Конспект уроку: Сила тертя. Коефіцієнт тертя.

Тамаринська гімназія. Вчитель Сантар Т.В.                                                                          

Конспект уроку фізики у 7 класі

Тема: Тертя. Сила тертя. Коефіцієнт тертя ковзання.

Компетентнісно орієнтовні завдання  уроку: формувати в учнів знання про явище тертя, силу тертя. З’ясувати причини виникнення сили тертя; способи вимірювання сил тертя за допомогою динамометра; способи збільшення і зменшення сили тертя ковзання. Розкрити суть поняття «коефіцієнт тертя». Розвивати вміння працювати з приладами, аналізувати результати експериментів, робити висновки з отриманих експериментальних даних. Виховувати в учнів бажання пізнавати нове, невідоме; почуття відповідальності; вміння працювати в колективі та вміння висловлювати і відстоювати свою думку та прислухатися до думок інших.

Тип уроку: урок формування компетентностей.

Метод проведення: урок-дослідження.

Обладнання: книжка, листи білого паперу; дерев’яні бруски; тягарці; динамометри; дві дощечки: одна – шліфована, а друга – ні.

ХІД УРОКУ

І. Організаційний етап

II. Підготовка до сприйняття матеріалу. Актуалізація знань, умінь та чуттєвого досвіду. Фронтальне опитування:

Опитування теоретичного матеріалу у формі дидактичної гри «Доміно».

Старт. Яку силу називають силою тяжіння?

Сила тяжіння – це сила з якою Земля притягує до себе тіла, які перебувають  на їй або поблизу. Якою літерою позначають силу тяжіння?

Силу  тяжіння літерою позначають F.      У яких одиницях вимірюють силу тяжіння в системі СІ?

Силу  тяжіння в системі СІ вимірюють Н (Ньютонах) Чим характеризується сила?

Точкою прикладання, величиною, напрямком. Що є причиною падіння всіх тіл на Землю?

Причиною  падіння всіх тіл на Землю є сила тяжіння. Яка сила тяжіння діє на камінь масою 2,5 кг?

Сила тяжіння, що діє на камінь масою 2,5 кг дорівнює 25Н.  Які сили в природі ви знаєте?

Сила пружності, сила тяжіння, вага. Фініш.

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності

    Наступила зима і не раз ми уже спостерігали, коли виходимо на вулиця в ожеледицю скільки зусиль потрібно, щоб утриматись, скільки смішних рухів доводиться робити, щоб устояти на ногах.

    Пояснення цьому ми сьогодні відшукаємо на уроці.

Але насамперед хочу звернутися до історії

• Закони, що описують цю силу вперше сформулював Леонардо да Вінчі у 1519 році, а для її вивчення використав мотузку
• Модель цієї сили наново відкрив через 180 років Амонтон (1699)
• Формулу цієї сили, яку використовує сучасна фізика, увів Шарль Кулон у 1781 р.
• Дослідження цієї сили дозволило накопичити сільки інформації, що для її систематизації був створений новий розділ фізики – трибологія.
• Ця сила може бути шкідливою, а може – корисною, тому її намагаються або зменшити або збільшити.
• Якби ця сила зникла, то на Землі:

• Змінився б рельєф
• Вітри ніколи б не вщухали
• Не міг би працювати жоден механізм.

Що там говорити, ми б не могли рухатись, втримувати будь-які речі в руках, одяг розходився б по швах.

Я думаю ви вже здогадались, що мова йде про прояви сили тертя.

IV. Оголошення теми, мети, завдань уроку.

Яким був би світ без тертя?

1. Чому не рухається?
2. Чи можна їх розділити?
3. Слизько?
4. Від чого виникає тертя?
5. Яким був би світ без тертя?

Мета уроку – відповісти на ці питання

V. Формування компетентностей

Чому не рухається?

    Об’єднайтеся в пари та спробуйте зробити наступне. Знайдіть прямокутний і важкий предмет (наприклад, велику книгу або коробку) і почніть штовхати її паралельно столу з одного боку. Спочатку злегка натискайте, а потім поступово збільшуйте силу, доки предмет не почне ковзати по столу. Обговоріть свій досвід. Проведіть дослід на різних типах поверхонь.

    Якщо є бажання можна сунути шафу, стіл або стілець.

    Як наступний крок, один із вас повинен продовжувати штовхати книгу збоку. Інший учень повинен покласти палець на верх книжки перпендикулярно і почати поступово докладати зростаючу силу, спрямовану вниз.

Спостереження

Спочатку, коли ви злегка штовхаєте книгу, вона не рухається. У міру того, як ви прикладаєте силу, яка поступово зростає, вона починає ковзати. Вам потрібна менша сила, щоб підтримувати рух об’єкта, ніж щоб привести його в рух. Величина сили, необхідної для приведення об’єкта в рух, залежить від матеріалу поверхонь, які контактують, і від сили, яка штовхає поверхні одна на одну.

    У попередньому експерименті ви могли помітити, що сила, яка виникає між поверхнями, ускладнює ковзання. Ця сила називається тертям.

У цьому уроці ви дізнаєтесь про два типи тертя: статичне та кінетичне тертя. Поки об'єкт не почне рухатися, на нього діє сила статичного тертя; тоді як під час руху на нього діє сила кінетичного тертя. Сила статичного тертя перешкоджає ковзанню об'єкта, тоді як між рухомими поверхнями виникає сила кінетичного тертя.

Уявіть собі, що хтось намагається відштовхнути важкий ящик. Відкрийте тривимірну сцену про закони руху Ньютона, потім намалюйте сили, які діють на ящик.

Відповідь

F₁: поверхнева сила; F₂: на першому малюнку сила статичного тертя; F₂: на другому малюнку – сила кінетичного тертя; F₃: сила штовхання

    Як бачимо, коли об’єкт не рухається, сили, що діють на нього, врівноважують одна одну, тобто сила статичного тертя дорівнює силі штовхання. Це означає, що сила статичного тертя не набуває чітко визначеного значення, а зростає разом із силою штовхання, поки не досягне максимального значення. Це момент, коли об’єкт починає рухатися.

Величина сили статичного тертя наразі не піддається розрахунку. Можна обчислити лише максимальне значення.

    Величина кінетичної сили тертя постійна, а сили статичного тертя залежить від величини сили штовхання.

    Дивно, але величина сили тертя не залежить від розмірів взаємодіючих поверхонь., а залежить тільки від матеріалу поверхонь і величини стискаючої сили, яка діє між ними.

Можна виразити таким чином:

Fтертя спокою, max ≤ µs × FN

Fтертя ковзання = µ × FN

Чи можна їх розділити?

    Виконайте наступний дослід по парах. Вам знадобляться дві книги або два зошити формату А4. Відкрийте посередині та почергово змішайте їхні сторінки, як показано на зображенні нижче. Коли ви закінчите, один із вас повинен взяти одну з книг, а інший учень – іншу. А тепер спробуйте їх роз’єднати.

    Повторіть експеримент, але цього разу розділіть сторінки спочатку на 4, а потім на 8 рівних частин.

Нарешті, складіть сторінки книг разом приблизно по 4–5 сторінок.

Що ви спостерігаєте? Яка може бути причина?

Спостереження

    Ви можете відчути, що чим більше сторінок перемежовується, тим важче стає розділяти книги. Хоча сила тертя між двома сторінками не така велика, загальної суми цих сил достатньо, щоб утримувати книги разом.

Слизько?

    Як ви, напевно, переконалися, важко ходити по льоду або гладким полірованим поверхням, ніж по сухому асфальту чи ґрунтовій дорозі. У деяких ситуаціях зменшення тертя може бути корисним, але воно може бути дуже небезпечним.

    Розглянемо приклади для обох випадків.

    У зимових видах спорту важливу роль відіграє низький коефіцієнт тертя льоду і снігу (і шару води, що утворюється при таненні).

    У керлінґу дуже важливу роль відіграє зміна тертя між льодом і каменем. Коли камінь-шайбу запускають, гравці використовують щітку, щоб розтопити лід перед ним, тим самим зменшуючи тертя. Таким чином гравці можуть змінювати швидкість і шлях каменя.

    Проте, коли тертя доріг зменшується, це може призвести до аварій.

 

 

Перегляньте відео, щоб дізнатися, як пінгвіни користуються

перевагами слизьких поверхонь.

 

Використовуйте інструмент "Діаграми" (і таблицю), щоб проілюструвати гальмівний шлях і коефіцієнт тертя дорожнього покриття. Обговоріть, як коефіцієнт тертя впливає на гальмівний шлях автомобіля, який рухається з заданою швидкістю.

Від чого виникає тертя?

Навіть якщо поверхня здається абсолютно гладкою, на мікроскопічному рівні вона має нерівності.

У галереї представлені зображення різних типів поверхонь, зроблені за допомогою електронного мікроскопа:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

крило метелика                                       кристали цукру

пресоване волокно цукрової тростини волосина

листок (800 кратне збільшення)                      око жука

пилок ромашки

Щоб дізнатися більше про те, як працюють електронні мікроскопи, відкрийте наведену нижче 3D-сцену.

Тертя виникає внаслідок взаємодії між атомами або молекулами поверхонь. Притягання між частинками взаємодіючих поверхонь злегка утримує об'єкт, отже, тертя також відбувається між поверхнями, які вважаються гладкими навіть на молекулярному рівні.

 

Чому при збільшенні сили стиснення між поверхнями збільшується тертя?

 

Коли сила стиснення збільшується, більше молекул наближається одна до одної та взаємодія між ними стає сильнішою.

     Коли об’єкт починає ковзати, деякі взаємодії, які відбуваються між молекулами поверхні, усуваються. Ось чому кінетична сила тертя слабша за силу статичного тертя.

Яким був би світ без тертя?

Спираючись на те, що ви дізналися на цьому уроці, обговоріть, яким був би світ без тертя.

Кілька прикладів

У автомобілях на подолання тертя витрачається 20–30 % палива. Рухомі частини зношуються через тертя.

 

Без тертя ви не зможете відштовхнутися від землі. Тобто ви б не могли ходити, бо весь час падали б. Без тертя ви навіть не змогли б встати.

 

Те саме стосується транспортних засобів, обладнаних колесами. Для котіння колесам потрібне тертя. Навіть якби їх можна було привести в рух, уповільнити їх було б неможливо, тому що для гальмування необхідно тертя.

 

Без тертя ви не змогли б запалити сірник.

Ознайомтеся із наступними 3D-сценами та обговоріть, у яких ситуаціях тертя є корисним, а в яких шкідливим.

VІ. Закріплення вивченого матеріалу

Робота з підручником. Оформлення конспекту. Ознайомлення з таблицею коефіцієнт тертя.

Виконати онлайн вправу «Сила тертя (встав пропущені слова)»

VІІ. Підсумок уроку

 

Інтерактивна вправа «Мікрофон».

Сьогодні на уроці мені сподобалося…

Я зрозумів (зрозуміла) …

 

VІІІ. Домашнє завдання

 

 

 

 

 

Використані матеріали

1. https://ua.mozaweb.com/uk/index.php
2. https://learningapps.org/display?v=pehxxv9o323
3. https://naurok.com.ua/
4. Фізика :  підруч. для 7 кл. загальноосвіт. навч. закл. / [В. Г. Бар’яхтар, С. О. Довгий, Ф. Я. Божинова та ін.] ; за ред. В. Г. Бар’яхтара, С. О. Довгого. — Х. : Вид-во «Ранок», 2015. — 256 с. : іл., фот.