Сила трения урок в 7 кл..

Конспект урока по физике
в 7 классе

«Сила  трения»

Пояснительная записка.

       Сила трения – это третья из сил в природе сила, изучается  после силы тяжести и упругости.

Учащиеся  уже должны владеть навыками измерения силы с помощью динамометра, уметь представлять силу как вектор, имеющий модуль и направление. Учитель ставит целью урока – отработать практические  навыки учащихся по измерению и изображению силы трения.  Обобщая знания о силах, учитель ставит перед учащимися проблему:

1.      Как правильно измерить силу трения

2.      Выяснить, от чего зависит сила трения

3.      Понять ,почему возникает сила трения

Решает эту задачу учитель с помощью  демонстрационного эксперимента на уроке. Видеофрагменты, ставящие перед учащимися вопросы, активизирующие их мыслительную деятельность.  Ответ учащимся на поставленную проблему  даёт фронтальный эксперимент с трибометром.  В итоге учащиеся самостоятельно проводят исследование и делают выводы. 

    Видеофрагменты и рисунки в презентации  учитель использует для подтверждения их выводов и объяснения физики наблюдаемых  явлений (электромагнитной природы силы трения)

      Таким образом,  современные образовательные и компьютерные технологии на уроке, дают возможность  активизировать деятельность учащихся  и  сделать  познавательный процесс  увлекательным и творческим.

Цели урока:

ü  рассмотреть виды сил трения и причины их появления

ü  установить теоретически и экспериментально, от чего зависит сила трения

ü  продолжить формировать умение учащихся проводить опыты и делать из них выводы;

ü  научить учащихся решать качественные задачи;

ü  проверить усвоение нового материала;

ü  развитие умений наблюдать, анализировать, сопоставлять, обобщать;

ü  воспитание интереса к предмету

Оборудование

ü  проектор, экран;

ü  для демонстраций: цилиндр, наклонная плоскость, высокая мензурка с водой,  брусок.

ü  на каждой парте: трибометр, динамометр, набор грузов, линейка, лист картона, брусок деревянный и цилиндр.

Ход урока   (Урок сопровождается показом презентации с видеофрагментами )

1.Оргмомент.

Объявление темы урока.   Сила трения

2. Актуализация знаний.

 1. Какие виды сил существуют в природе? (тяжести, упругости,трения)

 2.  В каких единицах измеряется вес тела? (ньютонах)

 3. На полу стоит ведро. Как называется сила, с которой ведро действует на пол? (вес)

 4. Подвешенная к  потолку  люстра действует на потолок с  силой 50 Н.

     Чему равна масса люстры? (5кг)

 5. Парашютист весом 720 Н спускается с раскрытым парашютом равномерно.

     Чему равна сила сопротивления воздуха? Чему равна равнодействующая сила?

     (720Н, 0 Н)

      И мы с вами не обсудили ещё одну важную силу -  силу трения.

О ней и пойдёт сегодня речь на нашем уроке.

Ребята, какую роль играет сила трения в нашей жизни?

Какие виды силы трения мы могли бы выделить, разглядывая этот слайд?

•           Силы трения  скольжения

•           Сила трения  покоя.

•           Сила трения  качения.

•           Сила сопротивления  в  жидкостях  и  газах.

–         СИЛА ТРЕНИЯ СКОЛЬЖЕНИЯ

Если соприкасающиеся тела движутся друг относительно друга, на каждое из них действует сила, препятствующая движению, то есть направленная противоположно скорости движения этого тела относительно другого тела. Эта сила называется силой трения скольжения.

•          ИЗ-ЗА ЧЕГО ВОЗНИКАЕТ СИЛА ТРЕНИЯ СКОЛЬЖЕНИЯ?

•          ОТ ЧЕГО ЗАВИСИТ СИЛА ТРЕНИЯ СКОЛЬЖЕНИЯ?

Видеофрагмент.

Силы трения, как и упругие силы, имеют электромагнитную природу. Они возникают вследствие взаимодействия между атомами и молекулами соприкасающихся тел

Фронтальный эксперимент.

Перемещаем трибометр с разным количеством грузиков при помощи динамометра по гладкой и шероховатой поверхности.

Учащиеся делают вывод, что сила трения скольжения

1.       пропорциональна силе нормального давления тела на опору

2.       зависит от обработки соприкасающихся поверхностей

3.       не зависит от площади соприкасающихся поверхностей
           

          Что позволяет нам записать следующие математические зависимости.

                     Fтр =  μN.           N = mg

                     Fтр  = μN = μ mg

Формула  верна  только  для  случая,  когда  тело  лежит  на  горизонтальной поверхности.

     
Коэффициент пропорциональности μ называют коэффициентом трения скольжения.

 Коэффициент трения  определяется свойствами соприкасающихся поверхностей (материалами и

 качеством их обработки).

СИЛА ТРЕНИЯ ПОКОЯ

Сила трения покоя возникает при попытке сдвинуть одно из соприкасающихся тел относительно другого. Она направлена вдоль поверхностей соприкосновения тел так, что препятствует относительному движению тел.

•          ИЗ-ЗА ЧЕГО ВОЗНИКАЕТ СИЛА ТРЕНИЯ ПОКОЯ?

•          ОТ ЧЕГО ЗАВИСИТ СИЛА ТРЕНИЯ ПОКОЯ?

•         ВСЕГДА ЛИ СИЛА ТРЕНИЯ ПОКОЯ ПРЕПЯТСТВУЕТ ДВИЖЕНИЮ?

Сухое трение, возникающее при относительном покое тел, называют трением покоя. Сила трения покоя всегда равна по величине внешней силе и направлена в противоположную сторону

ОТ ЧЕГО ЗАВИСИТ СИЛА ТРЕНИЯ ПОКОЯ?

Если пытаться сдвинуть с места шкаф, прикладывая не слишком большую горизонтально направленную силу,  шкаф останется в покое. Значит, действующая на него со стороны пола сила трения покоя в точности компенсирует приложенную силу Fсдвига.  Таким образом, сила трения покоя удовлетворяет равенству       

               Fтр = Fсдвига

Однако если увеличивать приложенную силу, мы все-таки сдвинем шкаф. Значит, сила трения покоя не превышает некоторую «предельную» величину — максимальную силу трения покоя, которую мы обозначим F max . Опыт показывает, что она примерно равна силе трения скольжения. Таким образом, сила трения покоя удовлетворяет неравенству

                    Fтр пок <=  μN                                   

ВСЕГДА ЛИ СИЛА ТРЕНИЯ ПОКОЯ ПРЕПЯТСТВУЕТ ДВИЖЕНИЮ?

Видеофрагмент .

Именно потому, что сила трения покоя препятствует относительному движению тел, она часто «передает» механическое движение от одних тел к другим. С этим мы встречаемся буквально на каждом шагу!

Действительно, делая шаг, человек толкает почву назад. При этом между подошвой и дорогой действуют силы трения покоя: ведь подошва во время толчка покоится относительно дороги. Поэтому Земля ( согласно третьему  закону Ньютона) толкает человека вперед.

Сила трения покоя «разгоняет» и автомобили. Колесо автомобиля, вращаясь, толкает дорожное полотно назад, действуя на него силой трения покоя, — ведь нижняя точка колеса покоится относительно дороги, если колесо катится без проскальзывания. При этом Земля толкает колесо (а вместе с ним и автомобиль, соединенный с колесом) вперед . Вот почему на скользкой дороге плохо не только тормозить, но и разгоняться

СИЛА ТРЕНИЯ КАЧЕНИЯ

Видеофрагмент .

При качении на тело со стороны поверхности также действует сила, препятствующая движению. Она называется силой трения качения.

Обычно сила трения качения намного меньше силы трения скольжения — именно поэтому катить намного легче, чем тащить или толкать. По этой причине в машинах стараются всюду, где только можно, заменить трение скольжения трением качения — используя, например, подшипники.

При движении стальных колес по стальным рельсам сила трения качения примерно в 100 раз меньше силы трения скольжения (и, соответственно, максимальной силы трения покоя). Поэтому один локомотив, «отталкиваясь» колесами  от  рельс с помощью силы трения качения, тащит по тем же самым рельсам больше полусотни вагонов.

ИЗ-ЗА ЧЕГО ВОЗНИКАЕТ СИЛА ТРЕНИЯ КАЧЕНИЯ?

При качении круглое тело (шар, цилиндр, диск) немного вдавливается в поверхность, из-за чего катящемуся телу приходится все время как бы вкатываться на небольшую горку  — это и является главной причиной возникновения силы трения качения. Поэтому трение качения тем меньше, чем тверже поверхности обоих тел — катящегося и «дороги». Вот почему рельсы и колеса вагонов делают из стали, а хорошие дороги делают с твердым покрытием.                             

Поставим опыт

Опыт 1. Чтобы сравнить силу трения скольжения и силу трения качения, воспользуемся цилиндром (можно использовать консервную банку) и наклонной плоскостью.

Поставим цилиндр на наклонную плоскость торцом. Чтобы он начал соскальзывать с плоскости, ее придется наклонить на значительный угол . Но если положить цилиндр на наклонную плоскость так, чтобы он мог скатываться по ней, то мы увидим, что для начала движения достаточно очень малого угла наклона.

             СИЛА СОПРОТИВЛЕНИЯ В ГАЗАХ И ЖИДКОСТЯХ.

Сдвинуть с места шкаф трудно даже взрослому человеку, а привести в движение плавающую тяжелую лодку может даже ребенок, потянув за веревку. Дело в том, что при движении тела в жидкости или газе отсутствует сила трения покоя. Однако при движении тела в жидкости или газе на него действует сила сопротивления, причем она быстро увеличивается с увеличением скорости. Для уменьшения силы сопротивления воздуха гоночным автомобилям и самолетам придают обтекаемую каплеобразную форму Подобную форму имеют и самые быстрые обитатели моря — дельфины.  Обтекаемую же форму самой дождевой капли «лепит» в полете именно сопротивление воздуха!

Сила сопротивления в воздухе также увеличивается с увеличением скорости. Поэтому капли дождя падают с большой высоты с постоянной скоростью. Благодаря этому их удары безболезненны: если бы капли падали с высоты нескольких километров, не испытывая сопротивления воздуха, они разгонялись бы до скорости ружейной пули и ранил бы нас!
Чтобы скорость равномерного движения при падении в воздухе была как можно меньшей, силу сопротивления воздуха стараются максимально увеличить — для этого используют парашют.

Поставим опыты

Опыт 2 . Чтобы убедиться в том, что при движении тела в жидкости сила трения покоя отсутствует, поместим деревянный брусок в сосуд с водой. Чтобы сдвинуть с места плавающий брусок, достаточно просто подуть на него.

Опыт 3. Чтобы убедиться, что сила сопротивления в жидкости увеличивается с увеличением скорости, опустим в высокий сосуд с жидкостью какое-либо тонущее в этой жидкости тело. Сначала тело движется с ускорением, но, так как высота сосуда достаточно велика, мы видим, что движение тела стало равномерным. Это  означает, что равнодействующая сил, действующих на тело, стала равной нулю, то есть скорость тела увеличилась как раз настолько, что сила сопротивления жидкости стала равной по модулю силе тяжести.

Вопросы.

1. Как изменится сила трения скольжения при движении бруска по горизонтальной плоскости, если силу нормального давления уменьшить в 3 раза? (уменьшится в 3 раза)

2. Брусок весом 400 Н равномерно тянут с помощью динамометра по горизонтальной поверхности стола с  силой 200 Н. Чему равен коэффициент трения скольжения? (0.5)

3. Сани движутся по горизонтальной поверхности с постоянной  скоростью . Коэффициент трения между полозьями саней и дорогой μ = 0,1. Масса саней 12 кг.
Чему равна сила трения скольжения? (12Н)

4. Как изменится сила трения скольжения при движении бруска по горизонтальной поверхности, если при неизменном  значении силы нормального давления площадь соприкасающихся поверхностей увеличить в 2 раза? (не изменится)

 5. Как можно уменьшить (увеличить)  силу трения? (смазать поверхности)

Домашнее задание. § 30, § 31.