Предмет: «Физика», «Техническая механика».
Тема урока: Сила трения.
Тип урока: интегрированный
Разработала: , ГАПОУ НСО «НКА и ДХ»
Цели урока:углубить представление осиле трения, раскрыть причины возникновения трения, показать какие естьвиды трения, с помощью эксперимента установить от чего зависит сила трения, сформулировать законы трения, научить применять знания для выбора способов решения задач.
Предметные задачи:
Познавательные:
-сформировать представление о роли физики и технической механики в формировании кругозора и функциональной грамотности обучающихся для решения практических задач;
-создать условия для овладения основными методами научного познания, используемыми в физике: наблюдением, описанием, измерением, экспериментом;
-уметь обрабатывать результаты измерений, обнаруживать зависимость между физическими величинами, объяснять полученные результаты и делать выводы;
-сформировать умения применять полученные знания для объяснения условий протекания физических явлений в природе, профессиональной сфере и для принятия практических решений в повседневной жизни.
Личностные:
-формирование физически и технически грамотного поведения в профессиональной деятельности и быту;
-уметь использовать достижения современной физической и технической наук и технологий, для повышения собственного интеллектуального развития в выбранной профессиональной деятельности;
-умение выстраивать конструктивные взаимоотношения в команде по решению общих задач;
Коммуникативные:
- умение оформлять свои мысли в устной и письменной форме;
- развитие умения слушать и понимать других;
- развитие умения творческого подхода к решению практических задач.
Регулятивные:
-учится самостоятельно определить цель своей деятельности,
- самостоятельно двигаться по заданному плану,
- оценивать и корректировать полученный результат.
Оборудование: деревянный брусок, различные виды поверхности, изготовленные из разного материала, динамометр, набор грузов.
План урока
1.Организационный момент
2.Актуализация знаний
3.Изучение нового материала
4.Закрепление пройденного материала
5.Домашнее задание
6. Итог урока
Ход урока
1.Организационный момент
2.Актуализация знаний
Вопросы для повторения пройденного материала:
Что такое сила? Как обозначается сила? В каких единицах измеряют силу? Как называется прибор, служащий для измерения силы? Какие силы существуют в природе? Что называют силой тяжести? Как направлена сила тяжести? По какой формуле рассчитывается сила тяжести? Что называют весом тела? Как обозначается вес тела? Чем отличаются сила тяжести и вес тела? Какую силу называют силой упругости? Назовите особенности силы упругости? По какому закону определяется сила упругости? Что такое равнодействующая силы? Как определяется равнодействующая двух сил, направленных по одной прямой в одну сторону? Как определяется равнодействующая двух сил, направленных по одной прямой в противоположные стороны?3. Изучение нового материала.
(При чтении стихотворения, слово «трение» пропускаем)
Ну какая же в этом беда,
Что трение исчезнет навсегда?
Я буду себя ощущать силачом,
Любая нагрузка мне нипочем.
Я пальцем одним двину в угол наш шкаф,
И шайбу забью очень быстро промчав.
И буду по льду я скользить бесконечно,
И жить теперь буду я очень беспечно.
Мой велик помчит, куда только хочу,
Хотя и педалями я не кручу.
У папы убавиться масса проблем,
С машиной, с маслами различных систем.
Движок не стучит и не греется вовсе,
Так что пугать меня просто вы бросьте.
Чудак! Ты пойми, что у этой проблемы,
Есть два варианта, есть две только схемы.
Здесь трения сила важна и нужна,
И людям конечно, полезна она.
Но как ты пойдешь, как поедут машины,
Когда тренья нет у подошвы и шины?
Как ты остановишь машину, людей,
Животных скользящих скорей и скорей?
Ты вспомни, что лед, это тоже прекрасно.
Но все же он вреден, на льду быть опасно.
Не сложишь ты дом, не забьешь в стенку гвоздь,
Коль силу ты трения вновь не вернешь.
У всякого дела есть две стороны,
Нам знания физики очень нужны.
И сила, что силою тренья зовется,
Нам радостью в жизни еще обернется.
Вопрос: о какой силе идет речь в стихотворении?
Обучающиеся самостоятельно дают ответ.
Преподаватель обобщает и совместно с обучающимися ставит цель урока.
Трение – это сопротивление, возникающее при относительном перемещении двух соприкасающихся тел в плоскости их контакта.
Сила трения – это сила сопротивления, направленная противоположно сдвигающему усилию.
Природа силы трения: электромагнитная.
Причины возникновения сил трения
Первая – это шероховатость поверхности.
Вторая причина – это межмолекулярное притяжение, которое действует в местах контакта трущихся тел. Однако, вторая причина проявляется, в основном, лишь в случае очень хорошо отполированных тел. В основном же, мы имеем дело с первой причиной возникновения сил трения. И в таком случае, чтобы уменьшить силу трения, часто применяют смазку.
Виды трения
На схеме представлена классификация видов трения по основополагающим признакам.
Трение покоя реализуется при относительном перемещении одного тела по поверхности другого в пределах упругих деформаций шероховатостей на контактирующих поверхностях.
Fтр=µN, µ - коэффициент трения, N – сила нормального давления
Коэффициент трения покоя определяется опытным путём. Он зависит от материала соприкасающихся тел и состояния поверхности (шероховатости, температуры, влажности, смазки и др.).
Трение движения основательно исследовано Кулоном (1736–1806).
Он установил, что сила трения покоя всегда больше силы трения движения.
Трение скольжения – это сопротивление, возникающее при перемещении одной и той же поверхности одного тела по поверхности другого тела.
Трение качения – это сопротивление, возникающее при качении одного тела на поверхности другого. В этом случае мгновенная ось вращения катящегося тела проходит через точку касания.
Внешнее трение характеризуется тем, что потеря механической энергии, вследствие трения, переходит в тепловую энергию вдоль поверхности раздела тел, по которой эти тела соприкасаются. Оно зависит от взаимодействия внешних поверхностей тел и не зависит от состояния внутренних частей тела.
Внутреннее трение – это сопротивление, возникающее во всех точках промежуточного объёма разделяющего трущиеся поверхности. Обычно этим слоем являются жидкие или газообразные среды. Потеря механической энергии и её переход в тепловую связан с преодолением сил трения внутри этих сред (смазки).
В зависимости от состояния поверхности и наличия смазки возможно:
– чистое трение, возникающее между трущимися поверхностями, свободными от абсорбированных молекул жидкости и газов, плёнок химических соединений и посторонних веществ. Оно может быть реализовано в вакууме после специальной подготовки поверхностей;
– сухое трение имеет место при отсутствии смазки и загрязнений между трущимися поверхностями. Этот вид трения имеет место в тормозах, фрикционных гасителях колебаний;
– жидкостное трение возникает между трущимися поверхностями разделёнными слоем смазочной жидкости, находящейся под давлением, которое уравновешивает внешнюю нагрузку. Этот слой жидкости называется несущим слоем. Слои жидкости, находящиеся от поверхности на расстоянии свыше 0,5 мкм, приобретают возможность свободно перемещаться один относительно другого.
При этом трении сопротивление движению определяется внутренним трением (вязкостью) жидкости.
– граничное трение возникает в случае, когда поверхности тел разделены слоем смазки толщиной 0,1 мкм и менее (хемосорбированный слой). Наличие этого слоя смазки снижает силы трения в 2–10 раз по сравнению с сухим трением и уменьшает износ в сотни раз;
– полужидкостное трение – это смешанное трение, когда одновременно имеет место жидкостное трение и граничное;
– полусухое трение – это смешанное трение местами сухое местами граничное.
От чего зависит сила трения?
Физический эксперимент: Обучающиеся выполняют задания по группам и результат измерения заносят в таблицу, заполняют отчет.
Экспериментальная работа. “Измерение силы трения”
Необходимо положить на горизонтальную поверхность брусок и подействовать на него с достаточной силой в горизонтальном направлении, брусок начнет двигаться. Чтобы брусок двигался равномерно и прямолинейно, нужно, чтобы модуль силы тяги был равен модулю силы трения. На этом основан метод измерения силы трения.
Оборудование: деревянный брусок, различные виды поверхности, изготовленные из разного материала, динамометр, набор грузов.
пределить зависимость силы трения от массы тела.
1.Определите цену деления шкалы динамометра.
2.Определите массу бруска и груза из набора.
3.Зацепив крючок динамометра за крючок бруска, приведите их в равномерное движение по поверхности стола, измерьте силу тяги. Заметим, что во время движения бруска указатель динамометра колеблется, поэтому за результат измерения принимают среднее значение положения указателя между его крайними отклонениями.
4.Нагружая брусок одним, двумя и тремя грузами, измерьте в каждом случае силу трения.
Испытуемое тело | Масса m, г | Сила тяжести F, Н | Сила трения F, Н | Коэффициент трения |
Брусок с одним грузом | ||||
Брусок с двумя грузами | ||||
Брусок с тремя грузами |
Ответьте на вопрос: зависит ли сила трения от массы тела?
Ответ: зависит от массы тела.
пределить зависимость силы трения скольжения от силы давления и от площади трущихся поверхностей.
1. Вычислите цену деления шкалы динамометра.
2. Положите на стол брусок большой гранью, а на него – груз и измерьте силу трения.
3. Положите на брусок второй груз и снова измерьте силу трения бруска.
4. Положите на стол брусок меньшей гранью, поставьте на него два груза и снова измерьте силу трения бруска.
Ответьте на вопрос: зависит ли сила трения:
а) от силы давления, и если зависит, то как?
б) от площади трущихся поверхностей при постоянной силе давления?
Ответы:
а) зависит прямо пропорционально от силы давления.
б) сила трения не зависит от площади трущихся поверхностей при постоянной силе давления.
пределить зависимость силы трения от поверхности по которой движется тело.
Вид поверхности | Сила трения, Н |
Бруска по дереву | |
Бруска по наждачной бумаги | |
Бруска по гладкой бумаге |
Ответь на вопрос: Зависит ли сила трения скольжения:
а) от рода трущихся поверхностей?
б) от шероховатости трущихся поверхностей?
в) Какими способами можно увеличить или уменьшить силу трения?
Ответ:
1. Сила трения: а) зависит от рода трущихся поверхностей.
б) зависит от шероховатости трущихся поверхностей?
2) Способы увеличения или уменьшения силы трения скольжения:
Увеличить: увеличить шероховатость трущихся поверхностей, насыпать между трущихся поверхностей частицы (стружку, опилки, песок).
Уменьшить: шлифовка, полировка трущихся поверхностей, нанесение смазки.
ВЫВОД: (что вы узнали о силе трения):_____________________________.
Обсуждение итогов заданий.
Вывод: сила трения зависит от поверхности движения, от силы реакции опоры, от массы тела и не зависит от площади поверхности.
Польза и вред силы трения
По сути, несмотря на то, что есть очевидные минусы силы трения, которые создают для нас ряд сложностей в жизни, очевидно, что без существования сил трения, проблем было бы куда как побольше. Так что нужно говорить, как о вреде сил трения, так и о пользе все тех же сил трения.
Примерами полезных сторон сил трения можно назвать то, что мы можем ходить по земле, что наша одежда не разваливается, так как нитки в ткани удерживаются благодарявсе тем же силам трения, что насыпав на обледеневшую дорогу песок, мы улучшаем сцепление с дорогой, дабы избежать аварии.
Стоит упомянуть и о роли силы трения в природе. Пример – это шероховатые лапки насекомых для улучшения сцепления с поверхностью, или, наоборот, это гладкие тела рыб, покрытые слизью для уменьшения трения о воду. В природе животные и растения давно научились приспосабливаться и использовать силу трения себе во благо.
Ну а вредом силы трения является проблема перемещения больших грузов, невозможность создания вечного двигателя, так как из-за трения любое движение рано или поздно останавливается, требуя постоянного стороннего воздействия. 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.
Люди научились приспосабливаться и уменьшать, либо увеличивать силы трения, в зависимости от необходимости. Это и колеса, и смазка, и заточка, и многое другое. Примеров масса, и очевидно, что нельзя однозначно сказать: трение – это хорошо или плохо. Но оно есть, и наша задача –максимально эффективно использовать силу трения в быту и в технике для облегчения жизни.
4.Закрепление материала
Зачем зимой дорожки посыпают песком? Зачем зимой на задние колеса автомобилей надевают цепи? Зачем на обуви, шинах автомобилей наносят протектор? Зачем в двигатель автомобиля наливают масло? Зачем спортсмены-лыжники на лыжи наносят особую смазку? Зачем подшипники колес и педалей велосипедов смазывают солидолом? Зачем легкоатлеты надевают спортивную обувь с шипами? Дайте физическое обоснование пословицу: “Коси коса пока роса; роса долой и мы домой”. Почему при росе легче косить?5.Домашнее задание.
Подготовить сообщения по темам: “Трение в живой природе”, “Трение в технике”.
Презентации о силе трения.
6. Подведение итогов.
Литература.
“Необычные учебные материалы по физике”. “Физика в школе” библиотека журнала, №16, 2000. Мудрость тысячелетий. Энциклопедия. Москва, Олма – пресс, 2006. Нестандартные кроки. Физика 7 -11 классы. Издательство Учитель”, Волгоград, 2004. Уроки физики в 9-м классе. Ярославль, Академия развития, Академии холдинг, 2004. Физика и астрономия, учебник для 7 класса, под редакцией , , Москва “ Просвещение” 2002.. Физики. Биографический справочник
http://kopilkaurokov. ru/matematika/prochee/stikhi-o-trienii
http://pandia. ru/text/79/180/88715.php
http://edu. dvgups. ru/METDOC/GDTRAN/NTS/VAGON/TEH_REM_VAG/METOD/MIHALEVICH/frame/5.htm
http:///filecom. php? fileid=98664975
