Урок "Тертя. Сили тертя. Тертя в природі і техніці"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Урок-дослідження

на тему:

 «Тертя. Сили тертя. Коефіцієнт тертя ковзання. Тертя в природі й техніці»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Підготувала

вчитель фізики

Комиш-Зорянської

ЗОШ І-ІІІ ступенів

Кобець С.М.

 

План-конспект уроку фізики у 7 класі

 

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

 

Мета: 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 вивчення  нового навчального матеріалу.

 

Метод проведення: урок-дослідження.

 

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

 

Хід уроку

I. Організаційна частина.

Сьогодні на уроці я хочу, щоб ви Не просто слухали, а й чули. Не просто відповідали, а й міркували. Дружно і плідно працювали.

А під час роботи були уважними, активними, допитливими, сміливими і поважали думку один одного.

 

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

1. Що таке сила? Як позначається? Одиниці вимірювання? Прилад для вимірювання сил?
2. Які сили в природі ви знаєте? Причини виникнення сили тяжіння, ваги, пружності.

 

III. Мотивація навчальної діяльності.

Сьогодні на уроці ми познайомимося ще з однією силою. Роль її величезна. Але спочатку звернемось до одного історичного факту: 18 серпня 1851 року імператор Микола I здійснив першу поїздку з Петербурга в Москву залізницею. Начальник залізниці генерал Клейнміхель, щоб підкреслити особливу урочистість події, наказав перший кілометр залізничного полотна пофарбувати білою олійною фарбою. Це було дійсно красиво і підкреслювало ту обставину, що імператорський потяг першим пройде по недоторканій колії. Але пароход (так називали потяг) безпомічно буксував на місці. Жандарми, підібравши поли шинелей, бігли попереду і посипали зафарбовані рейки піском? Що ж заважало генералу Клейнміхелю здійснити своє завдання?

 

Це сила тертя. В одних випадках – її збільшують, в інших – намагаються зменшити. З використанням цієї сили пов’язані два найголовніші винаходи – добування вогню і колесо.

 

З одного боку, тертя заважає рухатися з величезними швидкостями велосипедистам і плавцям, воно виводить з ладу деталі автомобілів і механізмів. Але з іншого боку, тертя підошов взуття об асфальт надає нам можливість ходити, завдяки тертю наш одяг не розповзається по швах, не розв’язуються шнурки, не відпадають ґудзики, ми не падаємо на землю від найменшого руху.

 

IV. Оголошення теми, мети, завдань уроку.

Записуємо тему уроку в зошити.

Сьогодні нам потрібно дати відповідь на питання:

Сила тертя – причина,

Чи завада руху?

Розв’язком цієї проблеми ми сьогодні з вами займемось.

Для того, щоб відповісти на це питання нам потрібно з’ясувати: коли виникає сила тертя, від чого вона залежить,  які є види тертя, чи можна силу тертя змінювати і, врешті решт, тертя корисне чи шкідливе.

 

(На екрані)                                  Зміст уроку:

1. Вимірювання сили тертя.
2. Причини тертя.
3. Види тертя.
4. Способи збільшення, зменшення тертя.

 

V. Вивчення нового матеріалу.

З’ясувати, від чого залежить значення сили тертя намагався ще у 1500 рік, Леонардо да Вінчі (Італія), відомий світову не тільки як великий живописець, але і як не менш великий учений, механік.

Інтерес до даної проблеми знову виникає лише у 1699 році. Франція. Учений Амонтон.

1779 рік, Франція. Шарль Огюстен Кулон два роки присвятив вивченню тертя. Свої досліди він проводив на суднобудівній верфі в одному з портів Франції. 

 

 Сьогодні ви самі будете в ролі дослідників. Самостійно, працюючи в групах, будете проводити дослідження і формувати висновки.

 

Нагадую  правила роботи в групах:

1.     Кожній групі слід вибрати керівника, який ознайомить групу із завданням і секретаря.
2.     Секретар записує результати роботи в групах.
3.     Доповідач повинен чітко формулювати результати роботи в групах.
4.     Намагайтеся обговорити досягнення і поставити оцінки учням, які активно працювали в групі.

Час роботи 5 хвилин, після чого будемо заслуховувати ваші результати.

1. Дослідницьке завдання

Завдання групі 1.

Дослідити, чи одразу після прикладання сили тіло  починає рухатись. Що втримує брусок на похилій площині?

Обладнання: динамометр, брусок,  дошка.

Завдання:

1. Запишіть покази динамометра в той момент, коли брусок тільки починає рухатися, та коли брусок рухається рівномірно.
2. Поясніть, чому брусок втримується на похилій площині.

 

Примітка: ознайомтесь із §21 (пункт 1) і підготуйте відповідь.

 

Висновок:  у момент початку руху покази динамометра більші, ніж коли брусок рухається рівномірно. Отже, коли тіло перебуває у стані спокою на поверхні іншого тіла, то діє сила тертя, і саме вона втримує одне тіло на поверхні іншого.

Сила тертя спокою  F_{тер. спокою} — це сила, яка виникає між двома дотичними тілами в разі спроби зрушити одне тіло відносно іншого і напрямлена в бік, протилежний тому, в який би рухалось тіло, якби тертя не було.

Саме сила тертя спокою втримує забитий у дошку цвях, не дає розв’язатись шнуркам на черевиках, втримує нитку, якою зшита тканина і врешті-решт утримує кожного з нас на ногах.

Завдання групі 2

Дослідити, як залежить сила тертя від поверхні тіл, що труться. З’ясувати причини виникнення сили тертя.

Обладнання: динамометр, дерев’яний брусок, дошка,  рушник (кусок тканини), газета. Скляні пластинки

Завдання:

1. Запишіть покази динамометра, коли брусок ковзає по дошці і коли брусок ковзає по рушнику, газеті.
2. Запишіть покази динамометра, коли брусок ковзає по дошці і коли скляна пластинка по скляній пластинці.

Примітка: ознайомтесь із §21 (пункт 3) і підготуйте відповідь.

 

Висновок:  сила тертя виникає через нерівності поверхонь. Коли одне тіло рухається по поверхні другого, то нерівності заважають цьому руху. Чим шорсткіша поверхня, тим більша сила тертя.

Здавалося б, для зменшення сили тертя слід ретельно відполірувати поверхні і таким чином звести до мінімуму розміри нерівностей, однак такі поверхні настільки щільно прилягатимуть одна до одної, що значна кількість молекул опиниться на відстані, на якій стає суттєвим міжмолекулярне притягання. Це може спричинити зростання сили тертя.

Сила тертя ковзання  F_{ковзання} — це сила, яка виникає в разі ковзання одного тіла по поверхні іншого і напрямлена протилежно напрямку руху тіла.

Сила тертя ковзання діє вздовж поверхні дотику тіл  і трохи менша за максимальну силу тертя спокою. Саме тому тіла починають рухатися з місця ривком і зрушити їх важче, ніж потім рухати. Це особливо помітно, коли тіла є масивними.

 

Завдання групі 3

Дослідити, як залежить сила тертя від навантаження.

Обладнання: динамометр, дерев’яний брусок, важки.

Завдання:

Запишіть покази динамометра, коли брусок ковзає по дошці,і коли брусок з одним важком ковзає по дошці і коли брусок з двома важками ковзає по дошці.

Примітка: ознайомтесь із §21 (рисунок21.6 стор. 142) і підготуйте відповідь.

 

Висновок:  сила тертя залежить від навантаження тіла. Чим більше маса тіла, тим більше сила реакції опори.

 

Завдання групі 4

Дослідити, як залежить сила тертя від площі дотичних поверхонь.

Обладнання: динамометр, дерев’яний брусок.

Завдання:

Запишіть покази динамометра, коли брусок ковзає по дошці широкою гранню,і коли брусок ковзає по дошці вузькою гранню.

Примітка: ознайомтесь із §21 (стор. 142 3-ій абзац) і підготуйте відповідь.

 

Висновок:  сила тертя не залежить від площі дотичних поверхонь.

Отже, сила тертя ковзання визначається так

 

    F_{тертя ковз.} = µN,      µ - коефіцієнт тертя ковзання (визначається експериментально)

 

µ визначається:

1. матеріалом дотичних поверхонь;
2. якістю обробки поверхонь.

§21 ст.143 – таблиця µ. Обговорення.

 

Завдання групі 5

Дослідити, чи зміниться сила тертя, якщо тіло  буде котитися.

Обладнання: динамометр, дерев’яний брусок, олівці циліндричної форми.

Завдання:

Виміряйте силу тертя, коли брусок ковзає по дошці, та силу тертя, коли брусок котиться по олівцях. Порівняйте сили і зробіть висновок.

Примітка: ознайомтесь із §21 (пункт 4) і підготуйте відповідь.

 

Висновок: Якщо одне тіло котиться вздовж поверхні іншого, то маємо справу з тертям кочення. Сила тертя кочення зазвичай набагато менша, ніж сила тертя ковзання.

 

VI. Узагальнення. Презентації груп.

Кожна група озвучує завдання, яке отримала, демонструє дослід і робить висновки (на листку паперу).

 (доповнює вчитель)

Є ще один вид тертя. Скажіть, будь ласка, що ми робимо, коли скриплять двері? (змащуємо маслом). Так от ще виділяють рідке тертя.

 

VII. Закріплення вивченого матеріалу.

Робота в групах.

Група 1 Літературознавці

Поясніть приказки:

•      Коси, коса, доки роса, як роса додолу, то й ми додому. (Роса відіграє роль мастила і зменшує силу тертя, коли при  зворотному русі коси вона ковзає по траві. Роса збільшує масу стебла , а тому стебло менше згинається і коса одразу зрізає його)
•      Не змастиш – не поїдеш.
•      Баба з воза – кобилі легше.
•      Суха ложка рот дере.
•      З навощеної нитки мереживо не сплетеш.

 

Група 2 Автомобілісти

1. Навіщо в ожеледицю дороги посипають піском?
2. Чому за ожеледиці автомобіль має на колесах спеціальні ланцюги і їде з малою швидкістю? І чому за таких умов вантажному автомобілю легше їхати, ніж легковому?
3. Навіщо на шинах автомашин, колісних тракторів роблять глибокий рельєфний малюнок (протектор)?
4. Чому восени біля трамвайних колій стоять таблички «Обережно! Листопад!»?
5. Чому після дощу небезпечно з’їжджати на автомобілі (велосипеді) по ґрунтовій дорозі, яка йде під ухил?

Група 3 Спортсмени

1. Якою є поверхня рукавичок боксера? Чому?
2. Для чого перед виходом на лижню лижі змащують спеціальним мастилом?
3. Навіщо штангісти перед підійманням штанги, а гімнасти перед виконанням вправи посипають руки, груди й плечі тальком?
4. Чому футбольні бутси мають шипи, а воротарі надягають спеціальні рукавички?
5. Чому в дощову погоду футбольним воротарям важче ловити м’яч, ніж за ясної погоди? І чому футболісти частіше падають?

Група 4 Природознавці і медики

1. Чому під час обіду після споживання сухої страви ми хочемо запити її водою чи компотом?
2. Для чого між рухомими кістками (суглобами) є суглобові сумки з синовіальною рідиною?
3. Чому медичні голки полірують до дзеркального блиску?
4. Навіщо перед масажем тіло пацієнта й руки масажиста змащують спеціальним кремом або олією?
5. Чому язик милої кішечки шорсткий?

Група 5 Будівельники

1. Навіщо стапелі, по яких корабель спускають у воду густо змащують?
2. Навіщо на стрижні цвяха під головкою роблять кілька попередніх надсічок?
3. Для чого «розводять» пилку, тобто нахиляють сусідні зубці в протилежні боки?
4. Навіщо деякі майстри перед тим, як угвинчувати шуруп в скріплювальні деталі, змащують його милом?
5. Чому транспортер для подачі цегли вкритий гумою?

 

Розв’язування задач

1. Щоб рівномірно рухати по столу книжку масою 800 г, треба прикласти горизонтальну силу 1,6 Н. Чому дорівнює коефіцієнт тертя ковзання між книжкою і столом?

 

Так, скажіть мені тепер «Сила тертя – причина, чи завада руху?»

 

VII. Підсумок уроку.

• Що нового дізналися на цьому уроці?
• Чи знадобляться вам ці знання?
• Чи був для вас цей урок цікавим? Що найбільше сподобалось?

 

VIII. Домашнє завдання:

• Прочитати §21.
• Виконати вправу 21(3; 6).
• Твір-мініатюра: «Якби зникло тертя…»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Додаток 1

 

Група №1

Дослідити, чи одразу після прикладання сили тіло  починає рухатись. Що втримує брусок на похилій площині?

Обладнання: динамометр, дерев’яний брусок,  дошка.

Завдання:

1. Покладіть брусок на горизонтально розміщену дерев’яну дощечку і прикріпивши брусок до динамометра  приведіть у рівномірний рух.
2. Запишіть покази динамометра в той момент, коли брусок тільки починає рухатися, та коли брусок рухається рівномірно.
3. Розташуйте дерев’яну дощечку під невеликим кутом до горизонтальної поверхні, покладіть на неї брусок (брусок не повинен рухатись).
4. Поясніть, чому брусок втримується на похилій площині.

 

Примітка: ознайомтесь із §21 (пункт 1) і підготуйте відповідь.

 

Група №2

Дослідити, як залежить сила тертя від поверхні тіл, що труться. З’ясувати причини виникнення сили тертя.

Обладнання: динамометр, дерев’яний брусок, дошка,  рушник, 1 тягарець, скляні пластинки.

Завдання:

1. Покладіть брусок на горизонтально розміщену дерев’яну дощечку і прикріпивши брусок до динамометра приведіть у рівномірний рух. Запишіть покази динамометра. Повторіть дослід, тягнучи брусок по рушнику. Теж запишіть покази динамометра.
2. Порівняйте сили тертя, які виникають у всіх випадках.
3. Розгляньте контактуючі поверхні. Які їх особливості могли б вплинути на силу тертя?
4. Прикріпить динамометр до скляної пластинки і рівномірно рухайте її по іншій скляній пластинці. Запишіть покази динамометра.
5. Порівняйте сили тертя коли брусок рухався по дерев’яній дощечці, і коли рухали скляні пластинки. Зробіть відповідні висновки.

 

Примітка: ознайомтесь із §21 (пункт 3) і підготуйте відповідь.

 

 

 

 

Задача

Щоб рівномірно рухати по столу книжку масою 800 г, треба прикласти горизонтальну силу 1,6 Н. Чому дорівнює коефіцієнт тертя ковзання між книжкою і столом?

Примітка: ознайомтесь із §21 (пункт 5)

 

 

 

Група №3

Дослідити, як залежить сила тертя від навантаження.

Обладнання: динамометр, дошка, дерев’яний брусок, 2 важки.

Завдання:

1. Покладіть брусок на горизонтально розміщену дерев’яну дощечку і прикріпивши брусок до динамометра  приведіть у рівномірний рух. Запишіть покази динамометра.
2. Покладіть зверху на брусок 1 тягарець. Вага вантажу збільшилась удвічі. Рівномірно тягніть брусок, запишіть покази динамометра.  Що сталося із силою тертя.
3. Покладіть зверху на брусок 2 тягарця. Вага вантажу збільшилась втричі. Рівномірно тягніть брусок, запишіть покази динамометра.  Що сталося із силою тертя.
4. Порівняйте F_тертя у трьох випадках.

 

Примітка: ознайомтесь із §21 (рисунок21.6 стор. 142) і підготуйте відповідь.

 

Група №4

Дослідити, як залежить сила тертя від площі дотичних поверхонь.

Обладнання: динамометр, дерев’яний брусок, дошка.

Завдання:

1. Покладіть брусок широкою гранню на дерев’яну дощечку. Приєднати до бруска динамометр і рівномірно тягніть його вздовж дощечки. Запишіть покази динамометра.
2. Поверніть брусок на вузьку грань. Дослід повторіть. Запишіть покази динамометра.
3. Порівняйте значення F_тертя для більшої і меншої грані бруска. Зробіть висновок.

 

Примітка: ознайомтесь із §21 (стор. 142 3-ій абзац) і підготуйте відповідь.

 

 

 

Група №5

Дослідити, чи зміниться сила тертя, якщо тіло  буде котитися.

Обладнання: динамометр, дерев’яний брусок, дошка, 1 тягарець, олівці циліндричної форми.

Завдання:

1. Зверху на дерев’яний брусок покладіть тягарець, а брусок покладіть на горизонтально розміщену дерев’яну дощечку і прикріпивши брусок до динамометра  приведіть у рівномірний рух. Запишіть покази динамометра.
2. Покладіть під брусок перпендикулярно до його руху декілька олівців і  знову проведіть дослід. Запишіть покази динамометра.
3. Зробіть висновки, порівнявши F_тертя у двох випадках.

 

Примітка: ознайомтесь із §21 (пункт 4) і підготуйте відповідь.

 

 

 

 

 

 

Додаток 2

Група   Літературознавці

Поясніть приказки:

•      Коси, коса, доки роса, як роса додолу, то й ми додому.
•      Не змастиш – не поїдеш.
•      Баба з воза – кобилі легше.
•      Суха ложка рот дере.
•      З навощеної нитки мереживо не сплетеш.

 

Група   Автомобілісти

1. Навіщо в ожеледицю дороги посипають піском?
2. Чому за ожеледиці автомобіль має на колесах спеціальні ланцюги і їде з малою швидкістю? І чому за таких умов вантажному автомобілю легше їхати, ніж легковому?
3. Навіщо на шинах автомашин, колісних тракторів роблять глибокий рельєфний малюнок (протектор)?
4. Чому восени біля трамвайних колій стоять таблички «Обережно! Листопад!»?
5. Чому після дощу небезпечно з’їжджати на автомобілі (велосипеді) по ґрунтовій дорозі, яка йде під ухил?

 

Група   Спортсмени

1. Якою є поверхня рукавичок боксера? Чому?
2. Для чого перед виходом на лижню лижі змащують спеціальним мастилом?
3. Навіщо штангісти перед підійманням штанги, а гімнасти перед виконанням вправи посипають руки, груди й плечі тальком?
4. Чому футбольні бутси мають шипи, а воротарі надягають спеціальні рукавички?
5. Чому в дощову погоду футбольним воротарям важче ловити м’яч, ніж за ясної погоди? І чому футболісти частіше падають?

 

 

Задача

Щоб рівномірно рухати по столу книжку масою 800 г, треба прикласти горизонтальну силу 1,6 Н. Чому дорівнює коефіцієнт тертя ковзання між книжкою і столом?

Примітка: ознайомтесь із §21 (пункт 5)

 

 

 

Група  Медики і природознавці 

1. Чому під час обіду після споживання сухої страви ми хочемо запити її водою чи компотом?
2. Для чого між рухомими кістками (суглобами) є суглобові сумки з синовіальною рідиною?
3. Чому медичні голки полірують до дзеркального блиску?
4. Навіщо перед масажем тіло пацієнта й руки масажиста змащують спеціальним кремом або олією?
5. Чому язик милої кішечки шорсткий?

 

Група  Будівельники

1. Навіщо стапелі, по яких корабель спускають у воду густо змащують?
2. Навіщо на стрижні цвяха під головкою роблять кілька попередніх надсічок?
3. Для чого «розводять» пилку, тобто нахиляють сусідні зубці в протилежні боки?
4. Навіщо деякі майстри перед тим, як угвинчувати шуруп в скріплювальні деталі, змащують його милом?
5. Чому транспортер для подачі цегли вкритий гумою?

 

Задача

Щоб рівномірно рухати по столу книжку масою 800 г, треба прикласти горизонтальну силу 1,6 Н. Чому дорівнює коефіцієнт тертя ковзання між книжкою і столом?

Примітка: ознайомтесь із §21 (пункт 5)

 

Задача

Щоб рівномірно рухати по столу книжку масою 800 г, треба прикласти горизонтальну силу 1,6 Н. Чому дорівнює коефіцієнт тертя ковзання між книжкою і столом?

Примітка: ознайомтесь із §21 (пункт 5)

 

Задача

Щоб рівномірно рухати по столу книжку масою 800 г, треба прикласти горизонтальну силу 1,6 Н. Чому дорівнює коефіцієнт тертя ковзання між книжкою і столом?

Примітка: ознайомтесь із §21 (пункт 5)

 

 

 

 

 

Картка контролю

Група №__

 

№ з/п	Прізвище, ім’я учня	Види роботи				Всього
		Досліди (1-3 бали)	Якісні задачі (2 бали)	Задача (1-3 бали)	Дом. завдання (4 бали)
1
2
3
4

 

Картка контролю

Група №__

 

№ з/п	Прізвище, ім’я учня	Види роботи				Всього
		Досліди (1-3 бали)	Якісні задачі (2 бали)	Задача (1-3 бали)	Дом. завдання (4 бали)
1
2
3
4

 

Картка контролю

Група №__

 

№ з/п	Прізвище, ім’я учня	Види роботи				Всього
		Досліди (1-3 бали)	Якісні задачі (2 бали)	Задача (1-3 бали)	Дом. завдання (4 бали)
1
2
3
4

 

Картка контролю

Група №__

 

№ з/п	Прізвище, ім’я учня	Види роботи				Всього
		Досліди (1-3 бали)	Якісні задачі (2 бали)	Задача (1-3 бали)	Дом. завдання (4 бали)
1
2
3
4

 

 

 

Картка контролю

Група №__

 

№ з/п	Прізвище, ім’я учня	Види роботи				Всього
		Досліди (1-3 бали)	Якісні задачі (2 бали)	Задача (1-3 бали)	Дом. завдання (4 бали)
1
2
3
4