Тема уроку: «Сила тертя».
Цілі і завдання уроку:
Допомогти учням засвоїти причини тертя. види тертя, напрямок і величину сили тертя ковзання, способи зменшення і збільшення сили тертя.
Удосконалювати навички роботи з фізичними приладами.
Розвивати уміння висувати і перевіряти гіпотези, робити висновки з експерименту. Формувати вміння працювати в парах, вислуховувати товариша, поважати думку опонента, дбайливого поводження з обладнанням.
Вивчення нового матеріалу.
Динамометр демонстраційний, динамометри лабораторні. бруски, вантажі, трибометр демонстраційний і лабораторні, гума, пластик, наждачний папір.
1. Вивчення нового матеріалу.
- Давайте згадаємо, які види сил розглядаються в механіці?
Тяжіння, пружності, тертя.
- Які з них ми вже вивчили?
Тяжіння і пружності.
Метою сьогоднішнього нашого уроку є вивчення сили тертя.
- Щоб охарактеризувати будь-яку силу, що нам необхідно про неї знати?
крапку програми
напрямок
Причини виникнення
фізичну природу
способи вимірювання
Від чого залежить величина сили?
Формулу для розрахунку
Межі застосування формули
(Після відповідей учнів вчитель відкриває дошку, на якій заздалегідь написаний цей план відповіді для опису сили тертя)
На всі ці питання нам необхідно відповісти стосовно силі тертя.
Але спочатку ми згадаємо види тертя.
- Тертя може виникати при русі твердого тіла по твердому тілу. Таке тертя називається сухим або зовнішнім. Наведіть приклади.
^ Брусок по столу, санки по снігу і ін.
- Тертя може виникнути при русі твердого тіла всередині рідини або газу. Таке тертя називається рідким або внутрішнім. Наведіть приклади.
^ Літак в повітрі, риба в воді і ін.
Сьогодні на уроці ми зупинимося на сухому терті. Розглянемо його види.
1. - На столі лежить брусок. якщо я його штовхну, що буде з ним відбуватися?
^ Він почне ковзати по поверхні столу, а потім зупинитися.
- Чому він зупиниться, що йому заважає продовжувати рух?
Тертя ковзання, так як брусок ковзає.
2. - На столі лежить циліндр, якщо я його штовхну, чи буде на нього діяти сила тертя?
Так, сила тертя буде діяти на циліндр.
- Чому ви так вирішили?
Оскільки циліндр, в кінці кінців, зупиняється.
3. - Уявіть ситуацію: ви намагаєтеся зрушити з місця великий дубовий шафа. Ви прикладаєте силу, а він не рухається. Що йому заважає рухатися?
- Оскільки шафа спочиває, в цьому випадку ми маємо справу з силою тертя спокою.
(Після розгляду кожного виду сухого тертя виконується відповідний малюнок на дошці і в зошитах учнів)
З ухое тертя ковзання
Підіб'ємо невеликий підсумок.
- До чого прикладена сила тертя?
Вірно, але то третім законом Ньютона сила тертя прикладена також і до опори.
- В якій точці прикладена сила тертя?
^ У місці зіткнення поверхонь.
- Куди спрямована сила тертя?
Вона спрямована уздовж дотичних поверхонь, проти напрямку руху.
- Коли виникає сила тертя?
Вона виникає при русі або спробі викликати рух одного тіла по поверхні іншого.
На основі вище сказаного отримуємо визначення сили тертя.
Сила тертя - це сила, що виникає при русі або спробі викликати рух одного тіла по поверхні іншого, спрямована уздовж дотичних поверхонь проти руху.
Перейдемо до з'ясування причин тертя.
- Чому стіл заважає рухатися бруска?
Якщо ми спробуємо розглянути поверхні під мікроскопом або в лупу, то побачимо на них шорсткості, дрібні зазубринки. які чіпляються один за одного і заважають руху.
- Яким чином можна зменшити тертя?
^
Відшліфувати поверхні.
- Прикладом дуже гладкій поверхні є скло. Можливо, вам доводилося бачити, як важко підняти скло зі стосу скляних пластин. Чому?
Частинки обох поверхонь так близько розташовані один до одного, що починають проявлятися сили міжмолекулярної тяжіння, які й заважають роз'єднати скла.
Отже, ми з'ясували дві причини виникнення сили тертя:
- взаємне притягання молекул
Сили взаємного тяжіння молекул мають електромагнітну природу. Сили, що виникають при деформації шорсткостей, також мають електромагнітну природу, так як це сили пружності. Таким чином, сили тертя мають електромагнітну природу.
- Як можна виміряти силу тертя?
Візьмемо брусок і будемо намагатися його зрушити, вимірюючи силу, яку прикладаємо за допомогою динамометра. Ми збільшуємо силу. а брусок знаходиться в спокої.
- Що це означає?
^ Що сила тертя спокою, що виникає при цьому, дорівнює по модулю силі, яку ми докладаємо
При деякому значенні сили тяги брусок починає рухатися. Будемо рухати його рівномірно.
- Чому в цьому випадку дорівнює сила тертя?
^ Силі тяги динамометра.
Таким чином, сила тертя ковзання вимірюється динамометром. При рівномірному русі вона дорівнює силі тяги.
Залежність величини сили тертя від сили тяги зобразимо графічно.
Якщо сила тертя і сила тяги відкладені по осях в одному масштабі, то перша частина графіка - бісектриса, тому що сила тертя спокою дорівнює силі тяги. Ми бачили, що коли тіло зрушила, показання динамометра зменшилися, отже. сила тертя ковзання менше максимальної сили тертя спокою.
- Давайте з'ясуємо, від чого залежить величина сили тертя?
Ми сказали, що сила тертя спокою не постійна величина і зі збільшенням сили тяги збільшується до деякого максимального значення.
Сила тертя ковзання не залежить від сили тяги.
- А від чого залежить величина сили тертя ковзання? Висловіть свої припущення.
- від ваги (сили нормального тиску);
- роду дотичних поверхонь;
Наше завдання перевірити всі ці гіпотези і встановити, як залежить сила тертя від перерахованих величин.
- Що необхідно для встановлення залежності сили тертя від роду дотичних поверхонь?
Необхідно мати різні поверхні, за якими будемо рухати брусок і кожен раз вимірювати силу тертя.
- Що необхідно для встановлення залежності сили тертя від площі дотичних поверхонь?
^ Можна класти брусок на різні грані, і кожен раз вимірювати силу.
- Що необхідно для встановлення залежності сили тертя від сили нормального тиску? Чому буде дорівнювати ця сила нормального тиску? Як її виміряти?
Ця сила тотожно дорівнює вазі бруска, виміряти її можна за допомогою динамометра. Для перевірки залежності необхідний брусок з набором вантажів (для зміни ваги бруска) і динамометр.
(Учням пропонується виконати лабораторний експеримент з перевірки даних гіпотез з подальшим записом результатів в зошиті і на дошці. Учитель нагадує, що при вимірах рухати брусок необхідно рівномірно. І динамометр розташовувати паралельно поверхні столу. Виконання перевірки залежності сили тертя від сили нормального тиску розглядається з учнями більш детально. Учням пропонується побудувати графік залежності сили тертя від ваги бруска в зошитах, а потім на дошці.)
Сформулюємо отримані висновки.
Сила тертя ковзання залежить від:
- роду дотичних поверхонь і якості їх обробки;
- сили нормального тиску (ваги).
Сила тертя ковзання не залежить від площі дотичних поверхонь.
Слід пам'ятати, що при малих швидкостях сила тертя ковзання практично не залежить від швидкості руху тіла.
Проаналізуємо залежність сили тертя ковзання від ваги тіла. З графіка видно, що сила тертя ковзання прямо пропорційна вазі тіла. За третім законом Ньютона вага тіла дорівнює по модулю силі реакції опори. Тому сила тертя ковзання прямо пропорційна силі реакції опори. Якщо ввести коефіцієнт пропорційності (-коефіцієнт тертя ковзання), отримаємо рівність:
Ця залежність була встановлена Гильомом Амонтоном (фр. Вчений) в 1699 році. Ще до нього вивчав тертя Леонардо да Вінчі, який визначив коефіцієнт тертя. Дослідженням тертя займався також Шарль Огюстен Кулон.
- Як з графіка знайти коефіцієнт тертя ковзання?
Взяти в середній частині графіка якусь точку (зручно на перетині клітин), опустити перпендикуляри на осі координат, розділити вийшло значення сили тертя ковзання на відповідний вагу тіла.
(За графіком, зображеному на дошці учень або вчитель демонструє спосіб знаходження коефіцієнта тертя ковзання.)
- У чому вимірюється коефіцієнт тертя ковзання?
Коефіцієнт тертя ковзання безрозмірна величина.
Коефіцієнт тертя ковзання залежить від роду матеріалу і зразкову його значення може бути занесено в таблицю. Дивлячись на таблицю, ми бачимо, що коефіцієнт тертя ковзання може бути досить великим і відповідно сила тертя ковзання велика. Це може заважати і тоді силу тертя ковзання необхідно зменшувати. Якими способами це зробити?
шліфування;
мастило;
використанням підшипників (сила тертя кочення багато менше сили тертя ковзання при тих же умовах);
зменшенням сили нормального тиску;
використанням спеціальних матеріалів.
- Але чи завжди тертя шкідливо? - Іноді необхідно збільшувати силу тертя. Як це зробити?
використовувати спеціальні матеріали;
збільшити силу нормального тиску.
Застосуємо отримані знання для вирішення завдань.
Навіщо при спуску воза з крутої гори колесо підв'язують мотузкою так, щоб воно не оберталося?
^ Щоб замінити тертя кочення на тертя ковзання і відповідно збільшити силу тертя.
Чому важко тримати в руках живу рибу?
Тіло риби вкрите слизом, це змащення зменшує силу тертя і риба вислизає з рук.
Чому крейда залишає слід на дошці?
Коли притискають крейда до дошки, створюють велику силу тертя, яка і відриває частинки крейди.
^ 2. Підіб'ємо підсумки.
Ми вивчили силу тертя, так що ж таке сила тертя? До чого вона прикладена і куди направлена? Коли виникає сила тертя?
У чому причина виникнення сили тертя?
Яка природа сили тертя?
Як можна виміряти силу тертя?
Від чого залежить, від чого не залежить сила тертя?
Як збільшити і як зменшити силу тертя?
Що можна сказати про величину сили тертя ковзання і сили тертя кочення?
Що можна сказати про величину сили тертя спокою?
3. Домашнє завдання.
(Параграфи підручника, завдання, твір на тему: «Якби не було тертя?»)
4. Перевірочна тестова робота.
(В кінці уроку пропонується перевірочна тестова робота.)
Варіант 1.
Як зміниться сила тертя ковзання при русі бруска по горизонтальній поверхні. якщо при незмінному значенні сили нормального тиску площа дотичних поверхонь збільшити в 2 рази?
А. Чи не зміниться. Б. Збільшиться в 2 рази. В. Зменшиться в 2 рази. Г. Збільшиться в 4 рази. Д. Зменшиться в 4 рази.
Як зміниться сила тертя ковзання при русі бруска по горизонтальній поверхні. якщо силу нормального тиску збільшити в 3 рази?
А. Чи не зміниться. Б. Збільшиться в 3 рази. В. Зменшиться в 3 рази. Г. Збільшиться в 9 разів. Д. Зменшиться в 9 разів.
Визначити силу тертя ковзання, діючу на ковзанярі вагою 600 Н, якщо коефіцієнт тертя ковзанів по льоду 0,01.
А. 6 Н Б. 600 Н В. 60 Н Г. 0,6 Н
Брусок масою 0,2 кг рівномірно тягнуть за допомогою динамометра по горизонтальній поверхні столу. Показання динамометра 0,5 Н. Чому дорівнює коефіцієнт тертя ковзання? Прискорення вільного падіння прийняти рівним 10 м / с 2.
А. 0,2 Б. 0,25 В. 0,4 Г. 0,5
На малюнку представлений графік залежності модуля сили тертя F від модуля сили нормального тиску N. Визначити коефіцієнт тертя ковзання.
А. 0,1 Б. 0,2 В. 0,25 Г. 0,5
Брусок рухається рівномірно вгору по похилій площині. Який напрям має вектор сили тертя?
А. 1 Б. 2 В. 3 Г. 4 Д. Fтр = 0
Як зміниться сила тертя ковзання при русі бруска по горизонтальній поверхні. якщо при незмінному значенні сили нормального тиску площа дотичних поверхонь зменшити в 3 рази?
А. Чи не зміниться. Б. Збільшиться в 3 рази. В. Зменшиться в 3 рази. Г. Збільшиться в 9 разів. Д. Зменшиться в 9 разів.
Як зміниться сила тертя ковзання при русі бруска по горизонтальній поверхні, якщо силу нормального тиску зменшити в 2 рази?
А. Чи не зміниться. Б. Збільшиться в 2 рази. В. Зменшиться в 2 рази. Г. Збільшиться в 4 рази. Д. Зменшиться в 4 рази.
Визначити силу тертя ковзання, діючу на ковзанярі вагою 800 Н, якщо коефіцієнт тертя ковзанів по льоду 0,02.
А. 1,6 Н Б. 16 Н В. 40 Н Г. 400 Н
Брусок масою 0,3 кг рівномірно тягнуть за допомогою динамометра по горизонтальній поверхні столу. Показання динамометра 0,6 Н. Чому дорівнює коефіцієнт тертя ковзання? Прискорення вільного падіння прийняти рівним 10 м / с 2.
А. 0,5 Б. 0,25 В. 0,2 Г. 0,18
На малюнку представлений графік залежності модуля сили тертя F від модуля сили нормального тиску N. Визначити коефіцієнт тертя ковзання.
А. 0,1 Б. 0,2 В. 0,25 Г. 0,5
Брусок рухається рівномірно вниз по похилій площині. Який напрям має вектор сили тертя?
А. 1 Б. 2 В. 3 Г. 4 Д. Fтр = 0