Предметные.
- Выяснить природу силы трения на основе примеров из жизни.
- От чего зависит сила трения (трения покоя, скольжения, качения) на основе экспериментальных опытов.
- Выяснить полезное и вредное проявление силы трения.
- Рассмотреть примеры проявление силы трения в природе и жизнедеятельности человека.
- Обобщить и закрепить полученные знания о силе трения.
- Продолжить развитие умения наблюдать, делать выводы, готовить сообщения и опыты.
Метапредметные.
В познавательной деятельности.
- Умение различать факт, мнение, доказательство, гипотезу.
- Исследовать несложные практические ситуации, выдвижение предположений, понимание необходимости их проверки на практике.
В информационно-коммуникативной деятельности.
- Умение вступать в речевое общение, участвовать в диалоге (понимать точку зрения собеседника, признавать право на иное мнение).
- Отражать в устной и письменной форме результаты своей деятельности.
- Формирование умений воспринимать, перерабатывать и предъявлять информацию в словесной, образной, символической формах.
- Развитие монологической и диалогической речи, умения выражать свои мысли и способности выслушивать собеседника, понимать его точку зрения, признавать право другого человека на иное мнение.
В рефлексивной деятельности.
- Постановка целей, планирование, самоконтроль и оценка результатов своей деятельности.
- Формирование умений работать в группе, представлять и отстаивать свои взгляды и убеждения, вести дискуссию.
- Поиск и устранение причин возникших трудностей.
- Осознанное определение сферы своих интересов и возможностей.
- Владение умениями совместной деятельности: согласование и координация деятельности с другими ее участниками.
- Объективное оценивание своего вклада в решение общих задач коллектива.
Личностные.
- Стимулировать способность иметь собственные мнения.
- Сделать учебу такой интересной, полезной и увлекательной, чтобы хотелось продолжать учиться и после окончания школы
- Выработать уверенность во взаимоотношениях с людьми и научиться ничего не принимать на веру.
- Самостоятельно приобретать новые знания и практические умения.
Оборудование: деревянный брусок, набор грузов, динамометр, книга, карандаши, сосуд с водой, таблица, компьютерная презентация “Сила трения”, рабочая тетрадь ученика, компьютер, проектор.
Демонстрационный эксперимент.
| Демонстрации: | Оборудование: |
| Демонстрация силы трения покоя | Книга, карандаш |
| Демонстрация силы трения скольжения | Брусок, набор грузов, динамометр |
| Демонстрация силы трения качения | Брусок, набор грузов, динамометр, 2карандаша |
Ход урока
1. Организационный момент
Класс заранее делиться на 3 группы: “теоретики” “исследователи”, “наблюдатели”.
Каждая группа учащиеся готовит небольшие сообщения, опыты, наблюдения.
2. Организация восприятия новой информации
Учитель: Первые исследования трения проведены великим итальянцем ученым Леонардо да Винчи, более 400 лет назад, но его работы не были опубликованы. Законы трения открыли французские ученые Гильом Амонтон (1699) и Шарль Огюстен Кулон (1785). Сегодня мы с вами проведем небольшие исследования, найдем ответы на основные вопросы: “Какова природа силы трения? Каковы ее виды и от чего она зависит? Где проявляется сила трения?”
Эпиграф к нашему уроку: “В механике примеры учат не меньше, чем правила.” И. Ньютон.
3. Изучение нового материала
Учитель: “Ребята! На нашем уроке каждый из вас может задать вопрос, показать опыт , получить на поставленный вопрос ответ, я вам буду помогать в этом. Все вопросы, таблица и слайды будут показаны на экране. Основные формулы и выводы вы запишите в рабочей тетраде. Приступаем к исследованию силы трения.
Выступления группы учащихся “Исследователи”.
Эксперимент №1
Поставили книгу наклонно, положили на нее карандаш. Положим карандаш вдоль наклона, карандаш остается на месте. Почему?
Отвечает группа “Теоретиков”.
Причина состоит в шероховатости книги и карандаша. Она незаметна на ощупь. Бесчисленные выступы цепляются друг за друга, деформируются, и не дают книге или грузу скользить. Сила трения покоя вызвана теми же силами взаимодействия молекул, что и обычная сила упругости. При скольжении происходит разрыв молекулярных связей. Шлифовка снижает силу трения, но не беспредельно. При увеличении гладкости сила трения начнет расти по мере сглаживания поверхности, сближаются всё теснее и на расстояниях соизмеримых с размерами молекул начинают действовать силы молекулярного притяжения.
Слово предоставляется группе “Исследователей”.
Эксперимент №2
Возьмем брусок и начнем его тянуть с помощью динамометра. Брусок остается на месте. Почему?
Отвечает группа “Теоретиков”.
Приложенная к бруску сила компенсируется другой силой, равной по модулю, но противоположно направленной. Это сила трения покоя. Если сила, приложенная к бруску, превысит максимальную силу трения покоя, то брусок начнет двигаться.
Эксперимент № 3
На брусок положили груз и начали тянуть. Что мы видим? Модуль силы трения покоя увеличился. Увеличился вес бруска, увеличилась сила реакции опоры. Когда тело начинает скользит по поверхности другого тела, на него тоже действует сила трения – сила трения скольжения. Измерим силу трения скольжения.
Вопрос: От чего зависит сила трения?
Предоставим слово “Теоретикам”.
Сила трения, возникающая при движении одного тела по поверхность другого тела, называется силой трения скольжения. Эта сила направлена против движения и чуть больше по модулю силы трения покоя. Сила трения скольжения пропорциональна силе нормального давления, но по третьему закону Ньютона сила нормального давления равна силе реакции опоры P=N.
Значит Fтр = µ|N|, где µ - коэффициент трения.
Учитель: Ребята! Как “экспериментаторы” так и “теоретика” привели свои доказательства о причинах возникновения силы трения и от чего она зависит?” Но есть еще маленький коэффициент пропорциональности, связывающий силу трения и силу реакции опоры.
Вопрос: От чего зависит коэффициент трения?
Слово предоставляется “Наблюдателям”.
Коэффициент трения характеризует не тело, на которое действует сила трения, а два тела, трущиеся друг о друга. Значение коэффициента трения зависит:
- от того из каких материалов сделаны оба тела;
- как обработана их поверхность;
- от относительной скорости тела.
Но коэффициент трения не зависит от площади соприкасающихся поверхностей, хотя об этом был спор, который длился без малого 100 лет.
Таблица коэффициентов трения покоя и скольжения для некоторых пар материалов
| Материал | µ (покоя) | µ |
| Сталь - лед | 0,1 | 0,05 |
| Автошина - лед | 0,3 | 0,02 |
| Резина - асфальт | 0,6 | 0,4 |
| Автошина – мокрый бетон | 0,7 | 0,5 |
| Автошина – сухой бетон | 1,0 | 0,8 |
| Обувь альпиниста | 1,0 | 0,8 |
Из таблицы видно, что коэффициент трения покоя больше коэффициента трения скольжения, значит сила трения покоя больше силы трения скольжения.
Приведенные в таблице коэффициенты трения относятся к несмазанным поверхностям. Смазка изменяет силу трения. Когда твердое тело движется, соприкасаясь с жидкостью или газом, то возникает сила, параллельная поверхности соприкосновения и направленная против движения. Эту силу называют силой жидкого трения или силой сопротивления. Сила жидкого трения меньше чем сила сухого трения.
Например опыт:
Деревянный брусок легче привести в движение на поверхности воды, чем на поверхности стола. Именно поэтому смазка уменьшает силу трения между твердыми телами – трение перестает быть сухим. В жидкости и газе нет силы трения покоя.Сила жидкого трения (сила сопротивления) зависит не только от направления движения тела, но и от значения скорости. При небольших скоростях сила сопротивления пропорционально скорости:
Fсопр = β v
а при больших скоростях она пропорциональна уже квадрату скорости:
Fсопр. = β v2
Где β – коэффициент сопротивления, который зависит от формы тела. Форма тела, при которой сила сопротивления мала, называют обтекаемой формой. Самолетам, подводным лодкам, снарядам, пулям, движущимся с большими скоростями в воздухе или в воде, стараются придать обтекаемую форму. Это помогает уменьшить силу сопротивления.
Учитель: “Но если сила трения так всемогуща и встречается повсюду, то, где в природе проявляется сила трения?”
Слово “Наблюдателям”.
Для хватательных органов необходимо значительное трения: это либо щипцы, захватывающие предмет с двух сторон (клешни у рака, кисти рук у человека, лапы у птиц) либо тяжи, огибающие его (хобот у слона, тело змеи). В руке сочетается действие щипцов и полный охват: мягкая кожа ладони хорошо сцепляется с широковатыми предметами, которые надо удержать. У многих растений и животных имеются различные органы, служащие для хватания: усики растений (вьюн, виноград), цепкие хвосты лазающих животных (обезьян). Все они имеют форму, удобную для навивания и шероховатую поверхность для увеличения трения. Для уменьшения силы сопротивления в воде многие рыбы и животные имеют обтекаемую форму, при этом достигают большой скорости движения, например, скорость голубой акулы около 36 км/ч.
Такую скорость рыба может развивать благодаря обтекаемой форме тела, конфигурации головы, обуславливающей малое лобовое сопротивление. Дельфины могут двигаться в воде без особых усилий и с большей скоростью.
Кожа дельфина состоит из двух слоев – внешнего, чрезвычайно эластичного, толщиной 1.5 мм, и внутреннего, плотного толщиной 4 мм. Между этими слоями имеются выросты или шипы. Ниже расположены густо сплетенные волокна, пространство между которыми в несколько сантиметров заполнено жиром. Кроме того, на коже дельфина постоянно имеется тонкий слой специальной “смазки”, вырабатываемой особыми железами. Благодаря этому уменьшается сила трения о воду и дельфин достигает скорости 60 км/ч. Мелкие морские рыбки ходят стайками, похожими по форме на каплю, при этом сопротивление воды движению стайки наименьшие.
Учитель: “А для человека важна сила трения? Кто ответит?”
Слово – наблюдателям:
Благодаря ей мы можем ходить, лежать, стоять, принимать пищу, держать предметы в руках, то есть жить той жизнью, к которой мы привыкли.
Учитель: “Ребята! А есть ли еще не известная нам сила трения?
А если одно тело не скользит, а катится по поверхности другого тела?”.
Слово предоставляется “Исследователям”.
Эксперимент № 3:
Возьмем деревянный брусок, нагруженный 2 грузиками, подложим под брусок 2 карандаша. К бруску прикрепим динамометр и начнем тянуть. Тело будет катиться, а не скользить, возникающее при этом трение называют трением качения. Измерим силу трения качения.
Вопрос: “ А какая сила меньше – сила трения скольжения или качения при одинаковой тяжести груза?”
Звучит ответ “теоретиков”.
Сила трения качения всегда меньше силы трения скольжения. Поэтому люди еще в древности применяли катки для перетаскивания больших грузов, а позднее стали широко использовать колесо. Сила трения качения зависит от радиуса колеса: чем больше радиус колеса, тем меньше трение, поэтому телеги, кареты, велосипеды делали с большими колесами, а у самолета маленькие колеса.
F тр.кач. = µ 
.
4. Рефлексия.
Учитель: Что ж, наш урок подходит к завершению. Подведем итоги урока.
- Что нового вы узнали о силе трения?
- Что научились делать, измерять?
- Оцените собственные достижения: отметка “5” - 4-5 правильно выполненных задания, отметка “4” - 2-3 задания.
- А теперь давайте вместе оценим вашу работу на сегодняшнем уроке. Каждый из вас во время урока находился в составе рабочей группы, и лучше вас никто не знает, какой вклад внес каждый в общее дело. Поэтому, я предлагаю вам оценить работу ваших товарищей по группе. Для этого воспользуйтесь оценочными бланками.
P.S. Я оставляю за собой право подкорректировать выставленные оценки, потому что я также следила за работой каждого из вас на уроке.
- Что понравилось более всего на уроке? Что вызвало затруднение?
- Как изменилось Ваше настроение?
5. Заключительный этап.
Учитель: Сегодня на уроке вы получили дополнительный жизненный опыт. Надеюсь, что знания и умения, полученные на уроке, помогут вам лучше ориентироваться в окружающем вас мире, а изученные сегодня физические явления станут для вас более понятными и привлекательными.
Большое спасибо за урок! Мне очень понравилось с вами работать!
Домашнее задание: п. 38-39, Упр. 7 (3), Р. №249, №261.