.

Учитель: Давайте проведем следующий опыт:

У нас на столе имеется деревянный брусок. Возьмем его, положим перед собой и толкнем вдоль горизонтальной поверхности стола. Что с ним произошло?

Что вы можете сказать о движении тела?

Ученики: Приведенное  в движение тело останавливается.

Учитель: Почему тело, приведенное в движение, останавливается?

Ученики:  При соприкосновении одно тела с другим возникает взаимодействие, препятствующее их относительному движению.

Учитель: Что же является причиной изменения скорости тела?

Ученики: Причиной изменения скорости тела, является сила, которая возникает  при взаимодействии  соприкасающихся тел.

Учитель: Правильно. Сила,  характеризующая взаимодействие соприкасающихся тел является причиной торможения тела. Эту силу называют силой трения.

 Какова точка приложения этой силы? И  как же направлена эта сила?

Ученики: Сила трения всегда действует на движущееся тело в точках его соприкосновения с опорой, и направлена противоположно направлению его движения.

(Слайд №5.)

Учитель: Значит, на основе наблюдений , мы можем сделать следующие выводы:

(слайд №6.)

Учитель:  А каковы же причины возникновения трения?   

Ученики: Скорее всего, причиной возникновения трения является шероховатая поверхность соприкасающихся тел. При соприкосновении тел, именно эти шероховатости своими  взаимозацеплениями  препятствуют продвижению тела.

Учитель: Ребята, а не возникает ли у вас мысль о том, что если сгладить эти неровности, то трение исчезнет.

Ученики: Да. С уменьшением неровностей поверхностей тел  трение исчезнет.

Учитель: Но это не так. С уменьшением шероховатостей, уменьшается расстояние между молекулами соприкасающихся веществ, а значит увеличиваются силы межмолекулярных притяжений.

Это снова приводит к возникновению трения.

(слайд №7.)

Демонстрация видеофрагмента №1: «Скольжение  гладких  тел.»

Хотелось бы добавить немного лирики:

Причина силы трения – взаимозацепление

неровностей поверхностей  в движении разных тел.

Тут бугорки, царапинки , еще шероховатости -

от них нам не избавиться, ты как бы ни хотел!

Когда же отшлифованы, тела отполированы ,

то друг по другу двигаться, казалось  бы легко.

Увы, молекулярное , вступает притяжение

И трение в этом случае  особо велико!

(слайд №8.)

Учитель: При наличии относительного покоя или движения двух соприкасающихся  тел  силы трения, возникающие при их взаимодействии,

можно подразделить на:

·        силы трения покоя;

·        силы трения скольжения;

·        силы трения качения.

Учитель: Ребята, а  теперь рассмотрим  каждый  вид  силы трения в  отдельности.

(слайд №9.)

Эксперимент №2.

Рассмотрим случай, когда тело находится в покое на горизонтальной поверхности.

Пусть, например, на полу стоит шкаф. Попробуем его передвинуть. Если к шкафу приложить небольшую силу, то он даже не тронется с места. Почему?

Ученики: Очевидно, что действующая сила, которую мы прикладываем к шкафу  уравновешивается силой трения  между полом и ножками  шкафа.

Учитель: Совершенно верно. Эту силу трения называют силой трения покоя.

Эксперимент №3.  А теперь, положим брусок на наклонную плоскость.

Брусок остается на месте в состоянии покоя.

Что же удерживает его  от соскальзывания вниз?

Ученики: Если бы не было силы трения, то тело под действием силы тяжести соскользнуло бы вниз по наклонной плоскости. Сила же трения покоя удерживает брусок на месте.

Учитель: Правильно. На практике можно наблюдать, что сила трения не только удерживает брусок на наклонной плоскости, но и удерживает гвоздь, вбитый в доску, не дает развязаться банту в ленте, шнуркам в ботинках, удерживает нитки, которыми сшиты  рубашки.

Силу трения покоя можно назвать силой сцепления соприкасающихся тел.

Вывод№3:  1) Сила, возникающая между двумя соприкасающимися телами и препятствующая возникновению движения этих тел относительно друг друга, называется силой трения покоя.

         Сила трения покоя может быть разной. Она растёт  вместе с силой, стремящейся сдвинуть тело с места. Но для двух  соприкасающихся тел она имеет максимальное  значение, больше которого быть не может.

(слайд №10.)

Эксперимент №4 (Движение бруска или книги по столу.)

Прижмем свою руку к лежащей на столе книге и передвинем  её. Приложив к телу силу, превышающую максимальную силу трения покоя,  мы сдвинем тело с места, и оно начнет двигаться – скользить. 

В этом случае сила трения покоя сменится силой трения скольжения.

 Вывод№3:   2)  Сила трения скольжения – это сила, возникающая при поступательном движении одного из контактирующих  тел относительно другого и действующая на движущееся тело в направлении, противоположном направлению его скольжения.

Например, такое трение возникает при движении саней или лыж по снегу.

(слайд №11.)

Эксперимент №4.  (Движение тележки или шарика  по горизонтальному столу.)

Если же одно тело не скользит, а катится по поверхности другого, то  сила трения, возникающая при этом, называется силой трения качения.

Так, например, при движении колес вагона, автомобиля, при перекатывании бревен или бочек по земле проявляется трение качения.

Давайте посмотрим почему?

         Колесо, которое катится, вдавливается в дорогу и образует бугорок и впадину, которые ему надо преодолеть. Поэтому катящемуся колесу постоянно приходится взбираться на появляющиеся бугорки и при этом скорость движения уменьшается, таким образом, возникает  сила трения качения.

Вывод №3:     3)Значит, сила  трения  качения -  это  сопротивление  движению, возникающее при перекатывании  тел  шарообразной или цилиндрической формы друг по другу, либо сопротивление  качению одного тела (катка) по поверхности  другого (опоры). Причина трения качения – деформация катка и опорной поверхности.

Учитель: Ребята, а как же измерить силу трения?

Для того, чтобы измерить силу трения скольжения деревянного бруска по столу, надо прикрепить к нему динамометр. Затем равномерно двигать брусок по столу, держа динамометр горизонтально.

Что при этом покажет динамометр?

На брусок в горизонтальном направлении действуют две силы. Одна сила – сила упругости пружины динамометра, направленная в сторону движения. Вторая сила трения, направленная против движения. Так как брусок движется равномерно, то это значит, что эти силы равны по модулю, но противоположны по направлению. Динамометр показывает силу упругости или силу тяги, равную по модулю силе трения.

Учитель: Ребята, а какой способ передвижения грузов по земле вы предпочитаете? Как легче передвигать тяжелую сумку:  на колесиках или волоча её по земле? Почему?

Ученики: Передвижение  грузов легче совершать не волоком, а с использованием колес или бревен. Вероятно, сила трения качения меньше силы трения скольжения.

Учитель: Правильно. Для подтверждения наших предположений нам необходимо сравнить силу трения покоя, силу трения скольжения и силу трения качения для тел одинаковой массы?

Для проведения данного эксперимента на каждой парте имеется соответствующее оборудование: брусок, два груза, динамометр, трибометр и 4 карандаша.

По карточке с заданием выполните работу и сделайте соответствующий вывод.

Ученики: Предполагаемый вывод: сила трения качения меньше силы трения скольжения, а сила трения скольжения меньше силы трения покоя, но сила трения покоя меньше веса самого тела. Самая большая сила трения покоя.

(слайд№12.)  

Учитель: Вывод№4: При одинаковых нагрузках сила трения качения значительно меньше силы трения скольжения  и  покоя. 

(слайд№13.)

Демонстрация видеофрагмента№2 : «Сравнение  сил трения покоя, качения и скольжения.»

Учитель: Учёных издавна интересовало, от чего зависит сила трения. Леонардо да Винчи в 1500 году исследовал зависимость силы трения от материала, из которого изготовлены тела; от величины нагрузки на эти тела; от степени гладкости или шероховатости их поверхностей;  ставя бруски на разные грани, определял зависимость силы трения от площади опоры. Но, к сожалению, работы Леонардо да Винчи не были опубликованы. (слайд№14.)

(слайд№15.) А хотите знать, от чего же зависит сила трения?

Давайте выясним это, а потом сравним результаты нашего исследования с результатами Леонардо да Винчи.  

Но сначала введём понятие силы нормального давления. Сила нормального давления – это сила, прижимающая тело к опоре перпендикулярно ее поверхности.

Обратимся к рисунку: сила давления равна по модулю силе реакции опоры |F|=|N|.                       

 (Карточки – задания №2  выполняют пять групп.)

Данная методическая разработка  способствует  формированию научного мировоззрения учащихся

в  познании природы ,  развитию  практических навыков  в  исследовательской  деятельности

и выработке умений  анализировать, обобщать и делать выводы по результатам опытов и наблюдений.

Групповой метод исследовательской деятельности на уроке формирует навыки делового общения и

взаимного сотрудничества. На основе материала, изложенного в данной методической разработке,

учащиеся получают представление о силе трения и причинах ее возникновения ; зависимости силы

трения от различных внешних факторов; способе измерения силы трения и коэффициенте трения

взаимодействующих тел.В работе присутствует множество красочных иллюстраций и видеофрагментов

для более качественного и наглядного усвоения материала.