Методична розробка уроку з фізики на тему: «Сила тертя»

Управління освіти і науки

Чернігівської обласної державної  адміністрації

Чернігівський професійний будівельний ліцей

 

 

 

 

 

 

Методична розробка уроку  з фізики на тему:

«Сила тертя»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тема уроку. Сила тертя.

Мета уроку:

• навчальна: розширити знання учнів про силу тертя; встановити причини виникнення сили тертя; вияснити, які види тертя існують; дослідити, від чого залежить сила тертя; розглянути способи зменшення і збільшення тертя; показати зв'язок науки з професійно - виробничими процесами.
• розвиваюча: продовжити формування компетентності у природничих науках через ознайомлення з впливом тертя у побуті , природі та технологічних процесах; розвивати інтерес до фізики шляхом створення ситуації успіху, вміння спостерігати, узагальнювати, робити висновки.
• виховна:  продовжити виховувати допитливість, спостережливість,  любов до предмета, привчати до відповідальності та самостійності.

Методична мета уроку:  підвищення ефективності уроку шляхом використання сучасних освітніх технологій.

Тип уроку: комбінований урок.

Обладнання: екран, ноутбук, мультимедійний проектор, мультимедійна презентація, динамометр, іграшковий автомобіль, дерев’яна поверхня, дерев’яні бруски, наждачний папір, листки паперу, опорний конспект.

 

 

 

 

 

 

План уроку.

І. Організаційний момент.

ІІ. Актуалізація попередніх знань.

• Вправа «Кроссенс»

ІІІ.  Мотивація навчальної діяльності учнів.

ІV. Вивчення нового матеріалу

• Сила тертя та її види.
• Сила тертя спокою.
• Сила тертя ковзання.
• Сила тертя кочення.
• Робота в групах.
• В’язке тертя.
• Зварювання тертям
• Способи збільшення і зменшення сили тертя.

V. Закріплення вивченого матеріалу.

• Розв’язування задачі
• Вправа «Асорті»

VІ. Підсумок уроку.

VІІ. Домашнє завдання.

 

 

 

 

 

Хід уроку

І. Організаційний момент.

Сьогодні ви розширите коло ваших, удосконалите свої вміння, а також хочеться, щоб кожен із вас знайшов відповідь на ті запитання, які у вас будуть виникати на сьогоднішньому уроці. Тож прагнення до знань повинно бути сьогодні маячком протягом усього уроку.

Епіграф уроку: 

Три шляхи ведуть до знань:

шлях наслідування - найлегший,

 шлях роздумів – найскладніший

 і шлях дослідження – найцікавіший.

Конфуцій

Тож я вам бажаю пройти сьогодні всіма трьома шляхами.

ІІ. Актуалізація опорних знань.

 «Ніколи не беріться за наступне, не засвоївши попереднього»,- застерігав відомий фізіолог Іван Павлов.

Тож давайте перевіримо, як ви засвоїли матеріал попередніх уроків.

• Вправа «Кроссенс»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Розгляньте 9 малюнків. Вони об'єднані одним фізичним терміном. Назвіть цей термін. (Сила)

- Що таке сила? (міра взаємодії тіл)

- Чим характеризується сила? (напрямком, точкою прикладання, числовим значенням)

- Назвіть одиницю вимірювання сили (Ньютон)

- Назвіть прилад для вимірювання сили (динамометр)

- Чому дорівнює рівнодійна сил, що діють на тіло (векторній сумі усіх сил)

- Сформулюйте другий закон динаміки Ньютона.

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності учнів

Щоб ви здогадалися про що піде мова наведемо відомий історичний факт.

       18 серпня 1851 року імператор Микола I здійснив першу поїздку  з Петербурга в Москву залізницею. Імператорський потяг був готовим до відправлення о 4 годині ранку.  Начальник залізниці генерал Клейнміхель, щоб підкреслити особливу урочистість події, наказав першу версту залізничного полотна  пофарбувати білою олійною фарбою. Це було дійсно красиво, але...Паровоз забуксував, не рухаючись з місця. Жандарми, підібравши поли шинелей, бігли цю версту перед поїздом і посипали піском пофарбовані рейки. Лише після цього поїзд рушив з місця.

Що ж не врахував генерал, фарбуючи рейки? (силу тертя)

Оголошення теми і мети уроку.

ІV. Вивчення нового матеріалу

•    Сила тертя та її види.

Демонстрація 1. З похилої площини скочується іграшковий автомобіль. Він котиться до кінця демонстраційного стола, не змінюючи помітним чином швидкості свого руху. Якщо на поверхню стола послати тканину, то автомобіль зупиниться, не доїжджаючи до кінця стола.

- Чому змінюється швидкість автомобіля в ході досліду? (Через взаємодію  двох тіл – автомобіля і поверхні).

- Що є мірою взаємодії? (Сила).

Отже, між автомобілем і поверхнею виникає сила, яка заважає рухатися автомобілю. Цю силу називають силою тертя.

Сила тертя — це сила, що виникає під час руху або в разі спроби спричинити рух одного тіла по поверхні іншого й спрямована вздовж дотичних поверхонь проти руху.

Що ж впливає на величину тертя? Щоб відповісти на дане питання проведіть долонею по парті. Шорохувата чи гладенька. Навіть гладенькі на вигляд поверхні мають нерівності, горбинки, подряпини. Отже, коли одне тіло ковзає або котиться по поверхні іншого, ці горбинки зачіпляються одна за одну, що створює деяку силу, яка затримує рух.

А коли стикаються добре відполіровані поверхні, то частина їх молекул розміщується так близько одна до одної, що помітним стає притягання між молекулами стичних тіл.

Отже, причини виникнення сили тертя:

1. Шорсткість поверхонь стичних тіл.

2. Взаємне притягання молекул стичних тіл.

Розрізняють 2 види тертя: сухе і в’язке тертя.

Сухе  тертя - це тертя, що виникає між двома поверхнями дотичних твердих тіл.

•    Сила тертя спокою.

Демонстрація 2. Покладемо брусок на дошку й піднімемо її за один край. Брусок при цьому не зісковзує, тобто перебуває в стані рівноваги.

Які сили діють на брусок? (Сила тяжіння і сила реакції опори).

Чи зрівноважують ці сили одна одну? (Ні)

Оскільки ці сили, що діють на брусок, не зрівноважують одна одну, то очевидно, є ще одна сила, яка зрівноважує рівнодійну сили тяжіння і сили реакції опори. Це і є сила тертя спокою.

Сила тертя спокою — це сила, що виникає  двома дотичними тілами в разі спроби зрушити одне тіло відносно іншого.

Сила тертя спокою завжди дорівнює за модулем і протилежна за напрямом рівнодійній зовнішніх сил, які намагаються зрушити тіло з місця.                                

 

 

 

 

 

 

 

Демонстрація 3. Якщо несильно подіяти на брусок, який лежить на столі, силою F1, спрямованою горизонтально, то брусок залишиться лежати на місці.

Який висновок можна зробити ? (Оскільки брусок не зрушує з місця, отже, з’явилася сила тертя спокою Fтepт.cnoк, яка зрівноважує силу F1)

Потягнемо брусок з більшою силою, збільшиться й сила тертя спокою. Якщо ці досліди продовжити, ми зможемо задіяти таку силу, за якої брусок зрушить з місця. У цей момент ми досягнемо максимальної сили тертя спокою.

•    Сила тертя ковзання.

Зі збільшенням сил, яку ви прикладаєте збільшиться і сила тертя спокою. В момент, коли тіло зрушить з місця сила тертя спокою перейде в силу тертя ковзання. Сила тертя спокою трохи більша за силу тертя спокою ковзання. Ось чому тіло починає рухатись із місця ривком.

Сила тертя ковзання — це сила, що виникає при ковзанні одного тіла по поверхні іншого тіла і завжди спрямована проти напрямку руху тіла, до якого вона прикладена.

Модуль сили тертя ковзання F_тер пропорційний модулю сили нормального тиску N.

 

Коефіцієнт пропорційності μ називається коефіцієнтом тертя ковзання. Він визначається матеріалом дотичних поверхонь та якістю їх обробки. Коефіцієнт тертя визначається експериментально.

Наприклад,

 

Матеріали	Коефіцієнт тертя
Сталь по льоду	0,02
Сталь по сталі	0,20
Дерево по дереву	0,25
Шкіра по чавуну	0,56
Гума по бетону	0,75

 

•    Сила тертя кочення.

Демонстрація 4. Замінимо брусок на  циліндр і знову подіємо зовнішньою силою.

Бачимо, що він рухаються набагато легше, тому що вже не ковзає по поверхні стола, а котиться по ньому. І в цьому випадку, теж виникає тертя, яке називають тертям кочення.

    Якщо тіло не ковзає по поверхні іншого тіла, а котиться, то тертя, що виникає в місці їхнього зіткнення, називають тертям кочення.

Чим твердіша поверхня, тим сила тертя кочення менша. Ось чому нам легко їхати по асфальту і важко по піску.

Наводимо приклади дії сили тертя.

Завдяки цій силі пересуваються люди, транспорт, тварини. Ця сила утримує гвинти та гайки, цвяхи в стіні, нитки в тканині, коріння рослин в ґрунті, зав’язаний шнурок на взутті не розв’язується.

 До тертя кочення можна віднести тертя коліс залізничного вагона об рейки, коліс автомобіля об бруківку, тертя під час перекочування діжок або труб об ґрунт тощо.

Та як важко втримати речі та й самому втриматися на ногах, коли сила тертя спокою мінімальна.

•    Робота в групах.

Від яких факторів залежить сила тертя?

Вивчення особливостей сили тертя здійснюється за допомогою експериментів.

Повторюємо правила техніки безпеки.

Не приступати до роботи без дозволу викладача.

Не залишати робочого місця без дозволу викладача.

Розміщувати прилади так, щоб уникнути їх падіння.

Не розтягувати пружину  динамометра руками.

Не допускати падіння брусків під час їх зважування динамометром.

Після виконання роботи скласти обладнання так, як воно було складене на початку уроку.

Експеримент 1. Вивчення залежності сили тертя ковзання від роду поверхонь, що стикаються.(Завдання закодоване QR- кодом)

Прилади і матеріали: динамометр, лінійка, брусок з тягарцями, листок паперу, шліфувальний папір.

Порядок роботи

1. Виміряти силу тертя ковзання при рівномірному переміщенні бруска з тягарцями по: шліфувальному папері меншої зернистості; парті; шліфувальному папері більшої зернистості.

2. Порівняти отримані значення сил тертя у трьох випадках і зробити висновок про залежність сили тертя від роду поверхонь стичних тіл.

Висновок. Сила тертя ковзання залежить від роду поверхонь, що стикаються.

 

Експеримент 2. Вивчення залежності сили тертя ковзання від сили тиску. Завдання закодоване QR- кодом)

 Прилади і матеріали:  динамометр, лінійка, брусок з двома тягарцями.

Порядок роботи

1. Покласти на лінійку брусок, на нього - один тягарець і виміряти силу тертя ковзання.

2. Покласти на брусок два тягарці і виміряти силу тертя ковзання.

3. Порівняти отримані результати і зробити висновок: чи залежить сила тертя ковзання від сили тиску

Висновок. Сили тертя ковзання пропорційний силі нормального тиску.

Експеримент 3. Вивчення залежності сили тертя ковзання від площі поверхонь тіл, що труться. (Завдання закодоване QR- кодом)

Прилади і матеріали:  динамометр, лінійка, брусок.

Порядок роботи

1. Покласти на лінійку брусок більшою гранню і виміряти силу тертя ковзання.

2. Покласти брусок меншою гранню на лінійку і виміряти силу тертя ковзання.

3. Порівняти отримані результати і зробити висновок: чи залежить сила тертя ковзання від площі поверхонь тіл, що труться, при незмінній силі тиску?

Висновок. Сила тертя ковзання від площі поверхонь не залежить.

Експеримент 4. Порівняти сили тертя ковзання і кочення з вагою. (Завдання закодоване QR- кодом)

Прилади і матеріали:  динамометр лабораторний, дерев’яний брусок, дерев’яний брусок круглої форми.

Порядок роботи:

1. Виміряти вагу брусків.

2. Виміряти силу тертя ковзання бруска при його рівномірному русі по столі. Для цього потрібно переміщувати брусок рівномірно за допомогою динамометра. Записати результати вимірювань.

3. Виміряти силу тертя кочення. Для цього потрібно взяти брусок круглої форми і переміщати його рівномірно за допомогою динамометра. Записати результат.

4. Порівняти отримані результати і зробити висновок  яка сила більша:

сила тертя ковзання, кочення чи вага?

Висновок. Тертя кочення (при рівних навантаженнях) менше тертя ковзання. Вага більша за силу тертя ковзання і кочення.

•    В’язке тертя.

Сила тертя спокою, ковзання та кочення – це види сухого тертя.

Якщо змастити поверхні мастилом, то виникає в’язке або мокре тертя. При поступальному русі твердого тіла в рідині або газі виникає сила опору середовища.

Тертя між поверхнею твердого тіла і навколишнім рідким чи газоподібним середовищем називають в’язким тертям або опором середовища.

Головна особливість рідкого тертя полягає у повній відсутності сили тертя спокою. Ось чому нам так легко привести в рух масивний човен. В порівнянні із сухим тертям сила опору середовища значно менша, оскільки між собою ковзають шари рідини або газу. Та при великих швидкостях ця сила значно зростає.

З’ясуємо від чого залежить в’язке тертя.

Демонстрація 6: Аркуш паперу і кулька.

Бачимо, що сила опору середовища залежить від форми тіла, площі поверхні тіла, швидкості

Бачимо, що за однакових умов сила опору найменша у тіла краплеподібної (обтічної) форми. Ось чому профілі сучасних літаків та підводних човнів нагадують контури тіла дельфіна. Та й самі риби можуть дуже швидко рухатися.

•     Зварювання тертям . (розповідь викладача спецтехнології)
•    Способи збільшення і зменшення сили тертя.

Сила тертя супроводжує нас протягом всього життя так само, як і сила тяжіння. Десь вона створює нам незручність, а десь без неї ніяк не обійтись. Але як би то не було, вона існує і наше завдання – навчитись користуватись фізичними законами так, щоб життя ставало зручнішим і комфортнішим.

Поміркуй і скажи: як збільшити та зменшити  силу тертя?

Збільшити:  пісок, сіль шипи

Зменшити:   мастила, шліфовка, заміна ковзання на кочення, використання підшипників.

V. Закріплення вивченого матеріалу.

• Розв’язування задачі

Задача. Яку найменшу силу має прикласти робітник, щоб зрушити вагонетку з місця, якщо її маса 300 кг, а коефіцієнт тертя 0, 01?

• Вправа «Асорті»

Природа

1. Чому язик милої кішечки шорсткий? (Язик виконує роль гребінця. Шорсткість язика приведе до збільшення сили тертя, що дозволить кішці краще вичистити свою шерсть)

2. Чому важко втримати в руках живу рибу? (тому що слиз на тілі рибини зменшує тертя між руками і рибиною).

3. Акули, дельфіни, риби можуть рухатися досить швидко. Які особливості форми і поверхні їхніх тіл цьому сприяють? (обтічна форма тіла)

4. Яка сила компенсує силу тяжіння, що діє на лелеку під час польоту ?

 (сила опору середовища)

Будівництво

1. Чому транспортер для подачі цегли вкривають гумою? (Гума збільшує тертя між цеглиною і поверхнею транспортера)

2. Для чого біля головки цвяха, а іноді й на самій головці, наносять насічку? (після того як його заб’ють у виріб, насічка створить додаткову силу тертя, і цвях буде міцно «сидіти»; на головці насічка перешкоджає молотку зісковзувати з цвяха, коли його забивають)

3. Навіщо деякі майстри перед тим, як угвинчувати шуруп в скріплювальні деталі, змащують милом ? (щоб зменшити силу тертя)

4. Відео про підземний перехід. Як підрядчик вийшов з цього положення? (наніс поліуретанове покриття на плитку)

Медицина

1. Навіщо перед масажем тіло пацієнта й руки масажиста змащують спеціальним кремом або олією? (щоб зменшити силу тертя)

2. Чому під час обіду після споживання сухої страви ми хочемо запити її водою чи компотом? (щоб зменшити силу тертя)

3. Чому медичні голки полірують до дзеркального блиску? (щоб зменшити силу тертя)

4. Для чого між рухомими кістками (суглобами) є суглобові сумки з синовіальною рідиною? (щоб зменшити силу тертя)

Література

1. Чи в Одесі , чи в Полтаві, чи в самій столиці.

Ходить чумак із мазницею помежи крамниці.

  А в  крамницях тих товару: срібло й злото сяє.

  А чумакові все байдуже,  він дьогтю шукає…

                          С.Руданського « Добре торгувалось»

Навіщо чумакові дьоготь? (щоб зменшити силу тертя)

2. Прокоментуйте прислів’я та приказки:

Коси коса, поки роса. (Щоб зменшити силу тертя)

3. Прокоментуйте прислів’я та приказки:

Погляньте на оцю біду: танцює , як корова на льоду (на льоду мале тертя)

4. Прокоментуйте прислів’я та приказки:

Зникло б у ниток тертя, пропали б одяг і взуття. (Сила тертя утримує нитки і не дає розпастися одягу)

Спорт.

1.Чому спортсмени перед тим як виконувати вправи на брусах посипають руки тальком. (Щоб збільшити  силу тертя)

2. Чи допомагає тертя дівчині спускатися по канату чи заважає руху? (Допомагає)

3. Чому гоночні автомобілі мають таку своєрідну форму? (Така форма дозволяє зменшити силу опору середовища)

4. Чому кий перед грою в більярд натирають крейдою? (Щоб зменшити силу тертя)

VІ. Підведення підсумків уроку

Ми успішно завершили наш урок. А тепер давайте перевіримо чи досягли ви очікуваних результатів від сьогоднішнього уроку, виконавши деякі вправи:

- Якщо ви поповнили свої знання на уроці, то підніміть руку.

- Якщо ви переконались, що знання з фізики потрібні людям багатьох професій сплетіть руки.

- Якщо хочете йти разом до вершини знань, візьміть одне одного за руки і підніміть їх угору.

- Якщо вам було приємно працювати у команді. Посміхніться один одному і скажіть «Дякую».

А я говорю вам «Дякую за плідну співпрацю» .

VІІ. Домашнє завдання.

  Середній рівень. Опрацювати параграф 13. Запитання до параграфу стор 86.

Достатній рівень. Пояснити дослід. Положити на долоню 5 коп. і щіткою для одягу  намагатися їх змести. Монета буде лежати на місці. Чому?

Високий рівень. Підготувати проєкт на тему:  “ Якщо тертя зникне, то що ви будете кричати “ Ура!” чи “ Рятуйте!”