Конспект урока "Сила трения. Трение в природе и технике"

Тема. Сила трения. Трение в природе и технике

Цель урока: ознакомить учащихся с явлением трения, выяснить природу силы трения;

рассмотреть способы уменьшения и увеличения силы трения, роль трения в

природе и технике; формировать навыки решения задач с применением

полученных знаний; развивать внимание учащихся, их память, логическое

мышление, умение анализировать, обобщать и делать выводы; воспитывать

трудолюбие, добросовестное отношение к учебному труду

Тип урока: урок усвоения новых знаний

Ход урока

1. Организационный момент

2. Проверка домашнего задания (решение задачи у доски учащимся)

3. Физический диктант (проверка знаний теоретического материала)

1. Сила – это физическая величина, характеризующая взаимодействие тел, в результате которого изменяются … (скорость, направление движения, форма или объём обоих тел)

2. Любая сила имеет … (точку приложения, направление и модуль)

3. Равнодействующая двух сил, действующих по одной прямой в одном направлении, равна … (сумме этих сил)

4. Тело, к которому приложены разные по модулю силы, действующие по одной прямой, но в противоположном направлении, будет двигаться в сторону … (большей по модулю силы)

5. Если силы, приложенные к телу, равны по модулю, но противоположны по направлению, то тело … (покоится или движется равномерно)

6. Силой тяжести называют силу, с которой … (Земля притягивает к себе любой предмет)

7. Записать формулу силы тяжести (F_тяж = mg)

8. Сила тяжести всегда направлена … (вниз, к центру Земли)

9. Вес тела – сила, с которой тело … (давит на опору или растягивает подвес)

10. Вес тела отличается от силы тяжести тем, что вектор силы направлен … (перпендикулярно опоре)

11. Записать формулу веса тела (P = mg)

12. Сила упругости возникает при … (деформации тела)

13. Сформулировать и записать формулу закона Гука (Сила упругости прямо пропорциональна деформации тела и направлена в сторону, противоположную деформации F_упр = - kx )

2. Создание проблемной ситуации

Демонстрация: Поставим на стол наклонную доску, положим на нее шарик и отпустим его. Шарик скатывается с доски на поверхность стола, катится по ней и останавливается. Если на стол положить стекло, то шарик прокатится на значительно большее расстояние, а если насыпать песок, то – на меньшее.

• О чём свидетельствует остановка шарика?

• Почему в каждый раз шарик прокатывается на разное расстояние?

3. Постановка темы урока

Сегодня на уроке мы поговорим о силе, которая вызывает торможение, а затем и остановку тел. Тема урока: «Сила трения. Трение в природе и технике».

4. Изложение нового материала

Движение тела в реальных условиях не может продолжаться бесконечно долго. Но бывает и так, что мы не можем сдвинуть тело с места.

• Какая сила возникает при попытке сдвинуть предмет с места?
  
  

При попытке сдвинуть какой-либо предмет с места возникает сила трения.

Сила трения – это сила, возникающая при соприкосновении поверхностей  тел, препятствующая их относительному перемещению, м направлена вдоль поверхности соприкосновения. (запись в тетрадь)

Различают силы трения покоя, скольжения, качения.

Сила трения покоя действует тогда, когда  человек пытается сдвинуть тяжелый предмет с места.

При перемещении предмета по поверхности другого возникает сила трения скольжения. Например, по льду мы ходим очень осторожно, стараясь не отталкиваться от него. На льду сила трения покоя так мала, что достаточно небольшого усилия, чтобы подошва обуви начала двигаться относительно льда. Это приводит к скольжению, которое мешает ходьбе.

Когда тело катится по поверхности – действует сила трения качения.
Самая маленькая сила – сила трения качения, т.к. катить легче, чем тащить. Сила трения покоя самая большая – т.к. требуется самое большое усилие для того, чтобы сдвинуть предмет с места (записать виды трения в тетрадь)

Рисунок:

• От чего же зависит сила трения?

Демонстрация. Тянем по столу брусок с одинаковой силой, положив его то на одну, то на

другую грань. Замечаем показания динамометра.

• Зависит ли сила трения от площади соприкасающихся поверхностей?

Демонстрация. Положим на стол наждачную бумагу и попробуем тянуть брусок по ней.

Смотрим на показания динамометра.

• От чего же зависит сила трения?

• Исчезнет ли трение, если поверхности отшлифовать?

Запись в тетради:

Причины трения:

1. Шероховатость поверхностей
2. Межмолекулярное притяжение, если поверхности   отшлифованы.

Фронтальный эксперимент. Учащиеся пытаются подобрать угол наклона учебника, при

котором начинает скользить брусок по учебнику (начиная с

малого угла).

• Зависит ли сила трения скольжения от угла наклона плоскости?

Изучением причин трения и природы этого явления занимались в разные времена и эпохи самые выдающиеся естествоиспытатели: Аристотель, Леонардо да Винчи, Галилей, Ньютон, Эйлер, Джоуль. Важные результаты в этой области были получены французским ученым Ш.Кулоном. В 1781г. он получил премию от академии наук за теорию простых машин, в которой было принято во внимание трение частей машин и жесткость веревок.

• Какую роль играет трение в природе и технике – положительную или отрицательную?

Когда человек идёт, на подошвы его ног действует сила трения покоя, направленная вперёд, по ходу движения. Человек как бы отталкивается от Земли во время ходьбы. Если бы не было силы трения покоя, человек не смог бы сдвинуться с места. Противодействующая сила – сила трения, приложенная к Земле.

• Приведите примеры, в которых трение полезно и его увеличивают, и примеры «вредного» трения, которое  уменьшают.

Возможные примеры учащихся:

1. В отсутствии трения покоя ни люди, ни животные не могли бы ходить по земле. В гололедицу, когда трение между подошвой обуви и льдом становится малым, ноги начинают скользить. Лед посыпают песком: песок увеличивает трение.
2. На гладкой поверхности не смогли бы двигаться и автомобили: их колеса, вращаясь, проскальзывали бы и буксовали на месте. Именно трение останавливает машины при торможении.

3. Но трение может играть и отрицательную роль. Ведь именно из-за него нагреваются и изнашиваются многие движущиеся части различных механизмов. В таких случаях его стараются уменьшить. Например, отшлифовывая детали машин, чтобы они меньше тёрлись друг о друга и дольше служили.

Историческая справка

При раскопках одного из шумерских городов, Урука, обнаружены остатки  массивных деревянных колес, которым 4,5 тыс. лет. Колеса биты медными гвоздями с очевидной целью – защитить  обод от быстрого изнашивания. Два с половиной тысячелетия спустя древние римляне сберегали таким же образом подошвы обуви, используя, однако, уже железные гвозди. Железо применялось римлянами и для изготовления подков, защищавших от изнашивания копыта лошадей.

Примерно в третьем тысячелетии до нашей эры в Шумере и районе Кавказа появились громоздкие и неуклюжие повозки на колесах, в которые вначале впрягали волов, а позднее лошадей, ослов и других животных. В еще более ранние времена,  увлекаемые ветром и течением бревна, не тонущие даже под большим грузом, навели на мысль о плотах, которые породили первые  примитивные суда, приводимые  в движение веслами и парусом. Стало ясно, что изнуряющего трения на суше можно избежать, заменяя дорогостоящие и малоэффективные сухопутные перевозки по бездорожью речными, а затем и морскими.

Проблемы трения настойчиво напоминали о себе и в самых примитивных механизмах, изобретенных в древности. В дошедших до нас опорах колодезных воротов времен бронзового века (V век до н.э.) обнаружены следы оливкового  масла, которое помогало ослабить трение, и избавляло наших пращуров от неприятного скрипа.

Записи в тетради:

Способы уменьшения трения:

1. Введение между трущимися поверхностями смазки;
2. Замена трения скольжения трением качения;
3. Замена материалов трущихся тел.

5. Решение задач

Решите устно

• Действует ли сила трения на стоящий в комнате шкаф?

• Зачем зимой задние колеса некоторых грузовых автомобилей перевязывают цепями?

• Для чего делается насечка около шляпки гвоздя?

• Почему после дождя грунтовая  дорога скользкая?

• Почему мокрая бумага легко рвется?

• Если автобус равномерно движется по горизонтальному участку пути, чему равна сила трения?

• Почему коньки хорошо скользят по льду и плохо по стеклу?

Решите и запишите.

• Книга прижата к вертикальной стене. Изобразите графически направления сил тяжести и трения покоя, действующих на книгу.

• Сани сдвигаются с места, если к ним приложить горизонтальную силу 90 Н. Какова масса саней, если сила трения составляет 0,045 их веса?

6. Домашнее задание: § 25, 26 (читать), выучить конспект; решить задачу

Задача. Парашютист, масса которого 70 кг, равномерно опускается. Чему равна сила сопротивления воздуха, действующая на парашютиста?

Дополнительно

Когда брусок тянут вдоль поверхности стола, прикладывая  горизонтальную силу F₁ = 5 Н, он равномерно скользит по столу. Какая сила трения действует на брусок? Какова будет сила трения, если к покоящемуся бруску приложить  горизонтальную силу F₂ = 3 Н? F₃ = 10 Н? Изобразите силы трения,  действующие на брусок во всех трех случаях. Каково будет движение бруска в каждом из этих случаев?