Конспект урока физики в 7 классе на тему "Сила трения. Трение в природе и технике"

Попова Татьяна Ивановна, учитель физики МБОУ «Верховажская средняя школа имени Я.Я.Кремлева»

Тема урока: Сила трения. Трение в природе и технике.

 Тип урока:  урок усвоения новых знаний.

Вид: комбинированный урок.

Цель урока: раскрыть понятие силы трения, объяснить причины возникновения силы трения, познакомиться с различными видами силы трения, выяснить от каких факторов зависит сила трения.

Задачи урока:

Образовательные:

·         формирование новых  понятий «трение» и «сила трения»;

·          раскрытие значения  трения в жизни человека, быту, технике;

·         выяснение, от чего зависит сила трения;

·         формирование умения  различать виды трения;

·         раскрытие возможностей для  увеличения  и уменьшения трения при необходимости;

·         создание  условий для отработки навыков работы с динамометром и для знакомства с методами измерения сил трения;

·         содействие развитию у школьников умения самостоятельно делать вывод.

Развивающие:

·         развитие логического мышления;

·         формирование умения пользоваться приборами;

·         анализ и  сравнение результатов опытов;

·         развитие самостоятельности: способность без посторонней помощи выполнить предложенное задание

Воспитательные:

·         развитие  аккуратности и ответственности;

·         привитие культуры умственного труда.

·         активное развитие навыков экспериментальной работы.

Оборудование для учителя: компьютер, презентация «Сила трения. Трение в природе и технике».

Оборудование для учащихся: динамометр, трибометр, лист бумаги, брусок деревянный, грузы из механики по 100г (2 шт.), лупа, 2 стёклышка, лист бумаги, полоска железа и резины.

 

Ход урока:

1.      Орг. момент. Эмоциональный настрой.

Добрый день! Я рада всех вас видеть и каждому желаю хорошего настроения, а оно начинается с улыбки.(звучит отрывок из песни «Улыбка») Давайте улыбнемся друг другу, нашим гостям.

Когда мы улыбаемся,

Мы самоисцеляемся.

И силой наполняемся,

Дарующей успех.

2.      Актуализация знаний.

Таблица «Знаю. Хочу узнать.Узнал»

+ Какую тему мы изучаем?

+ С какой физической величиной познакомились?

+ Как она обозначается? От чего зависит? Что является единицей измерения силы?

+ Какие силы мы знаем? Как обозначаются? Как можно определить силу тяжести? Силу упругости? Вес тела? Что такое равнодействующая сила? Как определить равнодействующую силу, если силы, действующие на тело направлены вдоль одной прямой в одну сторону? В разные стороны? Как движется тело, если равнодействующая сила равна нулю?

3.      Формулировка темы урока.

Опыт 1  “Наблюдение явления трения ”

На столе лежит деревянный брусок. Толкните его и наблюдайте за его движением. Почему брусок останавливается?

Какая сила возникает ? В результате чего она возникает?

+Как вы догадались, тема нашего урока «Сила трения»

+Какую цель Вы ставите сегодня перед собой на уроке?

Таблица «Знаю. Хочу узнать. Узнал»

+ Что хотите узнать о силе трения?

1) определение

2) причины возникновения

3) от чего зависит

4) применение

 

С явлением трения мы знакомы с детства. В походе можно услышать: «Не натрите ноги», в школе – «Сотрите с доски записи».

Первые исследования силы трения были проведены великим итальянским ученым Леонардо да Винчи более 400 лет назад, но эти работы не были опубликованы. Законы сухого трения были описаны французскими учеными Гильомом  Амонтоном и Шарлем Кулоном.

Исходя из жизненного опыта, попробуйте сформулировать определение этому явлению. Что такое трение?

Варианты ответа: сопротивление движению,  механическое сопротивление движению.   

Правильно, при соприкосновении одного тела с другим возникает взаимодействие, препятствующее их относительному движению, которое называют трением. А силу, характеризующую это взаимодействие, называют силой трения. Она обозначается F_тр. Направлена сила трения всегда противоположно движению тела. Сила трения имеет точку приложения, расположенную в точке соприкосновения                     тела с поверхностью;

Давайте установим причины возникновения трения

Опыт 1.  Возьмите   листы бумаги и карандаши. Проведите на листе карандашом любую линию. А теперь то же самое попробуйте сделать на стекле. Что вы наблюдаете?

 На бумаге остался след от карандаша, а на стекле нет. В чем тут дело? Если посмотреть в лупу поверхности бумаги, стекла и грифеля, то можно заметить, что поверхность бумаги шероховатая, как и у грифеля. А стекло такими свойствами не обладает. При движении грифеля по бумаге происходит отслоение частей карандаша о неровности бумаги и они там и остаются. На стекле таких неровностей нет.

Вывод: первая причина трения - шероховатости поверхностей .

Опыт 2. Прижмите друг к другу 2 стёклышка и попробуйте перемещать их друг относительно друга. Легко? Что-то мешает? Шероховатостей нет! А что мешает?

Вывод: вторая причина трения- силы молекулярного взаимодействия.

Мы должны быть благодарны силе трения; она даёт возможность нам ходить, лежать, стоять, принимать пищу, сидеть, держать предметы в руках, т.е. жить той жизнью, к которой мы привыкли. Человека при ходьбе толкает вперёд сила трения. Если она мала, то ноги человека скользят, и он не может идти.

 Трение помогало первобытному человеку добывать огонь. В сущности и наши средства добывания огня основаны на трении (спички, зажигалка).

Без трения и животные не смогли бы передвигаться. У многих растений и животных имеются различные органы, служащие для хватания (усики растений, хобот слона, цепкие хвосты лазающих животных, когти, клешни).  Все они имеют шероховатую поверхность для увеличения трения.

Хорошо известно, что в критические моменты, чтобы не сорваться со скользкой жерди или каната человек предпочитает действовать босиком. И не зря. Огромное преимущество нашей голой стопы и пятки в том, что они весьма эластичны. Это даёт возможность «вписаться» в шероховатый рельеф, увеличивая площадь контакта с поверхностью.

И обратите внимание на то, что профиль нашей пятки округлён, поэтому хождение на двух ногах близко в каком-то смысле к процессу качения.

Любопытно, что в большей степени этим свойством обладают ступни слонов. В поднятом положении конец ноги гигантов имеет закруглённую форму. Зато при опоре на землю ступня буквально расплющивается так, что её диаметр превышает толщину ноги.

Среди живых организмов распространены приспособления (шерсть, щетина, чешуйки, шипы, расположенные наклонно к поверхности ), благодаря которым трение получается малым при движении в одном направлении и большим – при движении в противоположном направлении.

На этом принципе основано движение дождевого червя. Щетинки, направленные назад, свободно пропускают тело червя вперед, но тормозят обратное движение. При удлинении тела головная часть продвигается вперед, а хвостовая остается на месте, при сокращении головная часть задерживается, а хвостовая подтягивается к ней.

Опыт. Измерение силы трения. Прикрепив к деревянному бруску динамометр, буду тянуть его равномерно.  Значит,  равнодействующая сил равна нулю. Какие силы действуют на брусок?

5.Самостоятельная работа. Как вы думаете, от чего зависит сила трения? Давайте проверим Ваши предположения.

Группа 1. Изучение зависимости силы трения скольжения от рода трущихся поверхностей.

Приборы и материалы: динамометр, доска, брусок деревянный, набор грузов, лист бумаги, лист наждачной бумаги.

Порядок выполнения работы:

1.  Определите цену  деления шкалы динамометра.

2.  Измерьте силу трения скольжения бруска с двумя грузами:

а) по гладкой поверхности доски;

б) по листу гладкой бумаги;

в) по наждачной бумаге;

г) по металлу;

д) по резине.

 

Для этого перемещайте брусок с грузами равномерно при помощи динамометра. Результат измерений силы трения скольжения запишите в таблицу.

 

Вид трущихся поверхностей	Сила трения скольжения, Н
Дерево по дереву
Дерево по гладкой бумаге
Дерево по наждачной бумаге
Дерево по резине
Дерево по железу

 

3. ВЫВОД: сила трения ….. от рода трущихся поверхностей.

 

Группа 2. Изучение зависимости силы трения скольжения от рода трущихся поверхностей.

Приборы и материалы: динамометр, доска, брусок деревянный с резиновой и металлической гранями, набор грузов, лист бумаги, резина, металлическая пластина.

Порядок выполнения работы:

1.      Определите цену  деления шкалы динамометра.

2.  Измерьте силу трения скольжения бруска с резиновой гранью с двумя грузами:

а) по гладкой поверхности доски;

б) по листу гладкой бумаги;

в) по металлу;

г) по резине.

 

Для этого перемещайте брусок с грузами равномерно при помощи динамометра. Результат измерений силы трения скольжения запишите в таблицу.

 

Вид трущихся поверхностей	Сила трения скольжения, Н
резина по дереву
резина по гладкой бумаге
резина по резине
резина по железу

 

Прикрепите к бруску динамометр и тяните равномерно. Замените брусок цилиндром и проделайте то же самое.

4.ВЫВОД: сила трения ….. от рода трущихся поверхностей.

 

Группа 3. Изучение зависимости силы трения скольжения от рода трущихся поверхностей.

Приборы и материалы: динамометр, доска, брусок деревянный с резиновой и металлической гранями, набор грузов,  резина, металлическая пластина.

Порядок выполнения работы:

1.Определите цену  деления шкалы динамометра.

2.Измерьте силу трения скольжения бруска с резиновой гранью с двумя грузами:

а) по металлу;

б) по резине.

3. Измерьте силу трения скольжения бруска с металлической гранью с двумя грузами:

а) по металлу;

б) по резине.

 

Для этого перемещайте брусок с грузами равномерно при помощи динамометра. Результат измерений силы трения скольжения запишите в таблицу.

 

Вид трущихся поверхностей	Сила трения скольжения, Н
резина по металлу
резина по резине
железо по резине
железо по железу

 

Прикрепите к бруску динамометр и тяните равномерно. Замените брусок цилиндром и проделайте то же самое.

4.ВЫВОД: сила трения ….. от рода трущихся поверхностей.

 

 

Группа 4. Изучение зависимости силы трения скольжения от силы давления .

Приборы и материалы: динамометр, доска, брусок деревянный, набор грузов с двумя крючками.

Порядок выполнения работы:

1.  Определите цену  деления шкалы динамометра.

2.  Положите на доску брусок большой гранью, а на него – груз. Измерьте силу трения скольжения бруска. Для этого перемещайте брусок с грузом равномерно при помощи динамометра. Результат измерения силы трения скольжения запишите в тетрадь.

3.  Положите на брусок  второй груз и снова измерьте силу трения скольжения бруска. Результат измерения силы запишите в тетрадь. Сравните полученные данные.

4.  Положите на брусок третий груз и снова измерьте силу трения скольжения бруска. Результат измерения силы запишите в тетрадь. Сравните полученные данные.

 

	F тр. скольжения
1 груз
2 груза
3 груза

 

5.      ВЫВОД: чем больше сила, прижимающая тело к поверхности, тем  …..  сила трения скольжения.

 

Группа 5. Сравнение сил трения скольжения, качения и веса тела.

Приборы и материалы: динамометр, брусок деревянный, набор грузов с двумя крючками, карандаши круглые – 2 шт.

Порядок выполнения работы:

1.  Определите цену  деления шкалы динамометра.

2.  Измерьте вес бруска с двумя грузами при помощи динамометра. Результат измерения запишите в тетрадь.

3.  Измерьте максимальную силу трения покоя бруска по столу. Для этого положите брусок на стол, а на брусок – два груза. К бруску прицепите динамометр и приведите брусок с грузами в движение. Запишите показание динамометра, соответствующее началу движения бруска.

4.  Измерьте силу трения скольжения бруска с грузами по столу. Для этого перемещайте брусок с грузами равномерно по столу при помощи динамометра. Результат измерения силы запишите в тетрадь.

5.  Измерьте силу трения качения бруска по столу. Для этого положите брусок с двумя грузами на два круглых карандаша и перемещайте равномерно брусок по столу при помощи динамометра. Результат измерения силы запишите в тетрадь.

 

вес тела, Н	сила трения покоя, Н	сила трения скольжения, Н	сила трения качения, Н

 

            6. Вывод: сила трения покоя… силы трения скольжения, сила трения скольжения…..     силы трения качения.

 

Шел 1500 год. Великий итальянский художник 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?  

 

Группа 6. Изучение зависимости силы трения скольжения от площади поверхности.

Приборы и материалы: динамометр, доска, брусок деревянный.

Порядок выполнения работы:

1.      Определите цену  деления шкалы динамометра.

2.      Положите на доску брусок большой гранью. Измерьте силу трения скольжения бруска. Для этого перемещайте брусок с грузом равномерно при помощи динамометра. Результат измерения силы трения скольжения запишите в тетрадь.

3.      Положите брусок  меньшей гранью и снова измерьте силу трения скольжения бруска. Результат измерения силы запишите в тетрадь. Сравните полученные данные.

 

	F тр. скольжения
Большая грань
Маленькая грань

 

4.      ВЫВОД: Сила трения скольжения …  от площади опоры.

 

Группа 7. Изучение зависимости силы трения скольжения от скорости движения.

Приборы и материалы: динамометр, доска, брусок деревянный, набор грузов.

Порядок выполнения работы:

1.      Определите цену  деления шкалы динамометра.

2.      Положите на доску брусок, поставив на него 2 груза. Измерьте силу трения скольжения бруска. Для этого перемещайте брусок с грузами медленно и равномерно при помощи динамометра. Результат измерения силы трения скольжения запишите в тетрадь.

3.      Затем перемещайте брусок с грузами быстро и равномерно при помощи динамометра. Результат измерения силы трения скольжения запишите в тетрадь.

4.       Сравните полученные данные.

 

	F тр. скольжения
Маленькая скорость
Большая скорость

 

5.      ВЫВОД: Сила трения скольжения …  от скорости движения.

 

 

Каждая группа проговаривает результат своей работы.

 

ВЫВОДЫ

-сила трения зависит от силы, прижимающей тело к поверхности;

-сила трения качения меньше силы трения скольжения, при равных нагрузках;

-сила трения зависит от материалов, соприкасающихся поверхностей и качества обработки поверхностей.

- сила трения не зависит от площади поверхности соприкасающихся тел.

сила трения не зависит от скорости движения соприкасающихся тел.

6. Физминутка

– разогреем ладони;

как бороться с вирусом гриппа? – стимулировать иммунитет!

– потрем мочки ушей, в которых находятся биологически активные точки, влияющие на иммунитет;

– для расслабления мышц спины, кулачками потрите вдоль позвоночника, для улучшения кровообращения в этих мышцах.

7. Применение трения в природе, быту технике.

 

Жизненный опыт подсказывает нам, что трение очень важно в нашей жизни и играет как положительную, так и отрицательную роль. Поговорим об этом. Мудрость и жизненный опыт любой народ заключает в поговорки. Например:

• не подмажешь, не поедешь;
• пошло дело как по маслу;
• угря в руках не удержишь;
• что кругло – легко катится;
• лыжи скользят по погоде;
• из навощенной нити сеть не сплетешь;
• колодезная веревка сруб перетирает;
• ржавый плуг только на пахоте очищается;
• ловкий человек и на дынной корке не поскользнется;
• нет такого человека, который бы хоть раз не поскользнулся на льду.

Как же можно использовать изученное явление в жизни? Приведите свои примеры. Явление трения используют в технике:

• для передачи движения;
• при обработке металлов и других материалов;
• при сварке трением;
• при заточке инструментов;
• для скрепления материалов, деталей конструкций;
• при шлифовке, полировке материалов и т.д.

Доклад о подшипниках. Демонстрация. Чтобы уменьшить трение вращающихся валов машин и станков, их опирают на подшипники. Деталь подшипника, непосредственно соприкасающуюся с валом, называют вкладышем (слайд 17). Вкладыши делают из твердых материалов – бронзы, чугуна или стали. Внутреннюю поверхность их покрывают особыми материалами, чаще всего баббитом.

Мы знаем, что сила трения качения при одинаковой нагрузке значительно меньше силы трения скольжения. На этом явлении основано применение шариковых и роликовых подшипников. В таких подшипниках вращающийся вал не скользит по неподвижному вкладышу подшипника, а катится по нему на стальных шариках или роликах.

Какую оценку можно дать роли трения в жизни?

 Чтобы увеличить трение, надо:  

• Увеличить нагрузку (вес).
• Увеличить шероховатости поверхностей.

Как уменьшить трение? 

                - подбирать материалы с низким коэффициентом трения;

                - повысить качество обработки трущихся поверхностей;

                - заменить трение скольжения трением качения;

                - использовать смазку.

Каждый из нас постоянно решает житейские проблемы. Вот и сейчас нам с вами предстоит их разрешить.

Качественные задачи «Житейский опыт»:

·         1 группа. Дверцы шкафа в Ваниной комнате стали скрипеть. Ваня смазал петли маслом и скрип прекратился. Какое явление он использовал?

В походе Ваня поскользнулся на мокрой траве, упал и понял, что…

·         2 группа. Саша увидел, что мама ни как не может снять перстень с пальца, и посоветовал ей намылить палец. Мама приняла совет, и перстень легко снялся. На чём основано Сашино предложение?

Из окна Саша увидел, что перед дверью их дома образовалась ледяная дорожка. Саша вышел на улицу и посыпал лёд песком. Почему он это сделал?

·         3 группа. Кирилл собрался в поход на велосипеде. Но педали плохо крутились, и он смазал их машинным маслом. Какое явление он использовал?

Когда выпал первый снег, папа Кирилла стал менять летнюю автомобильную резину на зимнюю. У зимних шин рисунок протектора был глубже, а также на них были шипы. Кирилл спросил у отца, зачем меняют шины у автомобиля?

6. Итог занятия. Мы с вами сегодня рассмотрели силу трения – СИЛУ ЗНАКОМУЮ, НО ТАИНСТВЕННУЮ, как сказал А.А. Первозванский, которая сильнее бурь, ветров и непогоды. Наша жизнь немыслима без трения.

Если бы не было трения

Ребята, мы сегодня очень хорошо и творчески поработали. Проанализируйте свою работу на уроке:

– Что нового, интересного вы сегодня узнали?

Заполнение таблицы «Знаю. Хочу узнать.Узнал»

Вывод: самое главное - мы поняли, как здорово добывать знания самим, а потом делиться ими с другими.

6.     Домашнее задание. Всем п.30-32, по желанию - представить себе мир без трения и сочинить дома сказку или стихотворение на тему: «Мир без трения»

7.     Исторические факты

На Сенатской площади в Санкт-Петербурге установлен памятник Петру I. «Медный всадник» получил свое название благодаря знаменитой одноименной поэме А. С. Пушкина, хотя на самом деле изготовлен из бронзы.Но, что удивительно!? Для пьедестала памятника Петру I была использована монолитная гранитная глыба весом 80 тыс. пудов (более тысячи тонн)! Обнаружена эта глыба была местным крестьянином Вишняковым. Глыбу называли Гром-камнем, так как в него однажды ударила молния, отбив большой осколок. Доставили ее в Петербург с берега Финского залива из деревни Лахти. Как же в XVIII веке, не имея ни мощных тягачей, ни подъемных кранов, люди могли совершить такое чудо? Около 9 км пропутешествовал Гром-камень по суше, а потом по Неве на плотах был доставлен в Петербург. Это событие было отмечено особой медалью, на которой была вычеканена надпись: «Дерзновению подобно, 1770 год». Вся Европа только и говорила об этой невиданной операции, какой не повторялось со времен перевозки в древний Рим египетских памятников.Невиданный проект передвижения Гром-камня дал кузнец из казенных мужиков, оставшийся, к сожалению, неизвестным. Он предложил перекатить камень на специально отлитых бронзовых шарах, заключенных в салазки. Салазки представляли собой большие бревна с выдолбленными вдоль них желобами, обитыми внутри медью. Гранитную глыбу поместили на помост из нескольких рядов плотно уложенных бревен, под которым находились желоба с шарами. Согнанные из ближайших деревень крестьяне при помощи канатов и воротов двигали камень к берегу. Несколько мужиков должны были все время смазывать шары говяжьим салом и переставлять их вперед. 120 дней путешествовал так по суше Гром-камень. Доставленный в Петербург и обработанный мастерами-каменотесами, он стал прекрасным пьедесталом памятника Петру.

– Ребята, с памятником Петру I связана еще одна удивительная история. Во время Отечественной войны 1812 года в результате отступления русских войск возникла угроза захвата Санкт-Петербурга французскими войсками. Обеспокоенный такой перспективой, Александр I приказал вывезти из города особо ценные произведения искусства. В частности, статс-секретарю Молчанову было поручено вывезти в Вологодскую губернию памятник Петру I, и на это было отпущено несколько тысяч рублей. В это время некий майор Батурин добился свидания с личным другом царя князем Голицыным и передал ему, что его, Батурина преследует один и тот же сон. Он видит себя на Сенатской площади. Лик Петра поворачивается. Всадник съезжает со скалы своей и направляется по петербургским улицам к Каменному острову, где жил тогда Александр I. Всадник въезжает во двор Каменоостровского дворца, из которого выходит к нему навстречу государь. «Молодой человек, до чего ты довел мою Россию, — говорит ему Петр Великий, — но покуда я на месте, моему городу нечего опасаться!» Затем всадник поворачивает назад, и снова раздается «тяжело-звонкое скаканье». Пораженный рассказом Батурина, князь Голицын передал сновидение государю. В результате Александр I отменил свое решение об эвакуации памятника. Памятник остался на месте.

8.Рефлексия.

Синквейн:

Существительное, означающее суть урока.

2 прилагательных, характеризующих предмет.

3 глагола, характеризующих предмет.

Предложение, меткое короткое высказывание или афоризм.

1 слово, подчёркивающее суть темы.

Спасибо за урок.