Методическая разработка урока по физике на тему «Сила трения. Сила трения в природе и технике». (10 класс)

МБОУ «Симферопольская академическая гимназия» муниципального образования городской округ
Симферополь Республики Крым
Методическая разработка
Урок формирования новых знаний по теме:
«Сила трения. Сила трения в природе и технике».
10 класс
Учитель физики высшей квалификационной категории
Дробот Нина Михайловна
г. Симферополь
2016-2017учебный год
План урока:
Организационный момент.
Актуализация опорных знаний (фронтальный опрос по теоретическому материалу предыдущих уроков).
Мотивация изучения нового материала.
Постановка проблемы урока.
Постановка целей, задач урока. Ознакомление с планом урока.
Изучение нового материала: «Сила трения. Трение в природе и технике».
Сила трения.
Причина возникновения силы трения.
Виды силы трения:
а) сила трения покоя;
б) сила трения скольжения;
в) сила трения качения.
6.4 Способы изменения силы трения.
6.5 Сила трения в природе.
6.6 Сила трения в технике.
6.7 Сообщения учащихся: пословицы и поговорки о силе трения.
7. Закрепление нового материала. Беседа по вопросам.
8. Итог урока.
Цель урока:
Учебная: формировать знания о природе силы трения, причины ее возникновения, о способах изменения силы трения.
Развивающая: развивать познавательную активность обучающихся в процессе ознакомления с физическими явлениям, монологическую речь. логическое мышление.
Воспитательная: воспитывать у учащихся уважительное и толерантное отношение друг к другу, расширять общий кругозор.
Оборудование: брусок, динамометр, подшипник, компьютер, проектор. Ход урока.
Организационный момент.
Актуализация опорных знаний.
Фронтальный опрос по вопросам:
Силы какой природы рассматриваются в механике?
Назовите типы взаимодействий, существующих в природе.
Какие результаты взаимодействий мы наблюдаем?
Что такое сила? Как определяется единица силы 1Н?
Что такое сила тяжести?
Какая сила называется весом тела?
Чем отличается вес тела от силы тяжести?
Что называется деформацией тел?
Что такое сила упругости?
От чего зависит сила упругости?
В чем причина возникновения силы упругости?
Как направлен вектор силы упругости?
Мотивация изучения нового материала.
Учитель.
С трением мы сталкиваемся на каждом шагу. Вернее было бы сказать, что без трения мы и шагу сделать не можем.
Трение может быть и полезным и вредным. Эту аксиому человек понял еще на заре цивилизации. Два главных изобретения – колесо и добывания огня - связано именно с желанием уменьшить или увеличить эффект трения.
Наша задача заключается в том, чтобы рассмотрев природу силы трения, определить способы ее изменения.
Постановка проблемы урока.
Постановка целей, задач урока. Ознакомление с планом урока.
Изучение нового материала: «Сила трения. Трение в природе и технике».
Учитель.
Вам уже известно, что трение в земных условиях всегда сопутствует любому движению.
Напомню, что сила трения возникает при непосредственном соприкосновении тел и всегда направлена вдоль поверхности соприкосновения.
Приведите примеры проявления силы трения.
Учащиеся:
а) Человек, разбежавшись на коньках, скользит по льду, но все - таки останавливается под действием силы трения между коньками и льдом.
б) Мяч, движущейся по земле после удара, останавливается под
действием силы трения. в) Когда велосипедист перестанет вращать педалями, то через некоторое время остановится, и машина с выключенным двигателем также остановится. Учитель. Что же такое сила трения? Ученик. Сила, возникающая при движении одного тела по поверхности другого, приложенная к движущемуся телу и направленная против движения, называется силой трения.
Учитель. Верно. Но в чем причина трения? Одной из причин возникновения силы трения является шероховатость поверхностей соприкасающихся тел. Когда одно тело скользит по поверхности другого, эти неровности зацепляются друг за друга. Вторая причина трения – взаимное притяжение молекул соприкасающихся тел. Если поверхности тел очень хорошо отполированы, то при соприкосновении заметно начинает проявляться напряжение между молекулами соприкасающихся тел.
От трения тела могу нагреваться. Как уменьшить трение?
Ученик. Надо ввести между трущимися поверхностями смазку, так как трение слоев жидкости меньше, чем т твердых тел.
Учитель. Трение бывает трех видов:
а) Сила трения покоя.
б) Сила трения скольжения.
в) Сила трения качения.
Рассмотрим все виды трения.
Опыт № 1 (на столе лежит тяжелый брусок и динамометр)
На покоящийся брусок действует сила тяжести и сила реакции опоры (на доске – рис. 1). Эти силы друг друга компенсируют. Если на брусок подействовать силой F, и если эта сила недостаточно велика, тело остается
03175000 в покое, так как на тело действует еще одна
сила, равная по модулю F, но направленная
в противоположную ей сторону. Это и есть
сила трения.
Приведите примеры проявления силы
силы трения покоя.

Ученик.
Сила трения покоя удерживает сшитые детали одежды, вбитый в стену гвоздь.
Ученик.
На наклонной ленте транспортера удерживается груз, благодаря силе трения покоя.
Ученик.
Человек удерживает любой предмет в руке, так как между кожей руки и предметом действует сила трения покоя.
Учитель. Молодцы. Вы это хорошо подметили. Необходимо значительное трение для хватательных органов.

Сообщение ученика. Интересна их форма. Обратите внимание на изображения плаката ( рис. № 2): это либо щипцы, захватывающие предмет с двух сторон (клешни у рака, кисти рук у человека, лапы у птиц) либо тяжи, огибающие его (хобот слона, тело змеи). В руке сочетается действие щипцов и полный охват: мягкая кожа ладони хорошо сцепляется с шероховатыми предметами, которые надо удержать.
У многих растений и животных имеются различные органы, служащие для хватания: усики растений (вьюн, виноград), цепкие хвосты лазающих животных (обезьяны). Все они имеют форму, удобную для навивания, и шероховатую поверхность для увеличения силы трения.
Учитель.
Ребята, значит сила трения покоя – это та сила, которая мешает нам сдвинуть с места тяжелый предмет – шкаф, стол, ящик и т.д., но она же помогает телу удержаться на месте, не соскользнуть под действием силы тяжести.
Но если сила, приложенная к телу, хотя бы немного превосходит максимальную силу трения покоя, тело получает ускорение и начинает скользить. Но теперь на уже движущееся тело действует сила трения скольжения. По модулю она почти равна максимальной силе трения покоя.
Направление силы трения скольжения противоположно направлению движения тела.
Значительное трение существенно для рабочих поверхностей органов дыхания. Необходимым условием перемещения является надежное «сцепление» между движущимся телом и опорой. Сцепление достигается либо заострениями на конечностях (когти, шипы), либо мелкими неровностями (щетинки, чешуйки, бугорки). Среди живых организмов распространены приспособления (щетина, чешуйки), благодаря которым трение получается малым при движении в одном направлении и большим – при движении в противоположном направлении. На этом принципе основано движение рыб в воде, или, например, дождевого червя. Щетинки, направленные назад, свободно пропускают тело червя вперед, но тормозят обратное движение. При удлинении тела червя главная часть передвигается вперед, а хвостовая остается на месте. При сокращении – головная часть задерживается, а хвостовая подтягивается к ней.
Сила трения скольжения пропорциональна силе давления, а значит, и силе реакции опоры.
Опыт № 2
Поместим на брусок дополнительный груз, тем самым увеличиваем давление на стол, увеличивает и сила трения скольжения.
Fтр. = µN, где µ–коэффициент трения.
Обычно сила трения меньше силы давления N, поэтому µ < 1.
Если одно тело не скользит, а катится по поверхности другого, то трение, возникающее при этом, называют трением качения. Приведите примеры проявления силы трения качания.
Ученик.
При движении колес велосипеда, автомобиля, вагона появляется сила трения качения.
Ученик.
Сила трения качения появляется, когда бочку или бревно катят по земле.
Учитель.
Верно. Но какая сила меньше – сила трения скольжения или качения, при одинаковой тяжести груза.
Ученик.
Бочку перекатывать легче, чем просто тянуть по земле. Поэтому сила трения качения меньше силы трения скольжения.
Учитель.
Таком образом, при равных нагрузках Fтр.кач . < Fтр.скол.
Именно поэтому люди ещё в древности применяли катки для перетаскивания больших грузов, а позднее стили широко использовать колесо.
Сила трения качения зависит от радиуса колеса: чем больше радиус колеса, тем меньше трение, поэтому телеги, кареты делали с большими колесами, а самолеты с маленькими.
Fтр.кач. = f
N – сила реакции опоры (сила давления); R – радиус колеса; f - коэффициент трения качения.
И думал он:
Отсель грозить мы будем шведу.
Здесь будет город заложен
На зло надменному соседу.
Природой здесь нам суждено
В Европу прорубить окно;
Ногою твердой стать при море.
А.С. Пушкин.
Ученик.
Для пьедестала памятника подготовили монолитную гранитную глыбу весом 80 тыс. пудов, т.е. более 1000 тонн! И доставили ее из деревни Лахти, что на берегу Финского залива, в Петербург. Как же в XVIII веке, не имея ни мощных тягачей, ни подъемных кранов, люди могли совершить такое чудо? Обнаружена эта глыба была местным крестьянином Вишняковым. Глыбу назвали Гром-камнем, т.к. в него однажды ударила молния, отбив большой осколок. Около 9 км пропутешествовал Гром-камень по суше, а потом по Неве на плотах был доставлен в Петербург. Небывалый успех русской техники того времени был даже отмечен особой медалью, на которой была вычеканена надпись: «Дерзновению подобно, 1770 год». И действительно, это был акт дерзновенный! Вся Европа только и говорила об этой невиданной операции, какой не повторялось с времен перевозки в древний Рим египетских памятников. Как же это было сделано? Смелый, остроумный проект передвижения Гром-камня дал кузнец из казенных мужиков, оставшийся, к сожалению, не известным. 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 после того, как глыба пройдет через них; 120 дней путешествовал так по суше Гром-камень. Доставленный в Петербург о обработанный мастерами-каменотесами, он стал прекрасным пьедесталом памятника Петру. (на экране, сменяя друг друга, появляются фотографии памятника Петру I в Санкт – Петербурге).
А теперь поговорим, от чего зависит коэффициент трения. Коэффициент трения характеризует не тело, на которое действует сила трения, а два тела, трущиеся друг о друга. Значение коэффициента трения зависит:
от того, из каких материалов сделаны оба тела;
как обработана их поверхность;
от относительной скорости тела.
Но коэффициент трения не зависит от площади соприкасающихся поверхностей, хотя об этом был спор, который длился без малого 100 лет (см. таблицу).
Год Имя ученого
Зависимость модуля силы трения скольжения отплощади соприкасающихся тел материала нагрузки относительной скорости
движения степени шероховатости поверхности
1500 Леонардо да Винчи Нет Нет Да Нет Да
1699 АмонтонНет Нет Да Да Нет
1748 Эйлер Нет Нет Да Да Да
1779 Кулон Да Да Да Да Да
Коэффициент трения µ для некоторых пар материалов приведены в таблице сборника задач. Приведенные в таблице коэффициенты трения относятся к несмазанным поверхностям. Когда твердое тело движется, соприкасаясь с жидкостью или газом, тоже возникает сила, параллельная поверхности соприкосновения и направленная против движения. Эту силу называют силой жидкого трения или силой сопротивления.
Сила жидкого трения меньше, чем сила сухого трения. Например, деревянный брусок легче привести в движение на поверхности воды, чем на поверхности стола. Именно поэтому смазка уменьшает силу трения между твердыми телами – трение перестает быть сухим. В жидкости и газе нет силы трения покоя.
Сила жидкого трения (сила сопротивления) зависит не только от направления движения тела, но и от значения скорости. При небольших скоростях сила сопротивления пропорциональна скорости:
Fсопр. = βV,
а при больших скоростях она пропорциональна уже квадрату скорости:
Fсопр. = βV2 ,β – коэффициент сопротивления, который зависит от формы тела. Форму тела, при которой сила сопротивления мала, называют обтекаемой формой. Самолетам, подводным лодкам, снарядам, пулям, ракетам, движущимся с большими скоростями в воздухе или в воде, стараются придать обтекаемую форму. Это помогает уменьшить силу сопротивления. Обтекаемую форму имеют и животные, обитающие в воде. Скорости многих рыб достигают десятков километров в час, например, скорость голубой акулы около 36 км/ч. Такую скорость рыба может развивать благодаря обтекаемой форме тела, конфигурации головы, обусловливающей малое лобовое сопротивление. Дельфины могут двигаться в воде без особых усилий и с большой скоростью. Кроме того, на коже дельфина постоянно имеется слой специальной «смазки», вырабатываемой особыми железами. Благодаря этому уменьшается сила трения о воду. Скорость дельфина свободно плавающего около 40 км/ч.
Мелкие морские рыбки ходят стайками, похожими по форме на каплю, при этом сопротивление воды движению стайки наименьшее.
Сегодня мы познакомились еще с одной силой природы, весьма важной – силой трения. Эта сила важна потому, что не будь ее, предметы выскальзывали бы из рук. Без силы трения человек не мог двигаться. Сила трения останавливает автомобили, но без трения они не могли бы начать движения.
Но трение как полезно, так и вредно. Иногда мы его увеличиваем, чтобы не было проскальзывания, а иногда уменьшаем, чтобы не было сильного нагревания из-за действия этой силы.
Закрепление.
Почему трудно удержать в руках живую рыбу?
Для чего на уроках физкультуры при выполнении некоторых упражнений на снарядах ладони натирают магнезией?
Что играет роль смазки при глотании пищи? (Слюна)
Назовите смазочные материалы.
Вспомните пословицы, в которых говорится о трении. Например:
Машина любит ласку, чистоту и смазку.
Не подмажешь – не поедешь.
Скрипит как не смазанная телега.
Сухая ложка рот дерет.
Коси коса, пока роса; роса долой – и ты домой.
Баба з возу – кобыле легче.
Все перемелется, мука будет.
Оттого телега запела, что давно дегтя не ела.
Против шерсти не гладят.
Пошло дело как по маслу.
Кататься как сыр в масле.
Плуг от работы блестит.
От работы тела раскалились до бела.
Угря в руках не удержишь.
Что кругло – легко катиться.
Домашнее задание:
Выучить § 36-37 з.1 стр. 121.