Цель:
- формирование умения применения теоретических знаний, полученных в ходе изучения раздела “Механика” к решению практических задач по измерению коэффициента трения различными способами.
Задачи:
- формирование умения самостоятельного поиска решения практической задачи;
- развивать умение переносить знания в новые ситуации, использовать подручные средства для проведения эксперимента;
- воспитание личностных качеств, обеспечивающих успешность творческой деятельности (наблюдательность, интуиция, сообразительность, самостоятельность).
Оборудование: брусок с одинаковыми поверхностями, дощечка, динамометр, измерительная линейка (можно две), два одинаковых карандаша, грузы. Один комплект на двоих учащихся.
Форма урока: решение практических задач.
Место: после изучения раздела “Механика”
Уровень подготовки обучающихся:
- А – базовый уровень;
- Б – профильный уровень;
- В – профильный уровень (элективное, факультативное занятие или сдвоенный урок).
Ход урока
Учащимся предлагаются задания[1] по измерению коэффициента трения. Степень самостоятельности в работе, помощь учителя в процессе выполнения задания, объем и темп работы зависит от уровня подготовки обучающихся.
| Уровень сложности задания. | |||||
| А | Б | В | |||
| 1. | Дано: брусок, дощечка, динамометр,
грузы. С помощью динамометра добиться равномерного движения бруска по горизонтально расположенной дощечке (традиционный вариант лабораторной работы). Сделать один опыт, грузы использовать для увеличения прижимающей силы.
|
||||
| Измерить динамометром – силу трения,
прижимающую силу. Вычислить коэффициент трения
|
Заметить разницу показаний динамометра в момент начала движения и при дальнейшем движении, с учётом этого оценить коэффициент трения покоя максимальный и коэффициент трения скольжения. | Сравнить коэффициент максимального
трения покоя и коэффициент трения скольжения.
Сделать оценку погрешностей измерений.
|
|||
| 2. | Дано: брусок, дощечка,
измерительные линейки Учащимися изучен ранее
вопрос “Движение тела по наклонной плоскости”.
При рассмотрении различных условий движения
было получено, что коэффициент трения равен
тангенсу угла наклона плоскости, если тело
соскальзывает равномерно.
|
||||
| Используя последнее утверждение, с
помощью имеющихся приборов найти коэффициент
трения.
|
Можно заметить, что при постукивании
брусок начинает скользить при меньшем угле
наклона, что объясняется отличием коэффициента
трения покоя от коэффициента трения скольжения.
Используя эти факты измерить  и  |
Измерить коэффициенты трения покоя и
скольжения и оценить погрешности измерений.
|
|||
| 3. | Дано: брусок, дощечка и
измерительная линейка, карандаш. Определить
коэффициент трения бруска о стол методом
переворота бруска. Если действовать по линии КL силой, параллельной поверхности стола (например, карандашом), постепенно перемещая точку приложения силы от К к L. Если действовать вблизи точки К, то брусок движется поступательно, если вблизи точки L, то он опрокинется.
|
||||
| Найти такую точку приложения силы,
когда наблюдается переход от поступательного
движения к опрокидыванию. При этом
|
Сравнить полученное значение коэффициента трения покоя с коэффициентом трения скольжения определённым в предыдущем задание или измерить заново. Не меняя положения бруска повторить измерение с помощью динамометра, точку приложения взять ниже найденной точки. | Измерить коэффициенты трения покоя и
скольжения и оценить погрешности измерений.
|
|||
| 4. | Дано: деревянная линейка и два
одинаковых карандаша. Определить отношение коэффициента трения покоя к коэффициенту трения скольжения линейки по карандашу. (Задание больше подходит для факультативного занятия или как дополнительное)
|
||||
| Положить линейку на карандаши и
одновременно сдвигать карандаши. Можно заметить,
сначала скользит один карандаш, а другой
покоиться, затем наоборот. Рассмотрим силы,
действующие на карандаш в момент смены движения
|
|||||
получаем 
По итогам выполнения всех экспериментов составляется таблица (уровень А – без учёта погрешностей).
 |
 |
 |
 |
 |
 |
|
| 1. | ||||||
| 2. | ||||||
| 3. |
Домашнее задание.
На основании полученных результатов дайте ответы на следующие вопросы:
- каков интервал значений, в который попадают полученные измерения?
- какой метод, на ваш взгляд, даёт более точные результаты? Почему?
- в чём причина расхождений измерений?
- какой метод оказался наиболее интересным? Почему?
- в чём причина разных значений коэффициента трения покоя и трения скольжения?
- как ещё можно измерить коэффициент трения?
Подсказкой для последнего вопроса могут послужить задачи, решаемые в различных темах. Например:
1. (3.202 [2]) По плоскости с углом наклона 
= 45° соскальзывает шайба
и в конце спуска упруго ударяется о стенку,
перпендикулярную наклонной плоскости. На какую
высоту h снова поднимется шайба по плоскости,
если первоначально она находилась на высоте H = 0,6
м? Коэффициент трения шайбы о плоскость 
= 0,2
2. (384 [3]) С горки высотой h = 2 м и основанием b =5 м съезжают санки, которые останавливаются, пройдя горизонтальный путь S = 35 м от основания горки. Найти коэффициент трения, считая его одинаковым на всём пути. Определить подобным способом на опыте коэффициент трения, например, между спичечным коробком и ученической линейкой.
Литература
- Кабардин О.Ф., Орлов В.А. Экспериментальные задания по физике. 9–11 классы: учебное пособие для учащихся общеобразовательных учреждений. – М.: Вербум – М, – 208 с.
- Физика: 3800 задач для школьников и поступающих в вузы / Авт. – сост. Н.В. Турчина, Л.И. Рудакова, О.И. Суров и др. – М.: Дрофа, 2000. – 672 с.: ил. – (Большая библиотека “Дрофы”).
- Рымкевич А.П. Задачник. 10–11 кл.: пособие для общеобразоват. учреждений / А.П. Рымкевич. – 10-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2006. – 188, [4] с.: ил. – (Задачники “Дрофы”).