Урок по теме "Сила трения"

Министерство образования Хабаровского края

Краевое государственное образовательное учреждение

Среднего профессионального образования

«Сельскохозяйственный колледж № 17», филиал г. Вяземский.

Тема: «Сила трения».

Методическая разработка.

г. Вяземский.

2008г.

Автор: Дрозач Татьяна Леонидовна, преподаватель математики и физики « СК № 17», филиал г. Вяземский.

Урок по физике по теме: «Сила трения» по профессии: «Слесарь по ремонту оборудования промышленного назначения». [Текст] - 27 с.

Рецензент: Димова Л.Г., методист «СК № 17», филиал г. Вяземский.

Методическая разработка урока по физике 10 класса с применением компьютерных технологий. Раздел «Механика»; глава: «Динамика материальной точки»; Тема: «Сила трения» по профессии «Слесарь по ремонту оборудования промышленного назначения». Предназначена для преподавателей физики.

Краевое государственное учреждение

среднего профессионального образования

«СК № 17», филиал г. Вяземский.

Содержание.

Введение 4

Структура и этапы урока. 5

Список литературы. 27

Приложение 15

Структура и этапы урока.

Физика.

Профессия: «Слесарь по ремонту оборудования промышленного назначения».

Тема: «Сила трения».

Цель урока:

1. Сформировать понятие силы трения; выяснить физический смысл коэффициента трения; изучить виды трения; установить значимость силы трения.

2. Воспитывать самостоятельность, интерес к предмету.

3. Развивать умение анализировать, делать выводы, физическую речь.

Тип урока: Изучение нового материала.

Метод проведения: комбинированный урок.

Место проведения: Кабинет физики и математики.

Межпредметные связи: математика, информатика, история, литература, материаловедение, спецтехнология.

Материально-техническое оснащение:

• ПК, проектор, экран;

• Диск: «Физика 7 – 11 класс, «Физикон»

• Карточки – тест;

• Опорный конспект;

• Игрушечный автомобиль для демонстрации опыта;

• Учебник: Касьянов В.А. «Физика – 10», Дрофа, Москва 2003г.

1. Организационная часть.

Проверяю готовность группы к уроку. Сообщаю тему и цель урока.

слайд 1

1. Актуализация знаний учащихся.

Провожу письменный опрос в форме физического диктанта.

(см приложение № 1)

слайд 2

1. Изучение нового материала.

При изучении нового материала использую беседу, в результате ребята делают выводы. Заполняют опорный конспект в тетради (см. приложение №2)

Демонстрация опыта с игрушечным автомобилем.

Вопрос 1: Почему остановился автомобиль?

Ответ: Из-за силы трения.

Вопрос 2: Из-за чего возникает сила трения?

Ответ: Сила трения обусловлена взаимодействием между поверхностями соприкасающихся тел.

Видеофрагмент: Сила трения (слайд 3).

слайд 4

слайд 5

Вопрос 3: Какие причины вызывают трение?

Ответ: Причиной её возникновения являются силы взаимодействия между частицами, из которых состоит вещество. Второй причиной возникновения силы трения является шероховатость поверхности.

слайд 6

Вопрос 4: Какие три вида трения возникают?

слайд 7

Рассматриваем виды трения.

Вопрос 5: Из- за чего возникает сила трения покоя?

Ответ: Возникает при отсутствии относительного перемещения соприкасающихся тел.

Видеофрагмент: Сила трения покоя. ( Слайд 8)

Слайд 9

Вопрос 6: Из- за чего возникает сила трения скольжения?

Ответ: Сила трения скольжения возникает при скольжении одного тела по поверхности другого.

Слайд 10

Вопрос 7: Из – за чего возникает сила трения качения?

Ответ: Сила трения качения возникает между шарообразным или цилиндрическим телом, катящимся без скольжения по плоской или изогнутой поверхности.

Слайд 11

Вопрос 8: Каковы особенности сил трения?

Ответ: возникают при соприкосновении; действуют вдоль поверхности; всегда направлены против движения тела.

слайд 12

Вопрос 9: От чего зависит сила трения:

Ответ: от рода соприкасающихся поверхностей и от величины нагрузки.

Слайд 13

Сообщение учащейся. (приложение № 3).

Вопрос 10: Как измерить силу трения?

Ответ: При помощи динамометра. При равномерном движении тела динамометр показывает силу тяги, равную силе трения.

Единица измерения силы трения в СИ – 1 Ньютон.

Сообщение учащейся. (Приложение № 4)

Записываю формулу для вычисления силы трения.

Слайд 14

Вопрос 11: От чего зависит коэффициент трения?

Ответ: Коэффициент трения зависит от характера обработки поверхности;

от сочетания материалов, из которых состоят соприкасающиеся тела;

от свойств соприкасающихся поверхностей.

Слайд 15

Сообщение учащейся (Приложение № 5)

Вопрос 12: Когда трение – вред?

Ответ: Трение тормозит движение; на преодоление всех видов расходуется громадное количество ценного топлива. Трение вызывает износ трущихся поверхностей: стираются подошвы, шины автомобилей, детали машин. Вредное трение стараются уменьшить.

Вопрос 13: Как уменьшить трение?

Ответ:

Слайд 16

Видеофрагмент: Уменьшение трения с помощью шарикоподшипников (Слайд 17).

Сообщаю учащимся сведения из истории появления смазки.

С давних времен было известно, что смазанные жиром или даже просто смоченные водой поверхности скользят значительно легче. В 1886 году О. Рейнольдс создал первую теорию смазки.

А в начале 20 века появилась трибология – наука изучающая трение.

Вопрос 14: Чем полезно трение?

Ответ:

Заслушиваем сообщение о пользе трения(приложение №6).

Вопрос 15: Что было если бы трения не было?

Ответ: без трения мы не могли бы ходить, колёса машин без толку крутились бы на месте, бельевые прищепки не могли бы ничего удержать и. т. д.

при отсутствии трения гвозди и винты выскальзывали бы из стен, не одной вещи нельзя было бы удержать в руках, никакой вихрь никогда бы не прекращался, никакой звук не умолка, а звучал бы бесконечным эхом, неослабно отражаясь, например, от стен комнаты. Наглядный урок, убеждающий нас в огромной важности трения, дает нам каждый раз гололедица. Застигнутые ее на улице мы оказываемся беспомощны.

Зачитываю высказывание швейцарского физика Шарля Гийома о значимости трения

Лауреат Нобелевской премии, швейцарский физик Шарль Гийом сказал:

“ Вообразим, что трение может быть устранено совершенно, тогда никакое тело, будь оно

величиной с каменную глыбу или мало, как песчинка, никогда не удержится одно на другом,

все будет скользить и катиться, пока не окажется на одном уровне.

Не будь трения, Земля была бы без неровностей, подобно жидкости.”

IV Домашнее задание.

Сообщаю домашнее задание и объясняю как его выполнить.

Слайд 18

V Закрепление изученного материала.

Решение житейских тестов. (приложение № 7)

О силе трения сложены поговорки, стихи и даже сказки.

Какие поговорки вы знаете?

Ответы учащихся:

Косо коса пока роса.

Лопату не покрывают позолотой.

Не подмажешь - не поедешь;

Пошло дело как по маслу;

Угря в руках не удержишь;

Что кругло - легко катится;

Ребята выполняют тест. (Приложение № 8) Проверяем работу в классе.

Слайд 19

VI. Итог урока.

Подвожу итог урока. Выясняю, что нового ребята узнали на уроке. Что им понравилось. Выставляю оценки и комментирую. Собираю тетради на проверку.

Приложение №1

Физический диктант.

1. Сила, возникающая при деформации тела называется……………(силой упругости)

2. Сила с которой тело, вследствие его притяжения к Земле, давит на опору или растягивает подвес называется …………….(весом тела)

3. Сила, действующая со стороны опоры на тело это………..(сила реакции опоры).

4. Сила притяжения, действующая на тело со стороны Земли, называется………..(силой тяжести)

5. Состояние, при котором вес тела равен нулю, называется ……..(состоянием невесомости).

Приложение №2

Опорный конспект.

Тема: «Сила трения».

Сила трения ________________________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Причины трения. _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Сила трения.

Сила трения покоя ____________________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Сила трения скольжения _______________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Сила трения качения __________________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Особенности сил трения: _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Сила трения зависит: _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Коэффициент трения зависит: _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Способы уменьшения трения: ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Приложение № 3

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 от скольжения от величины площади соприкосновения в движении тел? Механики того времени были глубоко убеждены, что чем больше площадь касания, тем больше сила трения. Они рассуждали так: чем больше точек соприкосновения, тем больше сила трения. Совершенно очевидно, что на большей поверхности будет больше таких точек касания, поэтому сила трения должна зависеть от площади трущихся тел. Леонардо до Винчи усомнился в справедливости данных предположений и стал проводить опыты. Попутно он исследовал зависимость силы трения от материалов, из которых изготовлены трущиеся тела, от величины нагрузки на эти тела, от скорости скольжения и от степени гладкости или шероховатости их поверхностей. В результате Леонардо пришел к выводу: сила трения скольжения не зависит от площади соприкасающихся тел, что подтверждают и современные ученые.

В 1699 году французский ученый Амонтон в результате своих опытов, пришел к несколько иным ответам на эти же вопросы. В течении XVIII и XIX веков насчитывалось до 30 исследований на эту тему. Их авторы соглашались только в одном: сила трения скольжения зависит от силы 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. В 1748 году, действительный член Российской Академии наук Леонард Эйлер опубликовал свои ответы на пять вопросов о трении. В 1779 году, 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 свои опыты на судостроительной верфи в одном из портов Франции. Там он нашел те практические производственные условия, в которых сила трения играла очень важную роль.

Приложение № 4.

Первое исследование законов трения принадлежит знаменитому итальянскому ученому

и художнику Леонардо да Винчи (15 век):

сила трения, возникающая при контакте тела

с поверхностью другого тела, пропорциональна силе прижатия, направлена против направления движения и не зависит от площади контакта соприкасающихся поверхностей.

Он измерял силу трения, действующую на деревянные бруски, скользящие по доске, причем, ставя бруски на разные грани, определял зависимость силы трения от площади опоры.

Но, к сожалению, работы Леонардо да Винчи не были опубликованы.

Однако только в конце 18 века ученые Г. Амонтон и Ш.О. Кулон ввели новую физическую

постоянную - коэффициент трения (k).

После этого была выведена формула для силы трения:

Fтр = kN

где N – сила реакции опоры, соответствующая силе давления, производимой телом на поверхность.

Если тело находится на горизонтальной поверхности, то

N = Fтяж

Значения коэффициента трения для различных материалов можно найти в справочниках.

Приложение № 5

В зависимости от величины коэффициента трения скольжения пары трения делят на 2 группы:

Фрикционные материалы, имеющие большой коэффициент трения – обычно 0,3 - 0,35; редко – 0,5 – 0,6.

И антифрикционные материалы, имеющие коэффициент трения без смазки – 0,15 – 0,12 при граничной смазке 0,1 – 0,05.

Приложение № 6

Трение и спорт

При езде на велосипеде, при плавании в бассейне мы ощущаем сопротивление окружающей среды нашему движению в ней.

Сопротивление воздуха движению тел при одной и той же относительной скорости и одинаковой площади поперечного сечения зависит от формы тела.

Форму тела, при которой сила сопротивления мала, называют обтекаемой.

Ракетам, самолётам, автомобилям, кораблям и другим машинам, движущимся с большими скоростями в воздухе ли в воде, придают обтекаемую форму. Обтекаемую форму принимают спортсмены на соревнованиях, в ходе которых надо достичь больших скоростей.

На многих состязаниях по многим видам спорта на Олимпиаде-2000 в Сиднее атлетов трудно было узнать - настолько изменился их внешний вид, особенно пловцов: от шеи до пят они были затянуты в комбинезоны из черной блестящей ткани, напоминая в воде сильных и быстрых акул. Благодаря этим костюмам, названным «Fast skin», т.е. «быстрая кожа», пловцы установили на этих играх 15 мировых рекордов!

И не удивительно: «быстрая кожа» уменьшает трение тела пловца о воду. Трение о воду уменьшается на 3%, а скорость возрастает на 7,5%.

У легкоатлетов тоже появилась своя «быстрая кожа» - для снижения трения о воздух.

У велосипедистов появились новые шлемы, делающие их похожими на инопланетян. Их зеркально гладкая поверхность обладает малым коэффициентом трения и отражает солнечные лучи, а причудливая обтекаемая форма как бы придавливает встречный поток воздуха к спине гонщика, чуть ли не подталкивая его в спину.

Увеличение силы сопротивления движению при росте скорости приводит к установившемуся равномерному движению тела при падении с большой высоты в жидкости или газе (например, в атмосфере). Так парашютист до раскрытия парашюта может приобрести скорость всего лишь до

50 м/с, а капли дождя, в зависимости от их размеров, достигают скоростей от 2 до 7 м/с.

Самый низкий коэффициент трения для твёрдого тела (0,02) имеет известный вам тефлон.

У каждого современного человека есть на кухне кастрюли и сковородки с антипригарным

тефлоновым покрытием.

Если у движущегося поезда одновременно открыть все окна, то обтекание его воздухом настолько ухудшится, что сила сопротивления движению возрастет примерно на четверть.

Гидрокостюмы, которые специально разрабатываются для подводной охоты и фридайвинга,

выпускаются со сверхгладким покрытием с внешней стороны для уменьшения потерь

на трение при скольжении в воде.

Приложение № 7

1. Ваня увидел, что мама никак не может снять перстень с пальца, и посоветовал ей намылить палец. Мама приняла совет, и перстень легко снялся. На чем основано Ванино предложение?

Ответ: уменьшить трение.

1. Из окна Ваня увидел, что перед дверью их дома образовалась ледяная дорожка. Ваня вышел на улицу и посыпал лед песком. Почему он так сделал?

Ответ: увеличить трение.

1. .Вокруг школы шли ремонтные работы и рабочий устанавливал деревянную лестницу к столбу, но верхняя ступенька все время соскальзывала с деревянного столба. В это время Вовочка проходил мимо и посоветовал рабочему заменить верхнюю ступеньку лестницы веревкой или куском каната. Почему он предложил этот способ для устойчивости лестницы?

Ответ: Площадь соприкосновения веревки со столбом больше, чем ступеньки лестницы. Кроме того, веревка ворсиста. Все это увеличивает силу трения.

1. Жидкости являются смазкой при трении, и допустим, деревянное изделие с вбитыми гвоздями долго находилось под дождем или в сыром месте. Если начать вытаскивать гвозди из сырой древесины, то нужно приложить еще больше усилий, чем при вытаскивании из сухой, почему так? Ведь вода, кажется должна быть смазкой.

Ответ: Потому, что промежутки между частичками древесины, набухшей от влаги, увеличиваются, и гвоздь сильнее сжимается волокнами древесины. Значит, сила трения увеличивается.

Приложение № 8

ТЕСТ

Вариант № 1

1. Санки скатываются с горы. Какой вид силы трения действует на санки?

П. сила трения качения

У. сила трения скольжения

В. сила трения покоя

2. В гололедицу тротуары посыпают песком. При этом сила трения подошв обуви о лед…

С. увеличивается

Д. не изменяется

Е. уменьшается

3. Как направлена сила трения при движении тела?

А. по движению

П. против движения

Н. не имеет направления

4. При смазке трущихся поверхностей сила трения…

И. не изменяется

Е. уменьшается

У. увеличивается

5. Электровоз, двигаясь равномерно, тянет железнодорожный состав силой 150 кН. Чему равна сила трения?

К. 15 кН

Л. 300 кН

Х. 150 кН

Вариант № 2.

1. . В гололедицу тротуары посыпают песком. При этом сила трения подошв обуви о лед..

У. увеличивается

Д. не изменяется

Е. уменьшается

1. Санки скатываются с горы. Какой вид силы трения действует на санки?

П. сила трения качения

С. сила трения скольжения

В. сила трения покоя

3. При смазке трущихся поверхностей сила трения…

И. не изменяется

П. уменьшается

У. Увеличивается

4. Как направлена сила трения при движении тела?

А. по движению

Е. против движения

Н. не имеет направления

5. Электровоз, двигаясь равномерно, тянет железнодорожный состав силой 150 кН. Чему равна сила трения?

К. 15 кН

Л. 300 кН

Х. 150 кН

ТАБЛИЦА ОТВЕТОВ

1	2	3	4	5
у	с	п	е	х

Список литературы.

1. Л.Э. Генденштейн, Ю.И. Дик «Физика -10», «Илекса» Москва 2004

2. В.А. Касьянов «Физика -10», «Дрофа» Москва 2003

3. СД диск «Физика 7 -11 класс. «Физикон».

4. Физика. Приложение к газете «Первое сентября» № 10, 2005 год.

26