Конспект уроку – проєкту на тему: « Тертя. Сила тертя. Коефіцієнт тертя» 7 клас

Урок – проєкт на тему: « Тертя. Сила тертя. Коефіцієнт тертя»

Анотація проєкту

        Проєкт  «Тертя. Сила тертя. Коефіцієнт тертя» курсу фізики в 7 класі демонструє роль сили тертя у практичній діяльності людини; дозволяє пов’язати знання законів фізики з реальними явищами й фактами, що впливають на здоров’я людини; показати роль знання законів фізики під час винайдення різних пристроїв, що допомагають збільшити або зменшити силу тертя; показати прояв сили тертя у живій природі.

    Проєкт заснований на міжпредметних зв’язках фізики й біології; фізики й техніки. Проєкт учить самостійно працювати з інформаційними ресурсами; вибирати потрібну інформацію, аналізувати її й робити відповідні висновки.

Перелік питань для проєкту

1. Причини виникнення тертя.

2. Види сил тертя.

3. Від яких чинників залежить сила тертя ковзання?

     3.1. Чи залежить сила тертя ковзання від роду тертьових поверхонь?

     3.2. Чи залежить сила тертя ковзання від площі дотичних поверхонь?

     3.3. Порівняти силу тертя ковзання і силу тертя кочення?

     3.4. Чи залежить сили тертя ковзання від навантаження (сили нормальної реакції опори) ?

4. Використання сили тертя у техніці.

5. Прояв сили тертя у живій природі.

      Тривалість виконання: середньотривалий.

      Типологія проєкту: дослідницький.

      Мета

Навчальна: формувати знання про явище тертя і його молекулярну природу; навчити розпізнавати види тертя й способи його зміни ; застосування в природі та техніці; працювати з довідниковим матеріалом.

Розвивальна: розвивати в учнів експериментальні навички й уміння; уміння презентувати свої знання і працювати в групах; розвивати критичне мислення, творчу активність і здібності учнів; розвивати цікавість до вивчення предмету.

Виховна: продовжити формування навичок самостійної роботи, працелюбності, взаємоповаги, культури мови та письма; виховувати любов до природи.

   Очікувані результати:

-         учні оперують поняттям сила тертя;

-         учні володіють найпростішими методами експериментального дослідження руху тіл;

-         учні пояснюють урахування впливу тертя у техніці, побуті, живій природі.

Технічні засоби навчання, наочні посібники

1. Комп’ютер, телевізор, презентації учнів.
2. На кожну групу учнів - динамометр, важки, дерев’яний брусок, дерев’яна дошка, дошка, покрита різними поверхнями (скло, гума, наждачний папір).

Міжпредметні зв’язки : математика, біологія, трудове навчання, історія.

План заняття

Проведення уроку- проєкту

1. Організаційний момент.

         Учитель оголошує правила захисту проєкту: кількість часу відведеного кожній групі для захисту проєкту; критерії оцінювання. Коментує презентації, акцентує увагу учнів на важливих моментах теми.

2. Мотивація вивчення нового матеріалу.

Учитель.  Сьогодні на уроці ми ознайомимося ще з однією силою. В одних випадках її збільшують, в інших – намагаються зменшити. Щоб дізнатися, що це за сила, пропоную розгадати кросворд.

1. Прилад для вимірювання сили. (Динамометр.)
2. Стан, у якому перебувають космонавти у космосі. (Невагомість.)
3. Основний елемент динамометра. (Пружина.)
4. Одиниця сили. (Ньютон,)
5. Яка сила змушує тіла падати на землю. (Тяжіння.)

Отже, тема уроку – «Тертя. Сила тертя. Коефіцієнт тертя».

  Сила тертя – віковічні супутники будь- якого механічного руху. З тертям ми стикаємося кожного дня. Точніше було б сказати, що без тертя ми й кроку ступити не можемо. Тертя може бути корисним і шкідливим. Два найголовніших винаходи людини – колесо й добування вогню – пов’язані саме з прагненням збільшити або зменшити тертя.

     Перші дослідження явища тертя провів відомий італійський учений Леонардо да Вінчі ще 1500р, але його роботи були не опубліковані. Пізніше дослідженнями тертя займалися французькі вчені Гійом Амонтон (1699р.), Леонард Ейлер (1747р.), Шарль Кулон (1781р.). Результати досліджень  були різними. Учені сперечалися.

        Учням класу було запропоновано виконати експериментальні дослідження явища тертя та зробити відповідні висновки. Вони  допоможуть знайти відповіді на запитання, які стояли перед ученими багато років тому. Сьогодні на уроці представники груп презентують проведені дослідження. Решта учнів конспектують матеріал у робочі зошити.

III. Інструктаж щодо проведення захисту проєкту

IV. Захист проєктів

Учитель. Петро Капіца- видатний фізик 19ст. – говорив, що «тільки доступно пояснивши іншій людині, ти можеш  бути впевнений у тому, що сам зрозумів цей матеріал».

    Група 1. « Експериментатори»

  Завдання 1.

З’ясувати причини виникнення сили тертя.

  Устаткування: дерев’яний брусок, динамометр, дошка, дві скляні пластинки, нитка,  вода.

   Висновок: 1. Сила, що виникає під час руху одного тіла по поверхні іншого, прикладена до рухомого тіла й направлена протилежно руху тіла, називають силою тертя.

      2. Є дві причини виникнення сили тертя:

- наявність нерівностей на поверхнях дотичних тіл;

- взаємне притягання молекул,  розташованих на поверхні тіл, що труться.

      Завдання 2.

Переконатися в існуванні сили тертя спокою.

Устаткування: дерев’яний брусок, дошка, динамометр.

Висновок: Якщо на тіло, яке перебуває у стані спокою, діє сила тяги, то виникає протилежна, компенсуюча сила. Її називають силою тертя спокою.

      Завдання 3.

З’ясувати, чи залежить сила тертя ковзання від роду тертьових поверхонь.

Устаткування: дерев’яний брусок, динамометр, дерев’яна дошка, покрита різними поверхнями ( гума, скло, наждачний папір).

   Висновок: сила тертя ковзання залежить від роду тертьових поверхонь. Чим більш шороховата поверхня, тим сила тертя більша.

   Завдання 4.

Дослідити, чи залежить сила тертя ковзання від площі дотичних поверхонь.

Устаткування: дерев’яний брусок, динамометр, дошка.

   Висновок: сила тертя ковзання не залежить від площі дотичних поверхонь.

  Завдання 5.

Порівняти силу тертя ковзання та силу тертя кочення.

Устаткування: дерев’яний брусок, динамометр, дошка, два олівці.

Висновок: сила тертя кочення значно менша за силу тертя ковзання.

  Завдання 6.

Дослідити, чи залежить сила тертя ковзання від навантаження (сили нормальної реакції опори).

Устаткування: дерев’яний брусок, динамометр, дошка, важки.

  Висновок: сила тертя ковзання зі збільшенням сили нормальної реакції опори збільшується. Сила тертя ковзання визначається за формулою: F =μ·N,

де N – сила нормальної реакції опори;  μ –коефіцієнт тертя ковзання.

   Цей закон був установлений французьким вченим Г. Амонтоном і перевірений його співвітчизником Ш. Кулоном, тому отримав назву «Закон Амонтона – Кулона».

Коефіцієнт тертя ковзання залежить від матеріалів, з яких виготовлені дотичні тіла та якості обробки їхніх поверхонь. Коефіцієнт тертя ковзання визначають експериментально й складають таблиці.

       Група 2.  «Інженери»

Завдання 1.

   З’ясувати, як враховують силу тертя у техніці.

          Інформація для вчителя

Урахування сили тертя у техніці

Сили тертя відіграють важливу роль у житті людини.

   В одних випадках люди прагнуть збільшити силу тертя, а в інших- зменшити.

 Автомобілі та інші види транспорту рухаються лише завдяки існуванню тертя між колесами та дорогою. У цьому випадку люди прагнуть збільшити силу тертя. Для цього на шинах автомобілів роблять рельєфний рисунок (протектор).

  Усі транспортні засоби мають гальма. На гальмівні колодки автомобілів  наклеюють накладки із матеріалів, до складу яких входить гума, азбест. Тертя гальмує рух і на подолання всіх видів тертя витрачається величезна кількість цінного палива. Тертя спричиняє зношування поверхонь, що труться: стираються шини автомобілів, деталі машин. Справжньою проблемою сучасності стала утилізація зношених шин. Сьогодні, із загальної кількості всіх шин у світі,  переробляється лише до 20%. Тільки в Європі зношених, але не перероблених шин до 2,5 млн тонн, оскільки технології переробки дуже дорогі. Слід пам’ятати, якщо спалити тонну зношених шин, то в атмосферу виділиться 270 кг сажі і 450 кг токсичних газів, що збільшує забруднення довкілля.

   Кораблі швартуються біля пристані. «Втримати» величезні кораблі можуть сили тертя спокою. На мотузку, обвиту навколо стовпа, діє значна сила тертя: чим більше витків, тим більше тертя. Зі збільшенням числа витків в арифметичній прогресії, тертя збільшується в геометричній прогресії. Тому, перекинувши кілька разів канат навколо стовпа, пришвартовують кораблі, прикладаючи невелику силу.

   Але тертя може відігравати і негативну роль. Через тертя нагріваються і зношуються рухомі частини різноманітних механізмів. У таких випадках його зменшують. Існують різні способи зменшення сили тертя:

1. Введене між поверхнями, що труться, мастило (у двигуні автомобіля) чи вода (у пральних машинах) поверхні тіл стикаються не самі з собою, а через шари рідини.
2. Використання кулькових і роликових підшипників. У них використано те, що сила тертя кочення менша від сили тертя ковзання. У такому підшипнику дві обойми розділені кульками або роликами. Якщо такі підшипники змастити мастилом, то обертові частини машин та механізмів зношуються значно повільніше.
3. Застосування «газоподібного змащення», тобто «повітряної подушки».

Щоб зменшити силу тертя між дотичними поверхнями, створюють потік повітря. Він має підвищений тиск, що перешкоджає контакту дотичних поверхонь. Це схоже до змащення, але провідний шар- це повітря, яке є більш ефективним. Застосовують у суднах на повітряній подушці. Цей спосіб використовують при проєктуванні всюдиходів, призначених для подолання важко прохідних місцевостей.

Завдання 2. 

   Використовуючи підручні матеріали, виготовити льодоходи.

     Інформація для вчителя

Саморобні льодоходи

Використали 2 металеві консервні кришки, що закручуються, штопор та 4 гумові полоски із велосипедної камери. Із внутрішньої сторони кришки штопором робимо невеликі отвори, підклавши під неї дерев’яну дощечку або пінопласт. На бічних стінках кришки робимо чотири отвори для кріплення полосок із гуми. Протягуємо їх через ці отвори і зв’язуємо. Саморобні льодоходи готові.

   Група 3.  «Біологи»

Завдання 1.

      Дослідити пристосованість живих організмів до існування тертя.

Завдання 2.

      Підібрати фото (відео) представників флори та фауни, які використовують у своїй життєдіяльності властивості тертя.

           Інформація для вчителя

Сила тертя в природі

Багато рослин і тварин по-різному пристосувалися до існування тертя в природі. Насіння гороху, горіха завдяки кулястій формі й малому тертю кочення легко переміщаються самі.

  У риб тіло має обтічну форму і вкрите слизом, що дає їм змогу плавно рухатись у товщі води.

  Ліани, хміль, бобові рослини мають вусики, якими чіпляються за опори, утримуються на них і тягнуться до світла.

 Реп’ях за допомогою тертя поширює насіння, що має колючки з невеликими гачками на кінцях.

  Живі організми завдяки наявним у них вовни, щетини, лусочкам тощо, під час руху збільшують тертя в одному напрямку та зменшують – у протилежному.

Це допомагає оленеві пересуватися снігом: ворсинки хутра на ногах спрямовані вниз, тому тертя ноги оленя об сніг при опусканні велике, а при витяганні – мале. Цей же механізм допомагає пересуватися дощовому черв’яку. Якщо щетинки спрямовані назад, то тіло черв’яка вільно рухається вперед, але гальмують рух, якщо спрямовані вперед. Щетинистий покрив моржів і тюленів допомагає їм пересуватися суходолом і кригою.

  Життя людини також залежить від тертя. Завдяки цій силі люди можуть переміщатися по землі. У момент відштовхування ноги від поверхні дороги діє сила тертя спокою, напрямлена проти можливого руху дотичних тіл. Ступні людини в момент дотику з поверхнею дороги намагаються здійснити рух назад. У результаті виникає сила тертя спокою, напрямлена вперед- вона і є рушійною силою.

  Для підводного полювання й дайвінгу розробили гідрокостюми. Вони мають надгладке зовнішнє покриття, що зменшує тертя під час руху у воді.

   Тертя відіграє важливу роль у лижному та ковзанярському спорті. В момент відштовхування лижника, сила тертя повинна бути якнайбільшою, а відштовхнувшись, лижник ковзає по інерції, і сила тертя має бути якнайменшою. Такі властивості має лижне мастило: воно збільшує силу тертя спокою й зменшує силу тертя ковзання.

Під час ковзання ковзана по льоду виділяється тепло й лід під ковзаном злегка підтаює, утворюючи змащення, що полегшує ковзання. У сильний мороз ковзатися складніше- виділеної енергії недостатньо для того, щоб розтопити лід і  створити необхідне змащення. 

  Бігуни, альпіністи використовують взуття з шипами, бо вони збільшують тертя.

V. Підбиття підсумків уроку. Рефлексія

        Метод «Мікрофон»:

-Що ми вивчили сьогодні на уроці?

-Чи досягли очікуваних результатів?

-Чому ця тема є важливою?

-Чим зацікавив вас цей урок?

Виставлення оцінок.

VI. Домашнє завдання

1.  Опрацювати § 21.
2.  Виконати вправу 21 (1;2).
3.  Підібрати прислів’я та приказки про тертя та дати їм фізичне обґрунтування.

Додаткове завдання за бажанням:написати есе «Зникло тертя. Ура чи рятуйте?!»

                                                Література

1. Фізика:підруч. для 7кл. загальноосвіт. навч.закл./[В.Г. Бер’яхтар, С.О. Довгий, Ф.Я. Божинова та ін.]; за ред. В.Г. Бер’яхтара, С.О. Довгого, - Х.:Вид-во «Ранок»,2015.-256с.: іл.,фот.
2.   Антикуз О.В. Навчальні проекти з фізики. 7-9 класи/ О.В. Антикуз.- Х.: Вид. група «Основа»,2018.-128с.: іл.,схеми, табл..

                                Джерела

1. https://moyaocvita.com.ua
2. https://probapera.org.
3. https://buki.com.ua
4. https://tg.com.ua
5. https://naurok.com.ua