Урок "Тертя. Сила тертя. Коефіцієнт тертя ковзання. Тертя в природі і в техніці"

Тема уроку:

Тертя. Сила тертя. Коефіцієнт тертя ковзання. Тертя в природі і в техніці.

Мета уроку:

навчальна: повторити поняття сили, види сил; сформувати знання про силу тертя, причини її виникнення, фактори, що впливають на зміну сили тертя, види сили тертя; встановити залежність сили тертя від тиску і роду поверхонь стичних тіл; розкрити роль і практичне використання тертя (на виробництві, у побуті, у природі);

розвивальна: розвивати логічне мислення учнів, вміння аналізувати явища; виховна: виховувати активність, самостійність, наполегливість.

Тип уроку: урок засвоєння нових знань.

Обладнання: похила площина, дерев’яна дошка, кулька, брусок, динамометр, пісок, важки, коток, дидактичний матеріал, комп’ютер, опорний конспект.

Методи навчання: Інформаційно – рецептивний, проблемно- пошуковий, навчально – дослідницький.

Міжпредметні та міжгалузеві зв’язки: біологія, фізкультура і спорт, медицина, машинобудування, будівництво, деревообробна промисловість, побут.

План уроку

І. Організаційний момент

ІІ. Актуалізація опорних знань.

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності.

ІV. Вивчення нового матеріалу.

План

1. Явище тертя. Сила тертя.
2. Сили тертя: спокою, кочення, ковзання.
3. Коефіцієнт тертя.
4. Тертя в природі і в техніці.

V. Закріплення знань.

1.Розв’язування якісних задач усно.

2. Робота в групах.

VІ. Підведення підсумків уроку та оголошення домашнього завдання.

Епіграф до уроку:

“Щоб удосконалити свій розум,

треба більше роздумувати, ніж заучувати”

Рене Декарт

Хід уроку

І. Організаційна частина (1 хв.)

ІІ. Актуалізація опорних знань учнів (фронтальне опитування) ( 3 хв.)

Слово вчителя: Без діла слабіє сила, кажуть у народі. Про що ця приказка?

Очікувані відповіді учнів: Про те, що треба трудитися. Про силу.

Слово вчителя: Давайте пригадаємо поняття сили. Схема

1. Що таке сила?
2. Чим характеризується сила?
3. Одиниця в СІ
4. Які вже знаєте види сил?
5. Людина важить 650Н. Яка її маса?
6. Що таке вага?
7. Як називається сила пружності опори?
8. На землі лежить камінь масою 5кг. З якою силою його притягує Земля?
9. Яка рівнодійна двох сил 15Н і 25Н, якщо вони напрямлені вздовж однієї прямої в один бік; у протилежні боки?

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності. (2 хв)

Проблемне питання:

1. Ви ніколи не задумувалися, чому крейда залишає слід на дошці?
2. Чому шовкові шнурки на взутті розв’язуються швидше, ніж  бавовняні чи шкіряні? Чому не спадає з нас одяг?
3. Дослід 1. Рух кульки по столі. Як бачимо, через певний час кулька зупинилася.

-Чому змінюється швидкість кульки? (причиною зменшення швидкості є тертя)

Отже, мова піде про тертя. Хочеться, щоб кожен з вас знайшов відповіді на ті питання, які у вас будуть виникати на сьогоднішньому уроці.

Тема уроку.

Очікувані результати.

ІV. Вивчення нового матеріалу (20 хв.)

В реальних умовах жодне рухоме тіло не рухається нескінченно довго: м’яч, автомобіль, шайба…

1. Явище тертя (Виникнення явища тертя супроводжується взаємодією тіл між поверхнями, що дотикаються.)
2. Сила тертя (Зупинка свідчить про те, що на неї діє сила. Ця сила спричинена дією поверхні столу на кульку.)

Мірою взаємодії тіл при відносному русі є сила тертя.

Ця сила заважає рухові тіла, отже напрямлена проти руху тіла.    Рисунок

3. Позначення
4. Одиниці в СІ

Що ж впливає на величину тертя? (проведіть долонею по парті. Шороховата чи гладенька?)

Навіть гладенькі на вигляд поверхні мають нерівності, горбинки, подряпини.

5. Причини виникнення сили тертя
6. Види сили тертя

Дослід 2: брусок, підручник, олівець круглий і плоский.

Дослід 3:  Дерев’яний брусок, динамометр. Вимірюємо силу тертя ковзання.

Дослід 4: Рух бруска на олівцях, динамометр. Вимірюємо силу тертя кочення.

• Порівняння сили тертя ковзання і сили тертя кочення.

Чим твердіша поверхня, тим більша сила тертя кочення, ось чому нам важко їхати по асфальту, і важко по піску, чи по болотяній місцевості.

Сила тертя ковзання більша за силу тертя кочення.

(Дослід з круглим і плоским олівцем)

Дослід 5: Важкий брусок, динамометр.  Вимірюємо силу тертя спокою.

Сила тертя спокою є найбільшою. Сила тертя спокою більша, ніж сила тертя ковзання, тому тіло починає рухатися ривком.

Сила тертя спокою — це та сила, яка заважає нам зрушити з місця стіл, шафу, ліжко тощо.

Сила тертя спокою – це з одного боку сила, яка заважає тілу почати рухатися , з іншого – є причиною початку руху. Так при ходьбі ступні людини в момент дотику з поверхнею дороги намагаються, по суті, здійснити рух назад. Через це виникає сила тертя спокою, напрямлена вперед. (червона – земля на підошву, синя – підошва на землю.)

7. Встановлення, від чого залежить сила тертя? (дошка, скло, наждачний папір, важки)
8. Виведення формули.        (підручник, таблиця)

• Сила тертя залежить від матеріалу і якості обробки поверхні, по якій рухається тіло.
• Що більша сила притискає тіло до поверхні, то більша сила тертя виникає при цьому.

Відносно великий коефіцієнт тертя між гумою й бетоном спри­яє безпечному руху автомобілів. Восени, коли мокре листя покриває дорогу і коефіцієнт тертя між колесами та дорогою значно змен­шується, рух стає досить небезпечним.

9. Задача.

  Обчислити силу тертя  автомобіля при різкому гальмуванні, якщо його маса 1,5т, а коефіцієнт тертя 0,7?

10. Значення тертя в природі та техніці.

Сила тертя супроводжує нас протягом всього життя завжди і всюди, як і сила тяжіння. З тертям ми стикаємося на кожному кроці. Точніше було б сказати, що без тертя ми б і кроку не змогли б зробити. Без тертя ми б не втримали в руках жодну річ. Сила тертя утримує гвинти та гайки, цвяхи в стіні, нитки в тканині, коріння рослин в грунті, зав’язаний шнурок на взутті….

Та як важко втриматися на ногах, коли сила тертя мінімальна?!...

Усім нам траплялося виходити в ожеледицю: скільки зусиль потрібно, щоб вберегтися від падіння. В усіх механізмах внаслідок тертя нагріваються і спрацьовуються рухомі частини, зношуються покришки коліс, деталі машин, одяг, взуття….

В одних випадках тертя є корисним, в інших – шкідливе.

11. Способи збільшення (зменшення) сил тертя.

V. Закріплення знань (15 хв.)

12. Особливості сил тертя.    
13. Рідке тертя.

При русі твердого тіла в рідині або газі на нього теж діє сила тертя, яку можна вважати особливим видом сили тертя. Її  називають силою опору середовища.

Ця сила спрямована проти руху тіла та гальмує його. Головна особливість сили опору полягає в тому, що вона виникає лише при русі тіла. У рідинах та газах сили тертя спокою немає.  Вона залежить від  швидкості тіла, а також від його форми та розмірів. Крім того, сила опору залежить від стану поверхні тіла і властивостей самої рідини, в якій воно рухається.

В порівнянні із сухим тертям сила опору середовища значно менша, оскільки між собою ковзають шари рідини або газу. Тому для зменшення тертя у техніці успішно застосовують мастило.

Тіло, яке рухається повільно, не зазнає в газі чи рідині ніякого опору. Та при великих швидкостях ця сила значно зростає.

Силу опору середовища можна зменшити, якщо надати тілу обтічної форми, наприклад, гоночним автомобілям, літакам…В даний час широко застосовується такий спосіб зменшення тертя при русі транспортних засобів – транспорт на повітряній подушці ( це шар стиснутого повітря під транспортним засобом, який піднімає його над поверхнею води або землі. Шар стисненого повітря створюється вентиляторами. Відсутність тертя об поверхню дозволяє знизити опір руху. Від висоти підйому залежить здатність такого судна рухатися над різними перешкодами на суші або над хвилями на воді).

        Шкіра акули покрита так званою спеціальною лускою. Завдяки їй риба масою понад тонну вільно «ковзає» в воді, практично не зустрічаючи опору середовища. У наш час завдяки своїм властивостям акуляча шкіра є основою для створення високотехнологічних плавальних костюмів, що дозволяє збільшити швидкість руху спортсменів в товщі води. Шкіра дельфіна (м’яка і хвиляста) є основою при будівництві підводних човнів.

Історія

Питанням виникнення сили тертя люди цікавилися дуже давно. Перші досліди 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.

   1779 рік. У зв’язку з впровадженням машин і механізмів у виробництво назріла гостра необхідність у вивченні законів тертя.       

Наші далекі пращури для транспортування важких речей підкладали під них катки - круглі стовбурі дерев із попередньо обрубаними гілками. Саме так доводилося робити ще 200 років тому будівельникам великих споруд, заміняючи тертя ковзання тертям кочення. Катки є прообразами перших дерев’яних коліс.

У розкопках трипільських поселень, що датуються 5 тисячоліттям до нашої ери. Знайдені за лишки таких коліс. Винайдення колеса належить до п’ятірки винаходів, які сильно змінили світ.

Два найголовніших винаходи людини – колесо і добування вогню - пов‘язані саме з  прагненням збільшити або зменшити тертя. 

14. Відповіді на проблемні запитання.

• Схоже: залишається гума на асфальті при різкому гальмуванні автомобіля.
• Чому погано писати крейдою по мокрій дошці?
• Зникло б у ниток тертя, пропали б одяг і взуття.

15. Метод «Прес».

• Сірники мають відношення до сили тертя тому, що……
• Гідрокостюми для полювання під водою створені такими гладкими для того, щоб…..
• У метанні стріли потрібна сила тертя для того, щоб…..
• Краще їхати на ковзанах, коли……мороз
  тому, що…..

16. Дидактична гра “Тертя й наше життя”.

Клас ділиться на експертні групи. Учні стають експертами у своїх групах.

Експертні групи: 

«Автомобіль. Дорога», «Спорт», «Медицина. Жива природа», «Будинок. Побут» .

Завдання

Кожна група має дібрати приклади використання тертя, його збільшення чи зменшення в їхній області експертизи.

Експертна група обговорює свою тему.

Кожній групі дають картку-підказку з теми експертизи. Якщо учні не можуть самостійно сформулювати задачу, то користуються опорними словами.

Також видають картку-запитання у відповідній області експертизи. Нею експертна група користується в тому випадку, коли самостійно не може навіть з допомогою картки-підказки сформулювати задачі.

Через 1хвилину кожна група звітує за своїм дослідженням або дає відповіді на запитання.

17. Пояснити фізичну суть прислів’їв та приказок.

«Слизький, як в’юн. Такий слизький, що голими руками не візьмеш»

«І віл над силу не тягне. Баба з воза, коням легше»

«Виписує кренделя, як у гололід теля. Погляньте на оцю біду: танцює, як корова на льоду»

«Коси коса, поки роса. Роса спала, робота пропала»

«Сухий шматок горло шкребе. Суха ложка горло дере»

«Пішла справа, як по маслу»

VІ. Підсумок уроку (2 хв.) Виставлення оцінок.   

   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, комфортнішим та безпечним.

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

1. Якщо ви поповнили свої знання на уроці, то підніміть клас.
2. Якщо ви переконались, що знання з фізики потрібні людям багатьох професій, то покажіть смайлик (сердечко)
3. Якщо ви погоджуєтеся з епіграфом до нашого уроку, що для удосконалення розуму слід більше роздумувати, ніж заучувати, то сплесніть руками.
4. Якщо вам було приємно працювати у команді, то посміхніться один одному і скажіть «Дякую».
5. А я говорю вам «Дякую за плідну співпрацю» .

Домашнє завдання (1 хв.)

Опрацювати §21, впр.21 (3,4,5)

Пояснити дослід: Положити на долоню монету і щіткою для одягу  намагатися її змести. Монета буде лежати на місці. Чому?

Скласти розповідь на тему: «Якби зникла сила тертя».

1.  «АВТОМОБІЛЬ. ДОРОГА»

Підказка 1. Слизька дорога, вантажний, легковий, пісок, мастило,  буксування, швидкість, ланцюг, протектор, гальма, обережно

2. «СПОРТ»

Підказка 1.  Рукавиці, лижі, бутси, дощ, тальк, крейда, змащення, штанга, кий, гімнастика, більярд, воротар

3. «МЕДИЦИНА. ЖИВА ПРИРОДА»

Підказка 1.  Масаж, голки, слиз, язик, олія, дзеркальний блиск, вусики, коліно, рука, хвіст, опора, суглобова рідина, риба, болото, ратиці, копита

4. «БУДИНОК. ПОБУТ»

Підказка 1.  сходи, гума, дверні петлі, стрічка, ролики, сир, мастило, транспортування, книжка, праска,  слизький, важкі предмети, різати, цегла, нитка

1. «АВТОМОБІЛЬ. ДОРОГА»

Підказка 2.

1. Чому автомобільні колеса мають такий глибо­кий рисунок протектора?
2. Чому під час ожеледиці автомобіль має на колесах спеціальні ланцюги і їде з малою швидкістю? І чому за таких умов вантажному автомобілю легше їхати, ніж легковому?
3. Чому потрапляння мастила на гальма автомо­біля є дуже небезпечним?
4. Чому на мокрій дорозі автомобіль «заносить»? Що означає знак «Обережно, слизька дорога»?
5. Що роблять під час буксування автомобіля?

2. «СПОРТ»

Підказка 2.

1. Чому лижі ковзають по снігу? Для чого перед виходом на лижню лижі змащують спеціальним мастилом?
2. Чому в дощову погоду футбольним воротарям важче ловити м’яч, ніж за ясної погоди? І чому футболісти частіше падають?
3. Чому футбольні бутси мають шипи?
4. Навіщо штангісти перед підійманням штанги, а гімнасти перед виконанням вправи на брусах посипа­ють долоні рук, груди й плечі тальком?
5. Чому кий перед грою в більярд натирають крейдою?

3. «МЕДИЦИНА. ЖИВА ПРИРОДА»

Підказка 2.

1. Чому важко втримати в руках живу рибу? Для чого тіло риби вкрито слизом?

2. Для чого органи рослин і тварин шороховаті?
3. Чому язик милої кішечки шорсткий?
4. Чому тваринам, котрі мають ратиці, легше переміщуватися по заболоченій місцевості, ніж тваринам з копитами?
5. Чому медичні голки полірують до дзеркально­го блиску?
6. Навіщо перед масажем тіло пацієнта й руки масажиста змащують спеціальним кремом або олією?
7. Для чого між рухомими кістками (суглобами) є суглобові сумки з синовіальною рідиною?

4. «БУДИНОК. ПОБУТ»

Підказка 2.

1. Чому транспортер для подачі цегли вкривають гумою?
2. Як вирішити проблему слизьких сходинок? мокрої підлоги?
3. Щоб двері не скрипіли, дверні петлі змащують. Для чого це роблять?
4. Чому  вдома важко пересувати меблі, дивани, а рояль чи піаніно - легко? Чому холодильники спереду монтують на  плоских ніжках, а позаду - на роликах? пральні машинки встановлюють на гумових підкладках?
5. Чому праска ніжно ковзає по тканині?
6. Чому головку сиру легше розрізати міцною ниткою, ніж ножем?
7. Яка сила дозволяє гортати сторінки книжки? Чому книжка не вислизає з рук?