Проект по теме "Сила трения"

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Растегаевская основная школа»

ПРОЕКТ «Сила трения»

Выполнили:

ученик 7 класса

Фролов Дмитрии

ученики 8 класса:

Супоненкова Александра

Садаева Элеонора

ученики 9 класса:

Фролов Алексей

Якуненкова Виктория

Руководитель:

учитель физики Филюк О.В.

2020-2021

Методический паспорт учебного проекта.

1. Тема: Сила трения

Актуальность темы.

Актуальность данного проекта обусловлена тем, что многие явления природы трудно объяснить, пользуясь лишь словесными описаниями, полученными через учителя. Знания усваиваются лишь тогда, когда ученик получает их через опыт, через самостоятельно добытую информацию. Опыт есть критерий истины

1. Цели проекта:

1. Повышение мотивации учащихся в изучении физики

2. Возможность на практике использовать знания, полученные при изучении других предметов

3. Развитие коммуникабельных способностей учащихся

4. Выяснить какую роль играет сила трения в нашей жизни, какова роль трения в жизни человека

1. Задачи проекта:

1. Расширить знания учащихся о силе трения, выяснить природу этого явления

2. Проследить исторический опыт человечества по использованию силы трения

3. Провести исследования, эксперименты, подтверждающие значение трения, его зависимость от поверхностей, скорости движения тел.

Ожидаемые результаты:

1. Способность учащихся ориентироваться в наиболее распространенных научных понятиях и информации естественнонаучного содержания.

2. Овладение элементами исследовательского метода и получение представлений о характере научной деятельности.

3. Приобретение умений использовать полученные естественнонаучные знания на практике.

1. Возраст учащихся: 7,8,9 класс.

2. Время работы над проектом:3 месяца;

3. Материально – техническое и учебно – методическое оснащение: материалы школьной библиотеки, учебник, доступ в Интернет, принтер.

4. ЗУН и общеучебные навыки, необходимые учащимся для самостоятельной работы:

• Владение определенными знаниями по математике и работе в PowerPoint;

• Умение вести поиск нужной информации, использовать различные источники информации, Интернет;

• Умение определять цели и задачи своей работы, определять этапы, планировать;

• Умение применять знания при создании творческой работы;

• Презентационные умения: демонстрировать публично результаты своей деятельности.

1. Мотивация к познанию, работе: личный интерес учащихся, оценивание работы.

2. Новые методические, практические приемы: работа с различными источниками информации, групповая работа, компьютерные технологии.

Характеристика учебного проекта:

Тип проекта: информационный

Вид деятельности: творческий, исследовательский.

Предметно-содержательная область: физика, математика

Характер координации проекта: непосредственный (гибкий).

Количество участников: 6 учащихся .

Затраты времени: долгосрочный: 3 месяца.

Работа над проектом разбивается на ряд этапов.

Организационный этап:

Выявление интересов и формулировка проблемы, с использованием стартовой презентации.

Подготовительный этап:

1. Выбор темы, формулировка целей проекта

2. Определение основных источников информации.

Практический этап:

1. Сбор информации по теме и систематизация собранного материала по тематическим группам: для создания буклета; для создания презентации

2. Сбор, подготовка и оформление результатов работы в виде сообщений, докладов, презентаций

3. Защита проекта в форме творческого отчета во время проведения недели математики.

Заключительный этап:

1. Оформление портфолио проекта

Критериями оценки результатов проектной деятельности учеников являются:

• владение способами познавательной деятельности;

• умение использовать различные источники информации, методы исследования

• коммуникативные и адаптивные качества: умение работать в сотрудничестве, принимать чужое мнение, противостоять трудностям;

• самоорганизация: умение ставить цель, составлять и реализовывать план, проводить рефлексию, сопоставлять цель и действие.

Группа исследователей общественного мнения ((7 класс)

• Цель: какую роль играет явление трения или его отсутствие в нашей жизни; ответить на вопрос: «Что мы знаем об этом явлении

Группа изучила человеческий опыт в применении трения, способов борьбы с ним. Изучила отражение этого явления в литературе (пословицы, поговорки, сказки..). Так же группа провела социологический опрос среди учащихся и сотрудников школы, задавая им вопросы:

1.Что вы знаете о явлении трение?

2.Как вы относитесь к гололеду?

3.Ваши пожелания к администрации нашего сельского поселения?

Группа теоретиков (8 класс)

Цель: изучить историю, природу сил трения, исследовать факторы, от которых зависит трение, рассмотреть виды трения.

Группа искала информацию в справочной литературе, на ИНТЕРНЕТ – сайтах , о первых упоминаниях силы трения, его роли в жизни человека и животных

Группа экспериментаторов (9 класс)

Цель: выяснить зависимость силы трения скольжения от нагрузки, от площади соприкосновения трущихся поверхностей, материала трущихся тел.

Группа провела опыт с оборудованием: динамометр лабораторный, деревянные бруски, набор грузов, деревянная дощечка, чугунный брусок, резина.

Литература:

1. Проектная деятельность учащихся «Физика в 7-11классы» Н. А. Лымарева Волгоград: Учитель, 2008 г

2. Интернет ресурсы

Отчет группы исследователей общественного мнения.

Цели: показать, какую роль играет явление трения или его отсутствие в нашей жизни; ответить на вопрос: «Что мы знаем об этом явлении?».

Группы изучила пословицы, поговорки, сказки, в которых проявляется сила трения, покоя, качения, скольжения, изучала человеческий опыт в применении трения, способов борьбы с трением.

Пословицы и поговорки:

-Не будет снега, не будет и следа.

-Тише едешь, дальше будешь.

-тихий воз будет на горе.

-Тяжело против воды плыть.

-Любишь кататься, люби и саночки возить.

-Терпенье и труд все перетрут.

-От того и телега запела, что давно дегтя не ела.

-И строчит, и валяет, и гладит, и катает, а все языком.

-Врет, что шелком шьет.

Сказки:

-«Колобок»-трение качения.

(«Колобок полежал, взял да и покатился- с окна на лавку, с лавки на пол, по полу к двери, прыг через порог- да в сени и покатился…..».)

-«Курочка Ряба»-трение качения.

(«Мышка бежала, хвостиком вильнула, яичко покатилось, упало и разбилось».)

-«репка»-трение покоя.

-«Медвежья горка»-трение скольжения.

Трение-явление, сопровождающее нас с детства, буквально на каждом шагу, а потому ставшие таким привычным и незаметным.

Возьмем монету и потрем ею о шершавую поверхность. Мы отчетливо ощутим сопротивление-это и есть сила трения. Если тереть побыстрее, монета и тетради упадут со стола, что стол будет скользить, пока не упрется в угол, а ручка выскользнет из пальцев.

Трение способствует устойчивости. Плотники выравнивают пол так, что столы и стулья остаются там, где их поставили.

Однако маленькие трение на льду может быть успешно использовано технически. Свидетельство этому так называемые ледяные дороги, которые устраивали для вывозки леса с места рубки к железной дороге или к пунктам сплава. На такой дороге, имеющей гладкие ледяные рельсы, две лошади тащат сани, нагруженные 70 тоннами бревен.

Трение -не только тормоз для движения. Это еще и главная причина изнашивания технических устройств, проблема, с которой человек столкнулся также на самой заре цивилизации. При раскопках одного из древнейших шумерских городов Урука-обнаружены остатки массивных деревянных колес, которым 4,5 тыс. лет. Колеса обиты медными гвоздями с очевидной целью - защитить обоз от быстрого изнашивания.

И в нашу эпоху борьба с изнашиванием технических устройств- важнейшая инженерная проблема, успешное решение которой позволило бы сэкономить десятки миллионов тонн стали, цветных металлов, резко сократить выпуск многих машин, запасных частей к ним.

Уже в античную эпоху в распоряжении инженеров находились такие важнейшие средства для снижения трения в самих механизмах, как сменный металлический подшипник скольжения, смазываемый жиром или оливковым маслом, и даже подшипник качения.

Первыми в мире подшипники считаются ременные петли, поддерживающие оси допотопных шумерских повозок.

Подшипники со сменными металлическими вкладышами были хорошо известны в Древней Греции, где они применялись в колодезных воротах и мельницах.

Конечно, трение играет в нашей жизни и положительную роль, но оно и опасно для нас, особенно в зимний период, период гололедов. Вот данные, которые нам сообщили в сельской больнице: число обратившихся за медицинской помощью в декабре-январе, только школьников, в возрасте 12-17 лет-3 человек. В основном диагнозы: переломы, ушибы. Есть среди обратившихся за помощью и люди пожилого возраста.

Вот данные из ГИБДД о дорожно-транспортных происшествиях за зимний период: число ДТП, в том числе по причине скользких дорог-11.

Группа провела и небольшой социологический опрос группы жителей, которым задавались следующие вопросы:

1.Что вы знаете о явлении трение?

2.Как вы относитесь к гололеду, скользким тротуарам и дорогам?

3.Ваши пожелания администрации нашего города.

На первый вопрос основная масса опрошенных не могла ответить определенно, т.к. не видела связи между трением и повседневным своим опытом.

На второй вопрос дети и школьники средних классов говорили, что им гололед нравится, можно кататься: а люди постарше уже понимают, в чем заключается опасность этого явления. Они высказали а адрес администрации ряд предложений, например: посыпать дороги и тротуары песком, сделать хорошее освещение, чтобы были видны опасные места; ограничить во время гололеда скорость транспорта; проводить в школах беседы об оказании первой медицинской помощи в таких случаях; проводить встречи и инспекторами ГИБДД.

Отчет группы теоретиков (8 класс)

Цели: изучить природу сил трения; исследовать факторы, от которых зависит трение; рассмотреть виды трения.

Сила трения

Если мы попытаемся сдвинуть с места шкаф, то сразу убедимся, что не так-то просто это сделать. Его движению будет мешать взаимодействие ножек с полом, на котором он стоит. Различают 3 вида трения: трение покоя, трение скольжения, трение качения. Мы хотим выяснить, чем эти виды отличаются друг от друга и что между ними общего?

Трение покоя

Для того чтобы выяснить сущность этого явления, можно провести несложный эксперимент. Положим брусок на наклонную доску. При не слишком большом угле наклона доски брусок может остаться на месте. Что будет удержать его от соскальзывания вниз? Трение покоя.

Прижмем свою руку к лежащей на столе тетради и передвинем ее. Тетрадь будет двигаться относительно стола но покоиться по отношению нашей ладони. С помощью чего мы заставили эту тетрадь двигаться? С помощью трения покоя тетради о руку. Трение покоя перемешают грузы, находящиеся на движущейся ленте транспортера, препятствует развязыванию шнурков, удерживает гвозди, вбитые в доску, и т.д.

Сила трения покоя может быть разной. Она растет вместе с силой, стремящейся сдвинуть тело с места. Но для любых двух соприкасающихся тел она имеет некоторое максимальное значение, больше которого быть не может. Например, для деревянного бруска, находящегося на деревянной доске, максимальная сила трения покоя составляет примерно 0,6 от его веса. Приложив к телу силу, превышающую максимальную силу трения покоя, мы сдвинем тело с места, и оно начнет двигаться. Трение покоя при этом сменится трением скольжения.

Историческая справка

Шел 1500 год. Великий итальянский художник, скульптор и ученый Леонардо да Винчи проводил странные опыты, чем удивлял своих учеников.

Он таскал по полу то плотно свитую веревку, то ту же веревку во всю длину. Его интересовал ответ на вопрос: зависит ли сила трения скольжения от величины площади соприкасающихся в движении тел? Механики того времени были глубоко убеждены, что чем больше площадь касания, тем больше сила трения. Они рассуждали примерно так, что чем больше таких точек, тем больше сила. Совершенно очевидно, что на большей поверхности будет больше таких точек касания, поэтому сила трения должна зависеть от площади трущихся тел.

Леонардо да Винчи усомнился и стал проводить опыты. И получил потрясающий вывод: сила трения скольжения не зависит от площади соприкасающихся тел. Попутно Леонардо да Винчи исследовал зависимость силы трения от материала, из которого изготовлены тела, от величины нагрузки на эти тела, от скорости скольжения и степени гладкости или шероховатости их поверхности. Он получил следующие результаты:

1. От площади не зависит.

2. От материала не зависит.

3. От величины нагрузки зависит (пропорционально ей).

4. От скорости скольжения не зависит.

5. Зависит от шероховатости поверхности.

1699 год. Французский ученый Амонтон в результате своих опытов так ответил на те же пять вопросов. На первые три - так же, на четвертый - зависит. На пятый-не зависит. Получалось, и Амонтон подтвердил столь неожиданный вывод Леонардо да Винчи о независимости силы трения от площади соприкасающихся тел. Но в то же время он не согласился с ним в том, что сила трения не зависит от скорости скольжения; он считал, что сила трения скольжения зависит от скорости, а с тем, что сила трения зависит от шероховатостей поверхностей, не соглашался.

В течение восемнадцатого и девятнадцатого веков насчитывалось до тридцати исследований на эту тему. Их авторы соглашались только в одном – сила трения пропорциональна силе нормального давления, действующей на соприкасающиеся тела. А по остальным вопросам согласия не было. Продолжал вызывать недоумение даже у самых видных ученых экспериментальный факт: сила трения не зависит от площади трущихся тел.

1748 год. Действительный член Российской академии наук Леонард Эйлер опубликовал свои ответы на пять вопросов о трении. На первые три – такие же, как и у предыдущих, но в четвертом он согласился с Амонтоном, а в пятом – с Леонардо да Винчи.

1779 год. В связи с внедрением машин и механизмов в производство назрела острая необходимость в более глубоком изучении законов трения. Выдающийся французский физик Кулон занялся решением задачи о трении и посвятил этому два года. Он ставил опыты на судостроительной верфи, в одном из портов Франции. Там он нашел те практические производственные условия, в которых сила трения играла важную роль. Кулон на все вопросы ответил – да. Общая сила трения в какой-то малой степени все же зависит от размеров поверхности трущихся тел, прямо пропорциональна силе нормального давления, зависит от материала соприкасающихся тел, зависит от скорости скольжения и от степени гладкости трущихся поверхностей. В дальнейшем ученых стал интересовать вопрос о влиянии смазки, и были выделены виды трения: жидкостное, чистое, сухое и граничное.

Правильные ответы.

Сила трения не зависит от площади соприкасающихся тел, а зависит от материала тел: чем больше сила нормального давления, тем больше сила трения. Точные измерения и показывают, что модуль силы трения скольжения зависит от модуля относительной скорости.

Сила трения зависит от качества обработки трущихся поверхностей и увеличения вследствие этого силы трения. Если тщательно отполировать поверхности соприкасающихся тел, то число точек касания при той же силе нормального давления увеличивается, а следовательно, увеличивается и сила трения. Трение связано с преодолением молекулярных связей между соприкасающимися телами.

Роль силы трения

В технике и в повседневной жизни силы трения играют огромную роль. В одних случаях силы трения приносят пользу, в других - вред. Силы трения удерживает вбитые гвозди, винты, гайки; удерживает нитки в материи, завязанные узлы и т.д. При отсутствии трения нельзя было бы сшить одежду, собрать станок, сколотить ящик.

Наличие трения покоя позволяет человеку передвигаться по поверхности Земли. Идя, человек отталкивает от себя Землю назад, а Земля с той же силой толкает человека вперед. Сила, движущая человека вперед, равна силе трения покоя между подошвой ноги и Землей.

Чем сильнее человек толкает Землю назад, тем больше сила трения покоя, приложенная к ноге, и тем быстрее движется человек.

Когда человек отталкивает Землю с силой большей, чем предельная сила трения покоя, то нога скользит назад, и это затрудняет ходьбу. Вспомним, как трудно ходить по скользкому льду. Чтобы легче было идти, необходимо увеличить трения покоя. С этой целью скользкую поверхность посыпают песком. Сказанное относится и к движению электровоза, автомобиля. Колеса, соединенные с двигателем, называются ведущими.

Когда ведущее колесо с силой, создаваемой двигателем, толкает рельс назад, то сила, равная трению покоя и приложенная к оси колеса, двигает вперед электровоз или автомобиль. Итак, трение между ведущим колесом и рельсом или Землей – полезно. Если оно мало, то колесо буксует, а электровоз и автомобиль стоит на месте. Трение же, например, между движущимися частями работающей машины вредно.

Силой трения также пользуются для удержания тел в состоянии покоя или для их остановки, если они движутся. Вращение колес прекращается с помощью тормозных колодок, тем или иным способом прижимаемых к ободу колеса. Наиболее распространены воздушные тормоза, в которых тормозная колодка прижимается к колесу при помощи сжатого воздуха.

ОТЧЕТ ГРУППЫ ЭКСПЕРИМЕНТАТОРОВ

Цель: выяснить зависимость силы трения скольжения от следующих факторов:

--от нагрузки;

--от площади соприкосновения трущихся поверхностей;

--от трущихся материалов (при сухих поверхностях).

Оборудование: динамометр лабораторный с жесткостью пружины 40 Н\м; динамометр

круглый демонстрационный ( предел – 12ң); деревянные бруски – 2 штуки; набор грузов;

деревянная дощечка; кусок металлического листа; плоский чугунный брусок; лед; резина.

Результаты экспериментов

1. Зависимость силы трения скольжения от нагрузки.

1. Зависимость силы трения от площади соприкосновения трущихся поверхностей.

3. Зависимость силы трения от размеров неровностей трущихся поверхностей: дерево по дереву ( различные способы обработки поверхностей).

1. Неровная поверхность – брусок необработан.

2. Гладкая поверхность – брусок обструган вдоль волокон дерева.

3. Отшлифованная гладкая поверхность обработана наждачной бумагой.

4. При исследовании силы трения от материалов трущихся поверхностей мы используем один брусок массой 120 г и разные контактные поверхности. используем формулу:

Fтр=µ·N

Мы рассчитывали коэффициенты трения скольжения для следующих материалов:

В ы в о д ы

по результатам работы над проектом.

- Мы выяснили, что человек издавна использует знания о явлении трения, полученные опытным путем. Начиная с XV-XVI веков, знания об этом явлении становятся научными: ставятся опыты по определению зависимостей силы трения от многих факторов, выясняются закономерности.

-Теперь точно знаем, от чего зависит сила трения, а что не влияет на нее. Если говорить более конкретно, то сила трения зависит: от нагрузки или массы тела; от рода соприкасающихся поверхностей; от скорости относительного движения тел; от размера неровностей или шероховатостей поверхностей. А вот от площади соприкосновения она не зависит.

- Теперь мы можем объяснить все наблюдаемые в практике закономерности строением вещества, силой взаимодействия между молекулами.

- Мы провели серию экспериментов, проделали примерно такие же опыты, как и ученые, и получили примерно такие же результаты. Получилось, что экспериментально мы подтвердили все утверждения, высказанные нами.

Рецензия

Учебный проект, выполненный учениками 7-9 класса, является актуальным и познавательным, содержащий много экспериментальных работ, раскрывающих основное содержание исследования.

Он объединил малочисленные классы в большую дружную группу. Из 6 человек, выполнявших работу, только у 2 учащихся дома имеются компьютеры, но ребята предлагали им свою помощь и получалось, что все были в курсе дел других. И самые ленивые стремились не отставать от других.

В процессе работы использует дополнительный материал по данной теме, а также высказывает свои предположения, которые подтверждает фактами. Исследование носит логически завершенный характер и демонстрирует способность обучающегося грамотно пользоваться специальной терминологией. Алексей ясно излагает свои мысли, формулирует цели и задачи.

Данная исследовательская работа дает представление о том, от каких факторов зависит сила трения и, показывает какую роль, играет сила трения в нашей жизни. Основная цель – понять, нужна ли нам сила трения и, узнать её полезные свойства.

В завершении работы были сделаны необходимые выводы о полезных свойствах силы трения.