Урок фізики "Сила тертя"

Тема уроку: Сила тертя

Мета уроку: З'ясувати природу сили тертя; навчити розпізнавати види тертя й способи їх зміни та застосування в природі й техніці; дослідити залежність сили тертя від площі поверхонь дотикання, навантаження, роду  поверхонь стичних тіл, ступеня шорсткості поверхонь, що труться, швидкості руху поверхонь. Удосконалювати навички вимірювання й зображення сил; виховувати активність, самостійність, наполегливість учнів; розвивати логічне мислення, експериментальні навички. Формувати світоглядну ідею пізнаваності явищ і властивостей навколишнього світу.

Тип уроку: Урок засвоєння нових знань та удосконалення вмінь і навичок.

Обладнання: трибометр, аркуш паперу, листки шліфувального паперу різної шорсткості, брусок, тягарці, кулька, пісок, динамометр, кульковий та роликовий підшипник, дошка, гумова стрічка, іграшковий автомобіль, голки.

Хід уроку:

І. Мотивація навчальної діяльності.

Ми продовжуємо подорожувати країною Механіка, продовжуємо пізнавати навколишній світ. В цій країні дуже важливо вміти дивитися й бачити, помічати й відзначати. Герой нашого сьогоднішнього уроку – досить поширене й надзвичайно різноманітне за своєю природою фізичне явище, відоме в науці й техніці. Воно супроводжує нас на кожному кроці й тому стало таким звичним і непомітним. Одразу ж хочу відмітити його багатогранність та оригінальність. Воно ніколи не проявляє себе самостійно. Це супутник багатьох оточуючих нас явищ і насамперед такого важливого, як рух тіл. Наше існування так чи інакше пов'язане з рухом по землі, у повітрі й у воді. Тому це явище присутнє всюди, накладаючи свій особливий відбиток на все й відіграючи при цьому інколи корисну, а інколи й шкідливу роль.

ІІ. Проблемні питання.

Проведемо спостереження.

Демонстрації:

1.         Спостереження за рухом кульки, що скочується з похилої площини на демонстраційний стіл;
2.         Спостереження за рухом кульки, що скочується з похилої площини на пісок;
3.         Спостереження за рухом іграшкового автомобіля.

•                        Що є причиною зміни швидкості іграшкового автомобіля, який рухається по горизонтальній поверхні після того, як скотився з гірки та кульки?
•                        Чому вони зупиняються?
•                        Чому в різних випадках  тіла проходять різну відстань на горизонтальній ділянці шляху?

Відповіді на ці питання ви зможете дати по закінченню сьогоднішнього уроку.

ІІІ. Оголошення теми та мети уроку.

ІV. Засвоєння нових знань.

1. Розповідь учителя.

У даних випадках тіла змінюють свою швидкість, що свідчить про дію на них певної сили. Як називається ця, уже відома вам сила? (Сила тертя) Вона завжди протидіє силі, прикладеній до тіл і спрямована в протилежному напрямі. Позначається, як будь-яка сила … (F), вимірюється, як будь-яка сила…(Н). Розрізняють такі види тертя:

•            Спокою – це сила, яка виникає в разі спроби зрушити з місця нерухоме тіло і перешкоджає появі руху. (Демонстрація)
•            Ковзання – це сила, яка виникає в разі ковзання одного тіла по поверхні іншого. (Демонстрація)
•            Кочення – це сила, яка виникає в разі кочення одного тіла по поверхні іншого. (Демонстрація)

2. Дослідження. (Робота в групах)

Учитель об'єднує в групи учнів для вивчення явища тер­тя на час проведення фронтальних експериментальних завдань.

• Завдання з 1 по 4: установлюють залежність сили тер­тя від сили, що притискає брусок до стола (парти),
• Завдання з 5 по 9: установлюють залежність сили тер­тя від якості поверхні.

°   Завдання 10 і 11: досліджують силу тертя ковзання й ко­чення.

1 група

Завдання 1

1. Покладіть дерев'яну лінійку на парту.
2. Поставте брусок на лінійку.
3. Прикріпіть до бруска динамометр.
4. Тримаючи динамометр у руці, рівномірно тягніть бру­сок по лінійці.
5. Запищіть показання динамометра.

Завдання 2

1. Покладіть дерев'яну лінійку на парту.
2. Поставте брусок з вантажем на лінійку.
3. Прикріпіть до них динамометр.
4. Тримаючи динамометр у руці, рівномірно тягніть бру­сок з вантажем по лінійці.
5. Запишіть показання динамометра.

Завдання 3

1. Покладіть дерев'яну лінійку на парту.
2. Поставте брусок із двома тягарцями на лінійку.

3. Прикріпіть до них динамометр.
4. Тримаючи динамометр у руці, рівномірно тягніть бру­сок з тягарцями по лінійці.
5. Запишіть показання динамометра.

Завдання 4

1. Покладіть дерев'яну лінійку на парту.
2. Поставте брусок із трьома тягарцями на лінійку.
3. Прикріпіть до них динамометр.
4. Тримаючи динамометр у руці, рівномірно тягніть бру­сок з тягарцями по лінійці.
5. Запишіть показання динамометра.

2 група

Завдання 5

1. Покладіть аркуш паперу на парту.
2. На нього поставте дерев'яний брусок.
3. На дерев'яний брусок покладіть вантаж.
4. Прикріпіть до бруска динамометр.
5. Тримаючи динамометр у руці, рівномірно тягніть бру­сок по аркушу паперу.
6. Запишіть показання динамометра.

Завдання 6

1. Покладіть дерев'яну лінійку на парту.
2. На неї поставте дерев'яний брусок.
3. На дерев'яний брусок покладіть вантаж.
4. Прикріпіть до бруска динамометр.
5. Тримаючи динамометр у руці, рівномірно тягніть бру­сок по лінійці.
6. Запишіть показання динамометра.

Завдання 7

7. Покладіть дерев'яну дошку на парту.
8. На неї поставте дерев'яний брусок.
9. На дерев'яний брусок покладіть вантаж.
10.    Прикріпіть до бруска динамометр.
11.    Тримаючи динамометр у руці, рівномірно тягніть бру­сок по лінійці.

Запишіть показання динамометра

Завдання 8

1. Покладіть гумову доріжку (килимок) на парту.
2. На неї поставте дерев'яний брусок.
3. На дерев'яний брусок покладіть вантаж.
4. Прикріпіть до бруска динамометр.
5. Тримаючи динамометр у руці, рівномірно тягніть бру­сок по гумі.
6. Запищіть показання динамометра.

Завдання 9

1. Покладіть наждаковий папір на парту.
2. На нього поставте дерев'яний брусок.
3. На дерев'яний брусок покладіть вантаж.
4. Прикріпіть до бруска динамометр.
5. Тримаючи динамометр у руці, рівномірно тягніть бру­сок по наждаковому паперу.
6. Запишіть показання динамометра.

3 група

Завдання 10

1. Покладіть дерев'яну лінійку на парту.
2. Поставте дерев'яний брусок з вантажем на лінійку.
3. Прикріпіть до нього динамометр.
4. Тримаючи динамометр у руці, рівномірно тягніть бру­сок по лінійці.
5. Запишіть показання динамометра.

6. Покладіть під брусок голки перпендикулярно до його руху.
7. Повторіть дослід і запишіть показання динамометра.
8. Зробіть висновок:

  Завдання 11

1. Візьміть дерев'яний коток із закріпленою віссю.
2. Прикріпіть до нього динамометр.

3. Тримаючи динамометр у руці, рівномірно тягніть ко­ток по столу.

4. Запишіть показання динамометра.

5. Розблокуйте вісь котка (або візьміть коток, що обер­тається навколо осі).

6. Прикріпіть до нього динамометр.

7. Тримаючи динамометр у руці, рівномірно котіть його по столу.

8. Запишіть показання динамометра.
9. Зробіть висновок:

За результатами проведених експериментів на дошці складаються таблиці.

Таблиця 1

Висновок: Модуль сили тертя ковзання F пропорційний модулю сили нормального тиску N.

    F_тер.=μN

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

Таблиця 2

•   Після оформлення таблиць обговорюються експеримен­тальні завдання № 10 і № 11.

Порівнюють сили тертя ковзання й кочення (Яка з них більше? Чи завжди?)

У різноманітних машинах і механізмах для зменшення сили тертя застосовують кулькові та роликові підшипники. (Демонстрація)

3. Повідомлення учнів.

1 - й учень. Тертя, як і будь-яке фізичне явище, може  бути і шкідливим, і корисним. Коли тертя шкідливе,  його намагаються зменшити. Для цього використовують мастило, застосовують магнітну або повітряну подушку, заміняють ковзання коченням, застосовують коле­са, кулькові, роликові і магнітні підшипники. Без цього неможливо обійтися на транспорті й у промисловості. Коли тертя корисне, його намагаються збільшити: під час ожеледі затрушують тротуари й автодороги піском, застосовують шипи на взутті й автомашинах, роблять на­січки на губках плоскогубців і тисків. Тертя дозволяє нам здійснити гальмування тіл, що рухаються, і переміщен­ня вантажів конвеєрною стрічкою.

Учитель. Два найголовніші винаходи – колесо й добування вогню - пов'язані саме із прагненням збільшити і зменшити тертя.

2-й учень. З явищем тертя ми маємо справу завжди, куди б не пішли. Тертя допомагає нам їздити, будувати, займатися монтажем машин і здійснювати безліч інших корисних і необхідних справ. Проте дуже часто воно виявляється шкідливим, забирає багато енергії і викликає зношування тертьових деталей. Як відомо, причини виходу машин і ме­ханізмів з ладу на 80-90 % полягають у зношенні стичних поверхонь, що рухаються. Людина давно бореться з тертям, де воно заважає. Для цього застосовують різні мастила – від тюленячого сала до складних синтетичних масел. Мастильне й фільтрувальне ус­таткування забезпечує підвищення працездатності машин і механізмів, подовжуючи термін їхньої служби до капіталь­ного ремонту. Єдиним в Україні і країнах СНД підприємс­твом, що випускає комплексні автоматизовані мастильні системи, інше мастильне устаткування, а також різноманіт­ні фільтруванні пристрої, є ВАТ «Миколаївський завод мастильного й фільтрувального устаткування».

3-й учень. Відомо, що рідини, які застосовуються для  зменшення тертя (олія, дьоготь і т. ін.), завжди мають значну в'язкість. Також і в організмі тварин рідини, які служать для зменшення тертя, є дуже в'язкими.

Кров, наприклад, більш в'язка, ніж вода. Під час руху судинною системою вона відчуває опір, обумовлений внутрішнім тертям. Чим судини тонші, тим більше тер­тя і тим більше падає тиск крові.

Мале тертя в суглобах пояснюється їхньою гладкою по­верхнею, наявністю синовіальної рідини, що відіграє роль своєрідного мастила. Таку саму роль при ковтан­ні їжі відіграє слина.

Тертя м'язів або сухожилля об кістку зменшується за­вдяки виділенню спеціальної рідини торбами, у яких вони розташовані.

Необхідною умовою переміщення є надійне зчеплення між тілом, що рухається, й опорою. Зчеплення досягаєть­ся або загостреннями на кінцівках (пазурі, гострі краї ко­пит, підковні шипи), або дрібними нерівностями, нап­риклад щетинками, лусочками, бугорками тощо.

Багато живих організмів мають різні пристосування (шерсть, щетина, лусочки, шипи, розташовані похило до поверхні), завдяки яким тертя виходить малим під час руху в одному на­прямку і великим — в разі руху в протилежному напрямку. На цьому принципі ґрунтується рух дощового черв'яка. В багатьох тварин є різні органи, які служать для хапання (хобот слона, чіпкі хвости лазячих тварин). Всі вони мають форму, зручну для обвивання і шорстку поверхню для збільшення тертя.

А ще завдяки силі тертя ми чуємо «спів» цвіркуна. На його лапці є щербинки, а спинка має шерстку поверхню. Коли цвіркун тре лапкою об спинку, то ми чуємо звуки.

А насіння багатьох рослин для переміщення на великі відстані використовують тертя. Вони чіпляються до одягу людей та шерсті тварин і таким чином розповсюджуються.

V. Підсумок уроку.

Дамо відповіді на питання, поставлені на початку уроку.

•                        Що є причиною зміни швидкості іграшкового автомобіля, який рухається по горизонтальній поверхні після того, як скотився з гірки та кульки?
•                        Чому вони зупиняються?
•                        Чому в різних випадках  тіла проходять різну відстань на горизонтальній ділянці шляху?

VІ. Домашнє завдання.

§ 14, вправа № 14 (1 – 4).