Цели и задачи:
- Образовательные:
- формирование представления о силе трения;
- показать значение силы трения в жизни человека, быту, технике;
- выяснить, от чего зависит сила трения;
- обеспечить в ходе урока развитие у школьников умение различать виды трения, увеличивать и уменьшать при необходимости;
- создать условия для отработки навыков работы с динамометром и для знакомства с методами измерения сил трения;
- содействовать развитию у школьников умение самостоятельно делать вывод.
- Воспитательные:
- развивать мотивацию изучения физики, используя интересные сведения;
- развивать умение работать группой, выслушивать товарища, уважать мнение оппонента.
- Развивающие:
- развивать умение учащихся наблюдать, анализировать, обобщать, делать выводы;
- Способствовать расширению кругозора.
Оборудование: доска, мел, компьютер с проектором, презентация (Приложение 1), трибометр, динамометр, набор грузов, подшипники различных видов, плоскости, покрытые разными материалами, стеклянные пластины, круглые карандаши, «Путеводитель по уроку» (Приложение 2), карточки экспериментальных заданий (Приложение 3), видеофрагмент «Подшипники».
Ход урока
- Организационный момент – 2 мин.
- Актуализация – 5 мин.
- Введение нового материала – 80 мин.
- Подведение итогов – 2 мин.
- Домашнее задание – 1 мин.
1. Организационный момент
(Подготовка учащихся к работе на основном этапе урока).
Добрый день! Ребята, сегодня у нас гости. Я рада всех видеть и каждому желаю хорошего настроения, а оно начинается с улыбки.
Когда мы улыбаемся,
Мы самоисцеляемся
И силой наполняется
Дарующий успех.
Поработаем, ребята, сегодня для ума и души, соприкоснемся с великой тайной.
2. Актуализация
Эйнштейн сказал «Самое прекрасное и глубокое из достигнутых чувств - это ощущение тайны, ибо в нем - источник истинной науки» (на доске).
О нашей тайне можно сказать: первобытные люди знали о нем и применяли в практических целях. Имя тайны вы назовете сами, если ответите на вопросы кроссворда. Знания, полученные на предыдущих уроках, помогут вам в этом.
Учитель. Отгадываем кроссворд (слайд 1).
- Единица силы. (Ньютон)
- Явление сохранения скорости тела при отсутствии действия на него других тел. (Инерция)
- Сила, с которой тело вследствие притяжения к Земле действует на опору или подвес. (Вес)
- Прибор для измерения силы. (Динамометр)
- Физическая величина, характеризующая действие тел друг на друга. (Сила)
- Мельчайшая частица вещества. (Молекула)
3. Изучение нового материала
Учитель. Итак, мы с вами узнали имя тайны – трение. Это слово знакомо каждому из нас и с ним обычно связано представление о чем-то замедляющем, тормозящем движении. Эта связь нам подсказана повседневным опытом. О силе трения и пойдет речь на сегодняшнем уроке.
Каждому из вас ребята, выдан «путеводитель по уроку», где основные моменты урока будем записывать в виде опорного конспекта.
Итак, записываем тему урока «Сила трения» (слайд 2).
Скажите, какие силы вам уже известны?
Учащиеся. Сила тяжести, вес, сила упругости, сила всемирного тяготения.
Учитель. От чего зависит результат действия силы?
Учащиеся. Зависит от того, куда приложена, куда направлена, и какое имеет значении.
Учитель. Верно. Так, результат действия силы трения также зависит от того, к какому телу приложена эта сила и куда направлена и какое имеет значение. Цель нашего урока и будет состоять в том, чтобы показать это.
Учитель (слайд 3). Первые исследования трения были проведены великим итальянским ученым Леонардо да Винчи в 1500 году, но его работы не были опубликованы. Законы физики независимо открыл французский ученый Шарль Кулон в 1785 году.
Что препятствует, мешает движению?
Представь себе, что ты катаешься на велосипеде. Вот ты разогнался, а затем перестал крутить педали. Какое-то время велосипед еще продолжает двигаться, а затем останавливается. Почему? Что мешает ему катиться бесконечно?
Во-первых, сопротивление воздуха. Оно мешает любому движению. Это сопротивление ты и сам ощущаешь, когда катаешься на коньках или спускаешься с горки на санках.
Во-вторых, свободному движению велосипеда препятствует дорога, по которой он катит. Все ее шероховатости, неровности тормозят движение, снижают скорость.
При перемещении одного тела по поверхности другого всегда возникает сопротивление. Его называют трением (слайд 4).
Трение - сложное явление природы. Его изучает особая наука - трибология (от греч. языка «трибос» - трение) (слайд 5, визг тормозов).
Учитель. Что произошло со скоростью грузовика?
Учащиеся. Она изменилась.
Учитель. Почему изменилась его скорость?
Учащиеся. На него подействовала сила.
Учитель. И куда же она направлена?
Учащиеся. Против движения.
Учитель. Почему вы так считаете?
Учащиеся. Если бы сила была направлена в сторону движения, то скорость грузовика возрастала бы. А так как скорость уменьшается, значит, сила направлена против движения.
Учитель. Запишем определение силы трения (слайд 6).
Сила, возникающая при движении одного тела по поверхности другого, приложена к движущемуся телу и направлена против движения.
В чем причина трения? Проверим на опыте.
Опыт 1. В группах.
Попробуйте нарисовать
какую-нибудь линию на листе бумаги и на стекле. Что вы наблюдаете? Выясните в
чем дело?
(Ребята обсуждают. На листе бумаги остается след от
карандаша, а на стекле нет. Ребята рассматривают в лупу поверхности,
делают вывод- поверхность бумаги шероховатая, а у стекла нет.)
Итак, первая причина -
шероховатости.
Опыт 2.
А если прижать 2 стеклышка и
попробовать перемещать одно относительно другого. Почему трудно?
Вещество состоит из молекул. Они
притягиваются друг к другу. Поэтому трудно.
Вторая причина - взаимное
притяжение молекул (слайд5).
(Слайд 6)
Графическое изображение силы (слайд 7).
Измерение силы трения - Динамометром при равномерном движении (показ демонстрации) (слайд 8).
Виды трения
- трение скольжения, (слайд 9),
- трение качения, (слайд 10),
- трение покоя (слайд 11).
Стихотворение о трении (слайд 12).
Что такое, что такое
Сила трения покоя?
Если ты стоишь спокойно,
Вертикально на земле
Сила трения покоя,
Очевидно на нуле.
За веревку тянут двое,
Ты стоишь пока, и вот
Сила трения покоя,
Потихонечку растет.
Вот достигла сила тренья,
µ на N произведения
И под действием всех сил
Ты по полу заскользил.
Самая большая сила трения покоя. Самая маленькая - качения. Ведь не зря чаще всего с парт падают ручки и карандаши. Катить всегда легче, чем тащить. Когда-то властелины древнего Египта, фараоны стоили свои усыпальницы. Камни для постройки свозились от берега Нила на громадных санях по каменным дорогам. Сани тащили сотни рабов. Позже изобретение колеса стало величайшим событием. Это позволило создать колесницы, кареты, велосипеды, машины, что нам намного облегчило жизнь (слайды 13-16).
Сообщение (слайд 17)
Но, может быть, не всем известны некоторые технические подробности создания памятника великому организатору государства Российского.
Для пьедестала памятника подготовили монолитную гранитную глыбу весом 80 тыс. пудов, т. е. более тысячи тонн! И доставили её из деревни Лахти, что на берегу Финского залива, в Петербург. Как же в XVIII веке, не имея ни мощных тягачей, ни подъёмных кранов, люди смогли совершить такое чудо?
Обнаружена эта глыба была местным
крестьянином Вишняковым. Глыбу назвали Гром – камнем, так как в него однажды
ударила молния, отбив большой осколок. Около
Особенности силы трения скольжения (слайд 19).
Работа в группах. Каждая группа получает карточки с заданиями, необходимое оборудование. Дается время. Ребята проводят эксперимент, делают выводы. Каждая группа на доске записывают результат опыта.
Сила трения скольжения (слайд 19):
- меньше веса тела
- больше силы трения качения
- зависит от рода трущихся поверхностей
- не зависит от площади трущихся поверхностей
- с увеличением силы давления растет
Вредные свойства трения и как с ними бороться
Почему изнашивается обувь? Почему стираются шины автомобилей? Почему выходят из строя трущиеся детали станков и машин? Ответ на эти вопросы один – виновато трение.
Оси колес железнодорожных вагонов вращаются в подшипниках, расположенных в металлических коробках под вагонами - буксах. Вы наверно видели, как на остановках осмотрщик вагонов пробует буксы рукой - не перегрелись ли? Если нужно, подливает масло.
Как можно уменьшить трение?
Способы уменьшения трения (слайд 20).
Один способ вы знаете. Сделать трущиеся поверхности более гладкими, ровными. другой - применить смазку. Еще наши предки заметили, что тащить лодку по воде гораздо легче, чем по суше. Так родилась идея использовать для снижения трения различные жидкости. В дошедших до нас из глубины веков опорах колодезных воротов и дверей храмов найдены следы оливкового масла. Значит, смазка применялась не одну тысячу лет. Она уменьшает трение сухих поверхностей примерно в сто раз. Вот, почему одна треть аварий происходит в плохую погоду, когда резко ухудшается сцепление колес автомобиля с дорогой, «смазанной» дождем или снегом. Ученые и инженеры разрабатывают различные рецепты смазок, причем не только жидких, но и твердых. Одна из таких смазок – графит. Да, да! Тот самый графит, который есть в ваших карандашах. Графит в качестве смазки одним из первых применил наш соотечественник, известный изобретатель-самоучка Иван Петрович Кулибин (слайд 21). Он создал много замечательных вещей (слайды 22-24).
Проект одноарочного моста через Неву. Часы, не только показывающие время, но и разыгрывающие под музыку целое представление. (Они хранятся в Эрмитаже). Судно, которое могло плыть против течения. И многое другое. Для престарелой императрицы Екатерины II, когда ей стало тяжело подниматься по лестницам зимнего дворца, он сконструировал кресло-лифт. В качестве смазки Кулибин применил графит.
Трение можно уменьшить, заменив трение скольжения трением качения. Для этого используют колеса и всевозможные подшипники (слайд 25).
Шариковые подшипники вам хорошо известны. Их много в велосипеде. Если внутри подшипника находятся не шарики, а цилиндрики, он называется роликовым. Подшипник с очень тонкими цилиндриками называется игольчатым.
Далее следует сообщение «Развитие подшипниковой промышленности в СССР» примерно такого содержания.
В 1896 г. Был изобретён шариковый подшипник и впервые применён в велосипеде.
В настоящее время в любой машине, в любом станке имеются подшипники, да не один, а целые десятки, например, в автомобиле «Волга» установлено 37 подшипников (16 шариковых и 21 роликовый), в тракторе ДТ-54 их 81 (49 шариковых и 32 роликовых), а в кукурузоуборочном комбайне КУ-2 – 108! Можно себе представить, какое огромное количество подшипников требуется современной промышленности и транспорту!
В дореволюционной России не было своей шарикоподшипниковой промышленности. Подшипники покупали за границей, главным образом Швеции. В 1916 г. Шведские инженеры начали строить в Москве первый в России подшипниковый завод, на котором должны были изготавливать только кольца к подшипникам и производить сборку. Основная же деталь – шарики – была привозной. Производительность завода была очень низка: в 1929 г. завод выпустил всего 250 тыс. штук; а так как потребность в подшипниках была велика, то в том же году пришлось ввезти их из–за границы на 60 млн. золотых рублей. Впоследствии, после реконструкции, этот завод стал Вторым государственным подшипниковым заводов. А первым в Москве на голом пустыре. В начале здесь были забиты первые колышки, отметившие границы будущего завода, а уже через год, в январе 1932 г., завертелся первый советский шарикоподшипник, изготовленный на новом, ещё полностью не достроенном заводе. В 1935 г. в нашей стране было произведено 19,3 млн. штук подшипников, а сейчас наша промышленность даёт их сотни миллионов ежегодно. Подшипниковые заводы есть в Куйбышеве, Саратове, Свердловске, Томске, Ижевске и Вологде. Вологодский государственный подшипниковый завод выпускает 100 млн. штук подшипников.
Показ видеофрагмента «Подшипники».
Полезные свойства вредного трения (слайд 26).
Чтобы зимой повысить сцепление колес автомобиля, ее посыпают песком, а колеса меняют на зимние шины. Иногда, для проходимости автомобиля по грязи на колеса одевают цепи.
Сообщение «Сила трения в природе» (слайд 27)
Без трения покоя ни люди, ни животные не могли бы ходить по земле, так как при ходьбе мы отталкиваемся ногами от земли. У многих растений и животных имеются различные органы, служащие для хватания (усики растений, хобот слона, цепкие хвосты лазающих животных.) Среди живых организмов распространены приспособления (шерсть, щетина, чешуйки, шипы, расположенные наклонно к поверхности), благодаря которым трение получается малым при движении в одном направлении и большим в противоположном. На этом принципе основано движение дождевого червя. Щетинки, направленные назад, свободно пропускают тело червя вперед, но тормозят назад. Необходимым условием перемещения является надежное сцепление между движущимся телом и опорой. Сцепление достигается либо заостреньями на конечностях, либо мелкими неровностями. Необходимо значительное трение и для хватательных органов. Интересна их форма: это либо щипцы, захватывающие предмет с двух сторон, либо тяжи, огибающие его.
Жизнь без трения
Не будь трения, мы не могли бы ходить по земле. Чтобы идти, надо от чего-то отталкиваться. Трение позволяет это делать. Отсутствуй трение, мы не могли бы не только ходить, но и бегать и ползать. Не могли бы ездить на автомобиле. Нам нечего было бы носить - нитки в ткани держатся силами трения. Даже наша планета имела бы совсем другой вид. Не будь трения еще неизвестно, как бы пошло развитие нашей цивилизации. Ведь вы, знаете, что первобытные люди добывали огонь трением. Таким образом, трение не только вредно, но и полезно. Без него была бы просто невозможна жизнь на Земле.
4. Подведение итогов
Рефлексия. Делаем вывод о том, что мы сегодня узнали нового, интересного на уроке.
5. Домашнее задание
Написать сочинение по теме «Сила трения» (Приложение 4). Перед этим зачитываю лучшие сочинения стихи, сказки о трении прошлых лет.
Литература
- В. Лишевский. Почему лед скользкий? – М.: Малыш,1989.
- Перышкин А. В.Физика: учеб. для 7 кл. общеобразоват. учреждений / А.В. Пёрышкин. М.: - Дрофа, 2005.
- Энциклопедия для детей. Том 16. Физика. Ч.1. Биография физики. Путешествие в глубь материи. Механическая картина мира / Глав. ред. В.А. Воеводин. – М.: Аванта+, 2002. – 448 с.: ил.
- Иванов А.С., Проказа А.Т. Мир механики и техники: Кн. для учащихся. – М.: Просвещение, 1993. – 223 с.: ил.
- С.А. Королёва Сила трения: открытый урок изучения нового материала, 7-й класс // Физика (приложение к газете «Первое сентября»). – 2007. - №21. – с. 7-10.