Урок физики по теме "Сила трения". 10-й класс

Разделы: Физика

Класс: 10

Цель: ввести понятие внешнего и внутреннего трения, повторить причины возникновения трения, познакомить с различными видами трения (покоя, скольжения, качения), прививать навыки работы с приборами; учить ребят самостоятельно делать выводы из опытов; воспитывать самостоятельность, аккуратность; поддерживать и развивать интерес к предмету.

Ход урока

Деятельность учителя Деятельность учеников
1. Организационный момент – 1 мин.  
2. Вступление – 4мин.
Для того чтобы перейти к новой теме, я предлагаю вам разгадать кроссворд, в котором и зашифровано то, с чем мы познакомимся на сегодняшнем уроке. Смотрят на доску, слушают вопросы, отвечают на них.

Один человек у доски записывает ответы.
ВОПРОСЫ К КРОССВОРДУ:  
1) Как называется тело, движущееся по орбите вокруг Земли?
? Какую скорость необходимо сообщить телу, чтобы оно вышло на круговую орбиту вокруг Земли, стартуя вертикально вверх?		 СПУТНИК

1-ую космическую,
v ≈ 8 км/с.
2) Состояние, которое испытывают на себе космонавты в момент старта с Земли?
? В какой точке «мёртвой петли» – верхней или нижней, испытывает перегрузку лётчик и почему?		 ПЕРЕГРУЗКА.

В нижней.
a ↑↓ q
3) Как называется состояние, в котором находится тело в свободном падении?
? Можно ли сказать, что в этот момент масса тела стала = 0?		 НЕВЕСОМОСТЬ.
Нет, только вес, т.к. тело движется только под действием силы тяжести,
a=q
4) В каких единицах измеряется сила?
? Сколько законов Ньютона мы изучили?		 В НЬЮТОНАХ.
3 + закон всемирного тяготения.
5) Как называется прибор для измерения силы?
? Какие силы мы уже умеем измерять динамометром?		 ДИНАМОМЕТР.
Fт, P, Fу.
6) Как называется сила, с которой тело, вследствие своего притяжения к земле, действует на опору или подвес?
? Всегда ли вес равен силе тяжести?		 ВЕС.

Нет, P=Fт, если v=0 или
v=const
P>Fт, если a ↑↓ q;
P<Fт, если a ↑↑ q;
P=0, если a=q
7) Какое слово получилось у нас в выделенных клетках? ТРЕНИЕ.
3. Объяснение – 35 мин.
Итак, тема нашего урока «Внешнее трение». Сегодня мы поговорим с вами о силе трения.

? Как вы думаете, когда возникает трение, а значит и появляется сила трения?

Верно. Сила трения возникает при взаимодействии соприкасающихся тел. Запишем определение:
Силой внешнего трения называют силу взаимодействия соприкасающихся поверхностей двух тел.

? Как вы думаете, а почему «силой внешнего трения»?

 Записывают в тетрадях: «Внешнее трение».

Когда тела трутся друг о друга.

Взаимодействие → сила.
Записывают определение
? Как вы думаете, а почему «силой внешнего трения»? Потому что есть ещё и внутреннее.
ОПЫТ:

а)

 Делают краткие записи в схеме как на доске.
? Почему брусок в случае 1) не падает?
Поверхности столов, полы всегда немного наклонены (шарик). Почему предметы не падают с них?		 Его удерживает какая-то сила.
б)

Почему брусок не движется, хотя динамометр показывает наличие силы тяги?
в)

 На брусок по 1 закону Ньютона действует ещё одна сила, направленная против Fтяги.
Почему при приближении магнита гвоздь не постепенно к нему притягивается, а рывком? Какая-то сила удерживала гвоздь в неподвижном состоянии.
ВЫВОД: Это и есть сила трения покоя.
Она возникает между неподвижными телами (стол – брусок).
? От чего зависит Fтр. покоя? Обратимся к личному опыту.
? Что нужно сделать, чтобы передвинуть тяжёлый большой шкаф с одеждой с одного места на другое?
Верно, нужно уменьшить вес шкафа, который по другому называют силой нормального давления, и который равен по 3 закону Ньютона силе реакции опоры N. Значит…
? А от чего ещё зависит Fтр. покоя?
? Где легче сдвинуть санки с места – на снегу или на асфальте?
Значит…

Вынуть всё из него!

Fтр. покоя ~ N

На снегу.
Зависимость от материала поверхностей характеризуется µ 0 – коэффициентом трения покоя. Fтр. покоя зависит от материала соприкасающихся поверхностей.
Fтр. покоя ~ µ 0
Значит в общем случае…
Каков же физический смысл силы трения покоя?
Fтр. покоя препятствует началу движения (удерживает предметы на наклонной и горизонтальной поверхности), но является причиной ускорения!
? Для чего спортивную обувь бегунов снабжают шипами?
ПРИМЕР: При ходьбе подошва не скользит назад, следовательно, трение покоя между ней и опорой сообщает нам ускорение.		 Fтр. покоя = µ 0*N
ОПЫТ:

Продолжаем тянуть, Fтр. покоя достигает max значения, и брусок трогается с места, в этот момент динамометр показывает чуть меньшую силу. Брусок скользит.
Возникла сила трения скольжения.
(Смотри график).

  
Теперь нам нужно выяснить, а от чего зависит сила трения скольжения?
На протяжении 5 веков учёные всего мира ищут ответы на этот вопрос, проводя огромное количество опытов. Результаты опытов различны. Поэтому учёные спорят. И вам сегодня выпала возможность поучаствовать в разрешении этого спора. А началось всё в 1500 году. (о Леонардо да Винчи и т.д.)		 При скольжении 1 тела по поверхности другого, противоположно направлению перемещения
Fтр.ск.≤ Fтр.пок. max
Год Имя учёного Зависимость модуля силы трения скольжения
от площади соприкасающихся тел от материала от нагрузки от относ. скорости движения трущихся поверхностей тел от степени шероховатости поверхности
1500 Леонардо да Винчи – – + – +
1699 Амонтон – – + + –
1748 Леонард Эйлер – – + + +
1779 Кулон + + + + +
2002 Ваше имя          
ХХI век   – + + + +

Сравним ваши результаты с тем, что сейчас считают современные учёные о силе трения скольжения.

 МУЗЫКА – 5 минут.
Фронтальный опыт:
Измерение силы трения
1) брусок по деревянной линейке;
2) брусок меньшей гранью по деревянной линейке;
3) брусок по бумаге;
4) брусок с грузом по деревянной линейке;
5) брусок по столу с большей скоростью;
6) брусок по деревянной линейке неполированной гранью.
Итак, запишем в нашу схему то, что подтверждено большинством опытов.
Физический смысл силы трения скольжения – препятствовать движению. Значит, если уменьшить силу трения скольжения, то тело будет лучше двигаться?		 Fтр.с.~N
Fтр.с.~ µ с
Fтр.с.= µ с ·N
µ с <1 (µ с = Fтр.с./N)
Fтр.с. – препятствует движению.
? Для чего смазывают детали механизмов, трущиеся друг о друга? Чтобы < Fтр.с.
? Для чего смазывают лыжи спортсмены?

Обратите внимание, иногда для облегчения движения, нужно увеличить силу трения скольжения

Ваши примеры…

Так как сила трения зависит от материала соприкасающихся тел, т.е. от коэффициента трения, то коэффициент трения скольжения заносят в специальную таблицу и в случае, когда нужно увеличить трение, используют материалы с >µ с , а для уменьшения – с < µ с. Соприкасающиеся пары поверхностей при этом делят на 2 группы: фрикционные (имеющие большой µ с до 0,5– 0,6) и антифрикционные (имеющие малый µ с 0,12-0,15)

 Чтобы < Fтр.с. или > Fтр.с.
→ увеличить сцепление с поверхностью (если сырая погода!)
Где вы могли встретить понятие «фрикционная передача»?

ОПЫТ С КАРАНДАШОМ:

 Ременная – в машинах и механизмах (швейная, например).
Иногда, для уменьшения трения поверхностей при соприкосновении между ними вставляют шарики или ролики, тем самым заменяя трение скольжения трением качения. Когда оно возникает? Трение качения возникает при качении одного тела по поверхности другого.
Опыты показывают, что зависит Fтр.кач. от тех же причин, а ещё от радиуса колеса (цилиндра).

(Часто Fтр.ск. заменяют Fтр.кач. – подшипники).

Зная, от чего зависит тот или иной вид трения, можно его уменьшить или увеличить.

 Fтр.кач. < Fтр.ск.
Fтр.кач. ~ N
Fтр.кач. ~ 1/R
Чем < R, тем > соприкосн.
Fтр.кач. = µ к ·(N/R) –
1781г. Кулон
µ к= (Fтр.к.·R)/N
[µ к] = 1м
? Так полезно трение или вредно?

Сила трения – очень важная сила, вездесущая, иногда вредная, но необходимая.

 Полезно,……
Вредно,…..
Итак, мы закончили знакомство с 3 видами внешнего трения. Давайте вернёмся к причине возникновения трения.

 Записывают, зарисовывают.
1. Неровности поверхностей?

Почему трудно двигать стекло по стеклу (показать), хотя поверхности очень гладкие?

2. Притяжение молекул соприкасающихся тел.

Природа сил трения сложна и до конца не изучена.

ТРЕНИЕ – ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СИЛА!

 Близко молекулы соприкасающихся тел – притяжение.
3. Закрепление – 5 мин.

Давайте ещё раз повторим,
а) когда возникает сила трения?
б) как она направлена?

в) по направлению движения или противоположно ему?

 При соприкосновении тел.

Вдоль поверхности соприкосновения (а не ┴, как Fупр!)

Против движения.
4. Домашнее задание: §§ 36-38, №2 из упр.7.  
5. Тест-проверка ((см. Приложение 1)