Вводная часть: Цели: Образовательные: • углубить представление учащихся о силе трения, раскрыть ее природу, показать какие есть виды трения; • с помощью эксперимента установить от чего зависит сила трения, установить математическую зависимость между силой трения и силой реакции опоры; • привить культуру физической речи, умение строить график на основе опытных данных, умение работать с прибором (динамометр), снимать показания с прибора, анализировать сравнивать. Развивающие: • развитие речи, логического мышления, трудоспособности, умение применять полученные знания в нестандартной ситуации, творческих способностей, интереса к истории физики. Воспитательные: • умение работать в группе; • умение добиваться поставленной цели на примере биографий ученых. Метод: проблемный, исследовательский, репродуктивный. Межпредметные связи: математика, литература, физика 7 класса. Приборы: брусок деревянный, деревянная линейка, динамометр, набор грузов, стекло, резина. Оформление кабинета. Высказывание и краткая биография ученых на стенде. Приложение 1. "Знания, не рожденные опытом, матерью всякой достоверности, бесплодны и полны ошибок”. Леонардо да Винчи Основная часть: Ход урока 1. Постановка проблемы Учитель: "Когда я был школьником, мы с друзьями, утащили из дома три куска мыла и натерли им рельсы на подъеме. Та работа заняла у нас три часа. Но вот мы затаились в кустах и наблюдали, как груженый состав в течение получаса пытался подняться в горку, но все время скатывался. Домой я вернулся с счастливым человеком, с чувством хорошо выполненного дела. Но дома меня уже ждал отец с ремнем, я не успел спросить , за что получу. Моим друзьям повезло больше, их отцы не работали на железной дороге в отличие от моего папы. Так я понял, что такое коэффициент трения скольжения”. (От заслуженного учителя России В. И. Ткачука) Вопрос: "Что же понял школьник, и о чем конкретно шла речь в воспоминании?” Идет обсуждение и вывод: о действии силы трении. Учитель: "Тема нашего урока "Сила трения”. 2. Историческая справка. Леонардо да Винчи (15.06.1452 – 02.05.1519) – итальянский художник, ученый и изобретатель. Амонтон Гильом (31.08.1663 – 11.10.1705) – французский физик, Член Парижской КН (1699). Кулон Шарль Огюстен (14.06.1736 – 23.08.1896) – французский физик и военный инженер, член Парижской АН (1803). 3. Фронтальная беседа. 400 лет назад открыли трение – самый крепкий орешек естествознания. Трение встречается буквально на каждом шагу, без него и шага не сделаешь; держим ручку, в руке - трение, пишем вот эту самую фразу- трение; стоят на столе всякие предметы, не соскальзывают - трение; гвозди держат полку с книжками, не вылезают из стены - трение и т.д. и т.п. Когда возникает трение? Куда направлена сила трения? (При соприкосновении поверхностей тел. Сила трения всегда направлена в сторону противоположную скорости). Существует какой-то механизм взаимодействия поверхностей. Обычно говорят о мелких зазубринах на поверхности тел, цепляющихся друг за друга. К этой мысли приводит следующий факт: при зачистке поверхностей трение уменьшается - это то что лежит на плаву. На самом деле механизм взаимодействия соприкасающихся поверхностей намного сложнее, и его нужно анализировать на молекулярном уровне. Так как сила трения имеет электромагнитную природу. 4. Трение. Краткий конспект. (Сделать поясняющий чертеж. Написать определение. Причина возникновения) • Сила трения покоя. • Сила трения качения. • Сила трения скольжения. Формула расчета силы трения: F = µN, где N = mg О силе трения Существует на свете сила трения. Она имеет большое значение! Есть три вида трения: скольжения, покоя, качения. Все по себе очень важны И в этом мире, конечно нужны. (В. Саяпин) 5. Физический эксперимент. Ученики выполняют задания по группам и оформляют отчет. Наиболее сильные ученики делают задания 1 и 2, другие – 3 и 4. Экспериментальная работа. "Измерение силы трения” Если положить на горизонтальную поверхность брусок и подействовать на него с достаточной силой в горизонтальном направлении, то брусок начнет двигаться. Чтобы брусок двигался равномерно и прямолинейно, нужно, чтобы модуль силы тяги был равен модулю силы трения. На этом основан метод измерения силы трения. Приборы и материалы: трибометр, состоящий из деревянного бруска с тремя отверстиями и деревянной линейки, школьный динамометр, набор грузов по механике. Задание 1. Определить зависимость силы трения от массы тела. 1. Определите массу бруска и груза из набора. 2. Зацепив крючок динамометра за крючок бруска, приведите их в равномерное движение по линейке (или поверхности стола), измерьте силу тяги. Заметим, что во время движения бруска указатель динамометра колеблется, поэтому за результат измерения принимают среднее значение положения указателя между его крайними отклонениями. Результат измерения занесите в таблицу. 3. Нагружая брусок одним, двумя и тремя грузами, измерьте в каждом случае силу трения. Данные занесите в таблицу. Испытуемое тело Масса m, г Сила тяжести F, Н Сила трения F, Н Коэффициент трения Брусок с одним грузом Брусок с двумя грузами Брусок с тремя грузами Задание 2. Определить коэффициент трения По экспериментальным точкам постройте график зависимости силы трения от силы __________________________.Эта зависимость _________________. Так как неизбежен разброс экспериментальных точек, то график зависимости силы F от силы _______________________ (прямая, проходящая через начало координат) надо построить так, чтобы он проходил по возможности ближе ко всем экспериментальным точкам. График F(N). µ = F/N Задание 3. Определить зависимость силы трения от площади поверхности 1.Изьмерьте длину, ширину и высоту бруска и вычислите площади основания бруска и боковой поверхности. а = _______см b =________см c =_________см S =____________см2 S =______________см2 2. Положите брусок боковой гранью на линейку и измерьте силу трения F =____Н 3. Положите брусок основанием на линейку и измерьте силу трения F =____Н Вывод:__________________________________________________________ Задание 4. Определить зависимость силы трения от поверхности по которой движется тело. Показание динамометра при движении бруска по дереву __________Н. Показание динамометра при движении бруска по шершавой поверхности___________Н. Показание динамометра при движении бруска по стеклу _____________Н. Показание динамометра при движении бруска по резине _____________Н. Сделайте вывод _________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ВЫВОД: (что вы узнали о силе трения):_____________________________. 6. Обсуждение итогов заданий. Вывод: сила трения зависит от поверхности движения, от силы реакции опоры и не зависит от площади поверхности. 7. Качественные задачи. 1. Что легче: сдвинуть с места тело или продолжать двигать его по горизонтальной поверхности? Почему? 2. Зачем зимой дорожки посыпают песком? 3. Зачем зимой на задние колеса автомобилей надевают цепи? 4. Зачем на обуви, шинах автомобилей наносят протектор? 5. Зачем в двигатель автомобиля наливают масло? 6. Зачем спортсмены-лыжники на лыжи наносят особую смазку? 7. Зачем подшипники колес и педалей велосипедов смазывают солидолом? 8. Как устроен вездеход на воздушной подушке? Что для него является смазкой? 9. Зачем легкоатлеты надевают спортивную обувь с шипами? 10. Меч - это костяной отросток верхней челюсти рыбы. Он легко рассекает воду и значительно улучшает гидродинамическую характеристику рыбы. Вот рыба-меч и устанавливает рекорды по скорости передвижения под водой-130 км/ч. Но чего бы стоил меч, если бы не белковая смазка- муцин, сводящая на нет трение рыбы о воду. Как возникает трение о воду? Как уменьшают рыбы сопротивление? 11. Дайте физическое обоснование пословицу: "Коси коса пока роса; роса долой и мы домой”. Почему при росе легче косить? 12. Объясните поговорки: o Не подмажешь – не поедешь! o Пошло дело, как по маслу. o Угря в руках не удержишь! o Лыжи скользят по погоде. o Из навощенной нити сеть не сделаешь. o Ржавый плуг только по пахоте очищается. 13. Петя рассматривал гвоздь. На шляпке была насечка в виде сеточки, а под ней, на верхней части стержня - несколько поперечных рисок. "Для чего это?”, - спросил он папу, который строил сарай. 14. Начало темнеть. Робинзон подумал: "Хорошо бы разжечь костер”. Но тут же вспомнил: "Спичек-то нет”. Что делать? Как разжечь костер без спичек? 15. Вокруг школы шел ремонт. Рабочий приставил лестницу к столбу и пытался подняться по ней, но лестница шаталась, так как верхняя ступенька, опирающаяся на столб, соскальзывала с него, Вовочка, проходя мимо, увидел эту сцену и посоветовал: Чтобы лестница не соскальзывала, замените верхнюю ступеньку прочной веревкой или куском каната. Я уже так делал: все нормально”. Есть ли научное основание для такого совета? .Приложение 1. Леонардо да Винчи (15.06.1452 – 2.05.1519)
Итальянский художник, ученый и изобретатель. Научные работы посвящены математике, механике, физике, астрономии, геологии, ботанике, анатомии и физиологии человека и животных. Конструировал машины, что давало ему возможность более глубоко проникнуть в суть законов механики. Постиг природу инерции, понимал, что действие равно противодействию и направлено против него. Исследовал свободное падение и движение тела, брошенного горизонтально, явления удара, определял центры тяжести различных тел, в частности полукруга и тетраэдра, изучал трение (определил коэффициенты трения качения и скольжения), изобрел конусный шарикоподшипник. Высказал мысль о невозможности вечного двигателя (1475). Близко подошел к открытию закона сообщающихся сосудов. Изучал волны на воде, наложение волн, резонанс, наблюдал поднятие жидкостей в узких трубках (явление капиллярности). Исследовал влияние среды на окраску тел, пытался определить силу света в зависимости от расстояния и т. п. Известен и как конструктор различных летательных аппаратов, ткацких станков, печатных и деревообрабатывающих машин, приборов для шлифовки стекла, землеройных машин и др. Открыл существование сопротивления среды и подъемную силу. В его рукописях даны рисунки парашюта и геликоптера. Является автором ряда гидротехнических проектов и проекта металлургических печей. Изучал сопротивление материалов. Исследования Леонардо да Винчи во многом опередили время.
Амонтон Гильом (31.08.1663 – 11.10.1705)
Французский физик, член Парижской АН (1699). Родился в Париже. Изучал самостоятельно физику, математику, прикладную и небесную механику, архитектуру. Был почти глухой. Работы в области механики, термометрии, молекулярной физики. Проводил наблюдения над газами, занимался усовершенствованием физических приборов, главным образом гигрометров, барометров. Сконструировал гигрометр (1687), нертутный барометр (1695), воздушный термометр и (1702) барометр с U-образной трубкой, используемый на кораблях. В 1702 установил постоянную термометрическую точку – точку кипения воды, нашел прямую пропорциональную зависимость между температурой и давлением газа, установил связь между плотностью и воздуха и его давлением. Измерял расширение воздухо от нагревания. Используя барометр как альтиметр, пытался проверить закон Бойля-Мариотта при низких давлениях. Предложил способ градуировки спиртового термометра. Подразумевал (1703) существование абсолютного нуля температуры. Изучал трение, открыл (1699) законы внешнего трения твердых т5ел. Усовершенствовал (1703) пирометр.
Кулон Шарль Огюстен (14.06.1736 – 23.08.1806)
Французский физик и военный инженер, член Парижской АН (1803). Родился в Ангулеме. Окончил (1761) школу военных инженеров и все время находился на военной службе. Работы относятся к электричеству, магнетизму, прикладной механике. Сформулировал в 1781 законы трения, качения и скольжения. Исследуя кручение шелковых и металлических нитей, установил законы упругого кручения, в частности определил, что сила закручивания нити зависит от материала, из которого она сделана, пропорциональна углу закручивания нити и четвертой степени диаметра нити и обратно пропорциональна ее длине. Это имело важное значение, поскольку давало новый, очень чувствительный метод измерения силы. Исходя из этого, в 1784 построил прибор для измерения силы - крутильные весы. С его помощью экспериментально установил в 1785 основной закон электростатики (закон Кулона), распространив его в 1788 на взаимодействие точечных магнитных полюсов. Выдвинул гипотезу магнетизма, согласно которой магнитные жидкости не свободны или не могут течь, как их электрические аналоги, и связаны с отдельными молекулами. Предположил, что каждая молекула в процессе намагничивания становиться поляризованной. Сконструировал магнитометр (1785). Заложил основы электро- и магнитостатики. Пытался экспериментально измерить (1796) трение в жидкости по затуханию колебаний движущегося в ней маятника и определить зависимость трения от скорости. Завершающая часть: 8. Подведение итога урока и домашнее задание. Подготовить сообщения по темам "Трение в живой природе”, "Трение в быту и технике”. Домашнее задание: Первого уровня: Сочинение на тему "Что было бы, если бы не было силы трения”.