Урок 38. Тертя. Сили тертя.Коефіцієнт тертя ковзання. Тертя в природі й техніці.

Урок 38. Тертя.Сила тертя. Коефіцієнт тертя ковзання.

Мета уроку:вивчити види сили тертя, визначити природу і напрямок сил тертя,з’ясувати від чого залежить (не залежить) ця сила, які існують засоби її збільшення і зменшення;з’ясувати корисні і шкідливі сторони сил тертя;

відпрацювати навички роботи х фізичними приладами,розвивати інтелектуальні та творчі здібності, мислення, пам'ять,робити висновки;

виховувати  самостійність, силу волі, почуття колективізму.

Тип уроку: комбінований.

Обладнання уроку: підручники, динамометр,набір важків, скло,дерев’яний брусок, проектор,презентація «Тертя. Сили тертя», робочі картки

Епіграф:

Розум полягає не тільки в знаннях, але й в умінні застосувати знання на практиці..

Арістотель

Хід уроку

І.Організаційний момент

ІІ. Актуалізація опорних знань

  «Мозговий штурм»

Відповідаємо на питання (усно).

1. Які сили ви знаєте?
2. Як позначається і у чому вимірюється сила?
3. Як називається прилад для вимірювання сили?
4. Яка сила виникає в будь-якому деформованому тілі?
5. Що є причиною виникнення сили пружності?
6. Яка природа сили пружності?

     7.Яка сила втримує тіла на поверхні Землі?

7. Що називають вагою тіла?
8. У чому відмінність сили тяжіння від ваги тіла?

Відповідаємо на питання (письмово)

1.Математичний вираз закону Гука

2.У формулі закону Гука    k   -це….

3.Математичний вираз сили тяжіння

4.У формулі для сили тяжіння   g =…..

5.Від чого залежить  g ?

6.У формулі закону Гука Х?

7.Як позначається сили реакції опори?

8.Одиниці вимірювання  k-….

9.Чому дорівнює сила тяжіння тіла масою 1 кг на Землі?

10.Одиниці вимірювання g……

11.Чому дорівнює вага тіла масою 10 кг на Землі?

12.Де й у скільки разів вага космонавта буде меншою на землі чи на Місяці?

 Cамооцінка.

Ми продовжуємо вивчати розділ «Взаємодія тіл. Сили в природі». Сьогодні  ми познайомимся з наступною силою – дуже важливою в нашому житті – силою тертя. Але на цьому її вивчення не закінчується. Нас чекає урок розв’язування задач ,лабораторна робота, де ми поглибимо й закріпимо наші знання про сили.

IІІ. Повідомлення теми, мети й завдань уроку

       План уроку

1.Види сил тертя.

2.Природа сили тертя.

3.Сила тертя ковзання

4.Сила тертя кочення

5.Сила тертя спокою

6.Способи збільшення і зменшення тертя

ІV. Мотивація навчальної діяльності

     Хто знає подробиці утворення пам’ятника царю Петру І в Петербурзі?Для п’єдесталу пам’ятника підготували монолітну гранітну брилу масою більш за тисячу тонн. Її доставили із Фінської затоки до Петербургу. Як же у  XVIII столітті, не маючи ні потужних тягачів, ні підйомних кранів, люди звершили таке диво. Яка фізична сила дозволила їм це зробити?

V.Вивчення нового матеріалу.

Питанням виникнення сили тертя люди цікавилися дуже давно. Перші досліди тертя були проведені великим італійським ученим Леонардо да Вінчі більше 400 років тому, але його роботи не були опубліковані. Тому вважають, що закони сили тертя відкрив французький учений Шарль Огюстен Кулон, відомий вже нам за питаннями в області електростатики. Сьогодні на уроці ми проведемо невеликі експерименти і  знайдемо відповіді на деякі питання, які стояли перед ученими багато років тому.

Сили тертя – віковічні супутники будь - якого механічного руху( іноді шкідливі, а іноді просто незамінні). З тертям ми стикаємося на кожному кроці. Точніше було б сказати, що без тертя ми і кроку не могли б ступити. Два найголовніших винаходи людини – колесо і добування вогню - пов’язані саме із прагненням збільшити або зменшити тертя.

   М’яч , який котиться, все одно зупиниться. Маятник , який коливається якийсь час, зупиниться. Автомобіль, вимкнувши двигун ,зупиняється.

Демонстрація 1.

З дерев’яної лінійки, нахиленої поверхні, скочується візок і рухається по дерев’яній поверхні.

Демонстрація 2.

З дерев’яної нахиленої поверхні скочується візок і рухається по дерев’яній поверхні, посипана піском.

Питання до учнів

• Чому візки зупиняються?
• Чому шлях візків різний?
• Що ж є причиною зменшення швидкості руху тіл?

Отже, між твердими тілами під час взаємодії  в місцях їх дотику виникає сила, яка напрямлена протилежно їх руху, виникає – сила тертя.

Робота з підручником с. 73

Одна з причин – шорсткість стичних поверхонь. Будь – які поверхні мають різні нерівності, горбинки, подряпини тощо. І коли одне тіло ковзає по поверхні іншого ці нерівності зачіплюються одна за одну. Це і створює силу тертя.

Ви скажете, що можна відполірувати поверхні. – Так, на якийсь час ви зменшите тертя.

Демонстрація 3.

Два скла щільно притиснути . Їх не можна роз’єднати. Чому?

Природа сили тертя

Сила тертя спокою виникає з двох причин.

1. На шорсткуватих поверхнях існують нерівності. При спробі зрушити одне тіло відносно іншого ці нерівності зачіпаються одна за одну, у результаті чого виникають сили, подібні до сил пружності.
2. Якщо обидві поверхні ретельно відшліфовані, при зіткненні поверхонь виникають сили міжмолекулярного притягання. Це може призвести навіть до прилипання поверхонь.

Розрізняють кілька видів тертя :тертя ковзання, тертя кочення. тертя спокою

 Сила тертя ковзання – це сила, що виникає при русі одного тіла по поверхні іншого тіла.

  Сила тертя ковзання

Сила тертя ковзання завжди спрямована проти напрямку руху тіла, до якого вона прикладена. Необхідно відзначити, що при ковзанні одного тіла по поверхні іншого завжди виникає пара сил: одна сила прикладена до ковз­ного тіла й спрямована проти його швидкості, інша – прикладена до поверхні, по якій тіло ковзає, і спрямована проти першої сили ковзання.

Від чого ж залежить сила тертя ковзання?

Будемо за допомогою динамометра тягти брусок уздовж поверх­ні стола так, щоб брусок рухався з постійною швидкістю.

Сили, що діють при цьому на брусок, врівноважують одна одну – вони зображені на рисунку. Сила пружності з боку пружи­ни  врівноважує силу тертя ковзання , тому за показниками динамометра можна визначити модуль сили тертя.

Поклавши на брусок другий такий самий брусок, ми, подво­їмо силу ваги (і силу нормального тиску). При цьому ми помітимо, що й сила тертя ковзання збільшилася також у два рази.

Це наводить на думку, що

модуль сили тертя ковзання пропорційний  модулю сили  нормального тиску .    

F_тер.к.=µN, F_тер.к.≥F_тер.сп.

µ - коефіцієнт тертя, який залежить від:

- матеріалу дотичних поверхонь;               (див. таб.1 у підручнику, с.75)

- стану поверхонь

Сила тертя кочення

Візьмімо яку-небудь кулю або просто круглий олі­вець. Ці предмети рухаються від поштовху, звичайно, набагато легше, тому що вони вже не ковзають по поверхні стола, а котять­ся по ньому. І в цьому випадку, звичайно, теж виникає тертя. Але це вже інше тертя, і має воно іншу назву: тертя кочення.

Імовірно, тут і доводити не треба, що за тих самих умов тертя кочення завжди буде менше тертя ковзання.

Звичайне тертя кочення тим менше, чим твердіші поверхні дотичних тіл: тому, наприклад, сталева кулька довго котиться по склу. Ось чому рейки й колеса вагонів роблять зі сталі, а шосе роблять із твердим покриттям.

 Сила тертя спокою

Якщо сила тяжіння не знає відпочинку, то сила тертя з’являється під час руху одного тіла по по­верхні іншого. Точніше, вона з’являється навіть трохи раніше – вже при спробі змусити одне тіло почати рух по поверхні іншого тіла.

Кожний знає, як важко зрушити з місця піаніно. Яка ж сила врівноважує силу, що прикладається до піаніно?

Це – сила тертя спокою. Вона виникає при спробі зрушити одне з дотичних тіл щодо іншого й тому перешкоджає руху тіл одне щодо одного.

       Якщо збільшувати прикладену до піаніно силу, ми все-таки зру­шимо його. Виходить, сила тертя спокою не може перевищувати деяку «граничну» величину, що називається максимальною силою тертя спокою. Досвід показує, що максимальна сила тертя спокою трохи більше сили тертя ковзання, однак у багатьох задачах для спрощення ці сили вважають рівними.

Незважаючи на свою назву, сила тертя спокою часто приводить тіла в рух. Наприклад, без цієї сили ми буквально й кроку не могли б сту­пити: роблячи крок, ми відштовхуємося від дороги саме за допомо­гою сили тертя спокою. Сила тертя спокою розганяє й автомобілі: з її допомогою колеса, що обертаються, відштовхуються від дороги.

Якщо по натягнутій струні скрипки провести смичком, то за рахунок сили тертя спокою струна буде смикатися ривками, почне коливатися й зазвучить.

Сьогодні ми з вами будемо дослідники.

Запрошуємо І групу дослідників.

Група1.Вивчення залежності сили тертя ковзання від навантаження.

Прилади і матеріали: динамометр, лінійка, дерев’яний брусок, набір вантажів.

Порядок виконання роботи:

1.Покладіть брусок широкої межею на лінійку, а на нього – вантаж. Виміряйте силу тертя ковзання бруску.

Для цього переміщайте брусок з вантажем рівномірно за допомогою динамометра. Результат вимірювання запишіть в таблицю.

2.Покладіть на брусок другий вантаж і знову виміряйте силу тертя ковзання бруску. Результат вимірювання сили запишіть в таблицю. Порівняйте отримані дані.

3. Покладіть на брусок третій вантаж і знову виміряйте силу тертя ковзання бруску. Результат вимірювання сили запишіть в таблицю.

Порівняйте отримані дані.

 Запитання для обговорення після виконання за­вдання:

 Чи залежить сила тертя ковзання   від сили,що притискає тіло до поверхні (навантаження)?

Група 2.Вивчення залежності сили тертя ковзання від роду поверхонь, що стикаються.

Прилади і матеріали: динамометр,лінійка,дерев’яний брусок, набір вантажів з двома гачками,аркуш паперу, лист наждакового паперу.

Порядок виконання роботи:

1.Виміряйте силу тертя ковзання з двома вантажами:

а) по поверхні лінійки;

б) по гладкому паперу;

в)по наждаковому паперу;

Для цього переміщайте брусок з вантажами рівномірно за допомогою динамометра результат вимірювань сили тертя ковзання запишіть в таблицю.

 Запитання для обговорення після виконання завдання:

Як сила тертя залежить від роду поверхонь стичних тіл?

Група 3.Вивчення залежності сили тертя ковзання від сили тиску і від площі поверхонь тіл, що контактують.

Прилади і матеріали: дерев’яний брусок з різними бічними гранями, динамометр,фанерна дошка.

Порядок виконання роботи:

1.Покладіть дерев’яний брусок на велику грань і,зачепивши його динамометром, рівномірно переміщайте брусок по дерев’яній поверхні.

2.Потім покладіть брусок на меншу грань і виконайте те ж саме.

При цьому кожен раз відзначайте показання динамометра.

Отримані результати запишіть в таблицю

 Запитання для обговорення після виконання за­вдання:

 Чи залежить сила тертя від сили тиску?  Чи залежить сила тертя від площі поверхонь тіл, що труться, при незмінній силі тиску?

Група 4.Порівняння сил тертя спокою, ковзання і кочення.

Прилади і матеріали: динамометр, деревинний брусок, набір вантажів з двома гачками,олівці круглі – 2 шт.

Порядок виконання роботи:

1.Виміряйте максимальну силу тертя спокою бруску по столу. Для цього покладіть брусок на стіл,а на брусок – два вантажа. До бруска підчепіть динамометр і приведіть брусок з вантажами  в рух.

2.Виміряйте силу тертя ковзання бруску з вантажами по столу. Для цього переміщайте брусок з вантажами рівномірно по столу за допомогою динамометра. Результат вимірювання сили тертя ковзання запишіть у таблицю.

3. Виміряйте силу тертя кочення бруску по столу. Для цього покладіть брусок з двома вантажами на два круглих олівця і перетягніть рівномірно брусок по столу за допомогою динамометра

Результат вимірювання запишіть у таблицю.

Вчитель. Буває така ситуація. Через якийсь час ви не можете повернути ключ у замку. Чому Різні причини збільшити силу тертя. Що ми робимо в таких ситуаціях .Змащуємо замок, тобто зменшуємо силу тертя.

Отже, сьогодні ви отримали перші знання про силу тертя. Повернемось до питання встановлення пам’ятника Петру І. Як у XVIII  столітті люди змогли перевести тисячотонну брилу з Фінської затоки до Петербургу?

Учні. Треба зменшити тертя

Вчитель. Виготовили майстри поміст, помістили його на спеціально відлиті бронзові кулі. укладені в санчата. Так вони замінили один вид тертя на інший. При цьому кулі періодично змащувалися яловичим салом, щоб зменшити тертя. Так грім – камінь був доставлений , через 120 днів, в Петербург і став прекрасним п’єдесталом пам’ятника Петру І.

Запрошуємо V групу фізиків – теоретиків.

Повідомлення про негативні і позитивні прояви тертя в техніці.

VІ. Узагальнення та закріплення знань.

Питання до учнів

1.Коли виникає сила тертя ковзання. Як вона спрямована?

2.У чому полягають причини виникнення сили тертя ковзання?

3.Коли виникає сила тертя спокою .Як вона спрямована?

4.Яка головна особливість сили тертя кочення? Де і як використовують цю особливість?

5.Які ви знаєте способи збільшення й зменшення сили тертя. Наведіть приклади використання цих способів.

Поясніть фізичну суть прислів’їв та приказів.

1.Не змастиш – не поїдеш.(Змащення зменшує силу тертя).

2.Коси, коса, поки роса,роса впала – робота пропала. (Роль змащення виконує роса).

3.Стоїть на слизькій дорозі .(Мале тертя – людина може впасти).

4.Камінь зрушиш – легше стане. (Сила тертя спокою більша за силу тертя ковзання).

VІI.  Підсумок уроку.  Рефлексія.

Дайте відповіді на питання

1) Я прийшов на урок …..(веселим,похмурим,з гарним настроєм).

2) Яким було спілкування на уроці ….(цікавим, пізнавальним, ігровим,не цікавим, доброзичливим).

3) Сьогодні на уроці….(я багато чому навчився,мені було легко, мені було важко).

4) Заняття мені допомогло  …(виявити свої найкращі якості, одержати знання).

5) Які завдання вам сподобалися найбільше.

6) Від наступного заняття я чекаю  (нових знань,особистісних вражень,спонукання до роботи над собою).

VІIІ.  Домашня робота

Вивчити § 14

Вправа № 14(4,5).