Экспериментальная задача

УДК 373.167

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЗАДАЧА «СОСКАЛЬЗЫВАНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ЦЕПОЧКИ С ТРЕНИЕМ С КОНЦА ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТИ»

Камалова Лидия Фандузовна, МОБУ СОШ с. Зубово МР Уфимский район Республики Башкортостан, Россия

В практике обучения физике важное место занимает решение экспериментальных задач. При решении экспериментальных задач выполняются одновременно умственные, практические и организационные действия учащихся. Систематическое использование таких задач, их удачный подбор и умелое включение в урок помогают учителю развивать физическое мышление школьников, совершенствовать экспериментальные умения, формировать самодеятельность. Важно и то, что решение экспериментальных задач придает положительную эмоциональную окраску, вызывает повышенный интерес учащихся к физике и технике.

Экспериментальные задачи различают по содержанию, дидактической цели, способу или приему решения. Широко известны фронтальные экспериментальные задачи, на олимпиадах используются задачи на «черный ящик», практически на каждом уроке решаются качественные экспериментальные задачи или задачи-опыты. Решение последних не требует числовых расчетов, но обязательно предполагает объяснение наблюдаемых явлений или их предсказание до выполнения опыта.

Кроме использования на уроках, экспериментальные задачи с успехом могут быть предложены на дом.

Предлагаю Вашему вниманию следующую экспериментальную задачу:

Цепочка длиной l из одинаковых звеньев лежит на столе. Когда часть цепочки длиной l_min свесится со стола, она начинает скользить вниз. Найдите минимальную величину l_min длины цепочки, с которой она будет соскальзывать с конца горизонтальной плоскости.

Решение:

l = l₁ + l₂ – длина цепочки,

l₂ – длина той части цепочки, которая движется на горизонтальной плоскости с трением (μ – коэффициент трения)

l₁ – длина той части цепочки, движущаяся по вертикали без трения

m = m₁+m₂, где m₁ и m₂ – массы соответствующих частей цепочки.

Второй закон Ньютона для частей цепочки (в проекции на направление движения).

m ₁g – T = m₁a

T - F_тр = m₂a

Выражение для силы трения:

.

,

,

Минимальная длина вертикальной части цепочки, при котором начнется её движение:

Эксперимент:

1. Опытное определение коэффициента трения скольжения μ.

   Рис. 2

   , a, b – геометрические размеры горизонтальной плоскости. (см. Рис. 2) а) цепочка – дерево μ1 = 0,72 б) цепочка – железо μ2 = 0,89

2. Сравнение теории с опытом:

l = (0,45 ± 0,01) м

Результаты теоретического расчета подтверждены экспериментом с цепочками из разных материалов и нескольких горизонтальных плоскостей (дерево, металл).

Вывод: теория соскальзывания цепочки с горизонтальной плоскости с трением находится в соответствии с экспериментом.