Урок з теми "Сила тертя. Коефіцієнт тертя"(10 клас)

Розробка уроку

Сили тертя. Коефіцієнт тертя

10 клас

Підготували:

учитель фізики КГ №49

Кравченко Т.В.

учитель біології КГ №49

Дюба І.В.

Кривий Ріг-2022

Бінарний урок

Сила тертя. Коефіцієнт тертя

Мета: розглянути види сил тертя, механізм виникнення сил тертя і застосування явища тертя в побуті, техніці, природі, ввести поняття коефіцієнта тертя, дослідити залежність коефіцієнту тертя від площі та роду матеріалів поверхонь, що дотикаються, систематизувати та узагальнювати отримані результати та робити висновки теоретичного характеру; «бачити» вивчене явище в оточуючому середовищі, в тому числі в живій природі, та його можливе застосування в техніці, спорті, стимулювати бажання власноруч пізнавати природу, самостійно знаходити відповіді на численні запитання, які постають в процесі будь-якого дослідження; залучати до проведення домашніх експериментів;

розвивати самостійність при проведенні експериментального дослідження та розв’язуванні задач; виховувати охайність при записах на дошці та в зошитах.

Міжпредметні зв’язки: фізика, техніка, біологія.

Тип уроку: урок засвоєння нових знань.

Обладнання: мультимедійний проектор, екран, ноутбук, динамометри, дерев’яні бруски, лінійки, пластикові пластини.

Хід уроку

І. Організаційний момент

Взаємне привітання між учнями та вчителем. Кожен учень отримує бланк «Преміум» для фіксації своїх результатів.

Вступне слово учителя фізики. Сьогодні на уроці ви будете працювати в трьох групах «Тертя спокою», «Тертя ковзання»,  «Тертя кочення». За кожне правильно виконане завдання ви будете отримувати певну кількість ньютонів, яку будете виставляти в бланк «Преміум», що знаходяться у вас на партах.

ІІ. Перевірка домашнього завдання

Теоретичний калейдоскоп

За кожну правильну відповідь-1 бал

1. Виберіть правильне твердження. У результаті дії сили тіло може...
А. збільшити свою масу;
Б. збільшити свою швидкість;
В. змінити свій об’єм.

2. Виберіть правильну відповідь. На тіло в горизонтальному напрямку

Діють дві сили — 5 Н і 7 Н. Чому може дорівнювати  рівнодійна  цих сил?
А. 1 Н;
Б. 10  Н;
В. 12 Н.

3. Сила, з якою Земля притягує будь-яке тіло, називають…(сила тяжіння)

4. Одна із двох сил, що діють на тіло уздовж однієї прямої, дорівнює 5 Н.

Рівнодійна цих сил дорівнює 8 Н. Якою може бути за величиною інша сила?(3Н, 13Н)

5. Проглянувши анімацію, пояснити про яку фізичну величину йде мова.

6.  Мамонт мав зріст близько 5,5 м, а важив близько 5 т. Яка вага мамонта?  Вкажіть фізичну помилку в тексті задачі.

(Р=mg=10м/с²5000кг =50000 Н=50 кН)

ІІІ. Актуалізація знань, вмінь, навичок

За кожну правильну відповідь-1 бал

1. Яке явища допомогло людині кам’яного віку здобути вогонь? (Явище тертя.)
2. Яке явище сьогодні вам допомогло дійти до гімназії? (Явище тертя.)

IV. Пояснення нового матеріалу

А) Мотивація навчальної  діяльності

Учитель біології.  Кожен   знає, що таке ходити по дуже слизькій поверхні – по льоду, якщо цей процес взагалі можна назвати ходьбою. Тобто, ми відразу бачимо очевидні плюси сили тертя..

 Варто згадати і про роль сили тертя в природі. Приклад – це шорсткі лапки комах для поліпшення зчеплення з поверхнею, або, навпаки, це гладкі тіла риб, вкриті слизом для зменшення тертя об воду.

У природі тварини і рослини давно навчилися пристосовуватися і використовувати силу тертя собі на користь. За 400 років з часу відкриття тертя до нього звикли. Тертя збільшують або зменшують, коли це необхідно, і не дивуються самому факту існування тертя повсюди, у всіх явищах природи. Проте тертя і зараз залишається одним з найтвердіших горішків природознавства. Отже, вивчення  нової теми сьогодні на уроці «Сили тертя. Коефіцієнт тертя» є актуальним та  необхідним. Записуємо тему уроку. Однак, перш ніж говорити про користь або шкоду сил тертя, розглянемо для початку, що таке сила тертя у фізиці.

Учитель фізики. Наближаються зимові канікули і туристичне агентство «Пізнавай світ" запропонувало нам відпочити в Карпатах, а саме покататись на лижах(реклама «Відпочинок у Карпатах»). Отже, нам необхідно придбати лижі для подорожі в Карпати. Перед нами завдання: які лижі придбати, виготовлені з деревини чи із пластику. Дати відповідна це питання нам допоможе «Сила тертя». Що ж таке сила тертя?(Перегляд відеоролику «Види тертя»). Існують три види сил тертя: тертя спокою, тертя ковзання і тертя кочення. Сила тертя ковзання – це сила, що виникає при русі одного тіла по поверхні іншого тіла.. .  Модуль сили тертя ковзання пропорційний  модулю сили  нормального тиску:                Коефіцієнт пропорційності μ називається коефіцієнтом тер­тя ковзання. Сила тертя ковзання завжди спрямована проти напрямку руху тіла, до якого вона прикладена. Візьмемо 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. 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 тіла .

Природа сили тертя

Сила тертя  виникає з двох причин.

А) На шорсткуватих поверхнях існують нерівності. При спробі зрушити одне тіло відносно іншого ці нерівності зачіпаються одна за одну, в результаті чого виникають сили, подібні до сил пружності.

Б) Якщо обидві поверхні ретельно відшліфовані, при зіткненні поверхонь виникають сили міжмолекулярного притягання. Це може призвести навіть до прилипання поверхонь.

Дослід 1

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

За кожну правильну відповідь-3 б

Рівномірно переміщувати брусок з тягарця­ми по:

• деревяній лінійці;
• аркушу паперу;
• пластику.

Записати покази динамометрів.

Запитання для обговорення після виконання завдання: Чи залежить сила тертя  від роду поверхонь стичних тіл?

Висновок: сила тертя залежить  від роду поверхонь, що   стикаються.

Дослід 2

Вивчення залежності сили тертя ковзання  від площі поверхонь тіл, що контактують.

За кожну правильну відповідь-3 б

• Покласти на лінійку брусок більшою гранню і виміряти силу тертя ковзання.
• Покласти брусок із двома тягарцями меншою гранню на лінійку і виміряти силу тертя ковзання.

Запитання для обговорення після виконання завдання: Чи залежить сила тертя від площі поверхонь тіл, що труться, при незмінній силі тиску?

Висновок: сила тертя не залежить від площі поверхонь тіл, що контактують.

Дослід 3

Вивчення залежності сили тертя ковзання від сили тиску поверхонь тіл, що контактують.

За кожну правильну відповідь-3 б

• Покласти на лінійку брусок і виміряти силу тертя ковзання.
• Покласти на брусок ще один (такий самий) і виміряти силу тертя ковзання.
• Покласти на два бруски ще один (такий самий) і виміряти силу тертя ковзання.

Запитання для обговорення після виконання за­вдання: Чи залежить сила тертя від сили тиску? 

Висновок: чим більше сила тиску, тим більше сила тертя.

Учитель біології

Відомо, що рідина (мастило, дьоготь тощо), які застосовуються для зменшення тертя, мають в’язкість. Так само і в організмі тварин рідини, які слугують для зменшення тертя, водночас дуже в’язкі. Кров більш в’язка, аніж вода. При русі по судинній системі кров зазнає опір, зумовлений внутрішнім тертям. У тонких судинах тертя більше. Мале тертя у суглобах пояснюється їх гладкою поверхнею та наявністю синовіальної рідини, яка відіграє роль своєрідного змащування. Тертя м’язів або сухожилків об кістки зменшується завдяки виділенню спеціальної рідини сумками, в яких вони розташовані.

Значне тертя є суттєвим для робочих поверхонь органів руху. Необхідною умовою переміщення є надійне зчеплення між тілом, яке рухається, і опорою. Зчеплення досягається або загостреннями на кінцівках (кігті, гострі краї копит, шипи підків), або дрібними нерівностями (щетинки, лусочки, горбики). Необхідним є значне тертя для хапальних органів. Цікавою є їх форма: це або щипці, які захоплюють предмет з обох боків, або тяжі, які його огинають по можливості декілька разів. У руці поєднується дія щипців і повний обхват з усіх боків; м’яка шкіра долоні добре зчіплюється з шорсткістю предметів, які треба утримати. У багатьох рослин і тварин є різні органи, які слугують для хапання (вусики рослин, хобот слона, чіпкі хвости тварин, які лазять). Всі вони мають форму, зручну для навивання, і шорстку поверхню для збільшення коефіцієнта тертя. Серед живих організмів поширені пристосування, завдяки яким тертя є малим при русі в одному напрямку і великим – при русі в протилежному. На цьому принципі заснований рух дощового хробака. При виконанні людиною рухів або збереженні певного положення тіла, на окремі ділянки опорно – рухового апарату діють певні зовнішні  і внутрішні сили. Зовнішні сили – сила тяжіння, реакції опори, реакція опору середовища, внутрішні сили – виникають всередині тіла людини при взаємодії різних його частин. Вони бувають активними та пасивними. Активні -  сила м’язової тяги, пасивні – сила еластичної тяги зв’язок , сила опору кісток, хрящів, сила молекулярного зчеплення синовіальної рідини. Людський організм  не є суцільним і твердим, він побудований з великої кількості рухомих  з’єднаних ланок. Як вони називаються? ( суглоби) Науки, що вивчає анатомічну основу рухів і положення тіла людини, аналіз роботи опорно – рухового апарату, називаються біомеханіка та динамічна анатомія. Назвіть, будь ласка,  внутрішні рідини організму людини (кров, лімфа, міжклітинна рідина). Вони відіграють важливу роль, забезпечуючи умови нормальної життєдіяльності організму. Говорячи мовою фізиків, кров - суспензія формених елементів  у водному колоїдному розчині – плазмі. Залежність в’язкості крові від її складу визначається показником гематокриту Не:

Не =  Vформених елементів /  V плазми.

За такою формулою визначають в’язкість крові.

Норма – 4,2 – 6,0 Не

Захворювання – збільшення в’язкості – поліцитемія -  більше 10,0 Не, зменшення в’язкості – анемія менше 2,0.

Учні роблять висновок щодо закупівлі  лиж.

V. Закріплення знань, вмінь і навичок

• (4б) Обчислити силу тертя при гальмуванні автомобіля, якщо його маса 1,5т, коефіцієнт тертя дорівнює 0,7. Який гальмівний шлях та час його гальмування, якщо автомобіль мав швидкість 72 км/ год?
• (4б) Діаметр аорти 20 мм, її довжина 5 см, тиск крові в аорті 100кПа. Знайти силу тертя між аортою і кров’ю, якщо коефіцієнт тертя дорівнює  0,05.
• (2б) Пригадайте склад крові. (плазма та формені елементи)
•  (2б) Сила тертя напрямлена: а) горизонтально в бік руху тіла; б) горизонтально проти руху тіла; в) вертикально вверх; г) вертикально вниз.
• (2б) Парашутист, маса якого 80 кг, рівномірно рухається вниз. Чому дорівнює сила опору повітря, що діє на парашут? а) 800Н; б) 400Н; в) 1600Н; г) 80Н

VI. Підведення підсумків уроку. Домашнє завдання

Учні переводять кількість набраних ньютонів в оцінку за таблицею.

Власна оцінка уроку

«Тертя. Сили тертя спокою, ковзання, кочення. Коефіцієнт тертя.

Тертя в машинах та механізмах. В’язке тертя»

Домашнє завдання: підготувати проекти «Застосування сили тертя в медицині, техніці, природі»

Тести

1. Фізичну величину, яка характеризує дію одного тіла на інше, в результаті чого тіло набуває прискорення, називають… а) масою; б) інерцією; в) імпульсом; г) силою.

2. Сила є причиною… а) зміни маси тіла; б) зміни швидкості та деформації тіла; г) руху тіла.

3. Якщо тіло нерухоме , то: а) сили, напрямлені в один бік; б) на нього не діють сили; в) сили, що діють на тіло, скомпенсовані; г) на нього не діють сили або їх рівнодійна дорівнює нулю.

 4. Сила, що виникає у площині дотику поверхонь двох тіл, які притиснуті одне до одного, і протидіє їх взаємному переміщенню, називається…             а) силою тяжіння; б) силою тертя; в) силою пружності; г) силою реакції опори.

5. Сила тертя має природу: а) електромагнітну; б) гравітаційну; в) ядерну.

7. Тертя залежить від: а) маси та площі поверхні; б) площі та роду речовини; в) роду речовини; г) маси.

8. Силу, яка виникає під час руху одного тіла по поверхні іншого і напрямлена паралельно до поверхні стикання в протилежний бік до руху, називають: а) силою тертя; б) силою тертя спокою; в) силою тертя кочення; г) силою тертя ковзання.

9. Величина, яка характеризує природу та якість поверхонь, що дотикаються, називають: а) силою тертя спокою; б) силою тертя кочення; в) силою тертя ковзання; г) коефіцієнтом тертя ковзання.

10. Якщо тіло котиться по поверхні іншого, то виникає сила, направлена в протилежний бік до руху. Називають цю силу: а) силою тертя; б) силою тертя спокою; в) силою тертя кочення; г) силою тертя ковзання.