План-конспект урока "Силы трения"
Приютненский филиал Бюджетного профессионального образовательного
учреждения «Элистинский политехнический колледж»
Разработка открытого урока по Физике
Тема: Сила трения
подготовила
преподаватель физики
Винникова Наталия Ивановна
с. Приютное
2015
Открытый урок по физике
Тема урока: Сила трения
Тип урока: Урок изучения нового материала с элементами обобщения ранее
изученного.
Форма урока: урок- практикум.
Образовательные ресурсы: компьютер, проектор, экран, набор грузов,
трибометр демонстрационный, деревянный брусок, тележка, стекло, кусок
линолеума, наждачная бумага, таблица, динамометр, демонстрационный каток,
презентация.
Оформление: на доске эпиграфы к уроку: «Под снежком – ледок.
Скользко, тяжко,
Всякий ходок
Скользит – ах, бедняжка!..
( А.Блок. «Двенадцать»)
Педагогическая цель: изучить три вида сил трения (трение покоя, скольжения,
качения); выяснить природу и направление сил трения; от чего зависит сила
трения, способы увеличения и уменьшения её, полезное и вредное
значение;обобщить знания о силах в природе; создать условия для закрепления у
учащихся навыков решения задач, как расчетных, так и качественных, для
закрепления ранее изученного; способствовать формированию навыков
применения полученных знаний в новой ситуации, самостоятельного поиска
необходимого материала, умения объяснять окружающие физические явления;
развивать у учащихся эмоции посредством создания ситуации удивления,
занимательности.
Планируемые образовательные результаты:
Предметные:
Научатся:
экспериментально определять зависимость силы трения от силы реакции
опоры;
применять формулу расчета силы трения, формулу расчета коэффициента
трения и силы реакции опоры;
работать с таблицами физических величин;
давать ответы на качественные вопросы о проявлении трения в природе,
быту и технике.
Получат возможность научиться:
проявлять аккуратность при решении задач, проведении эксперимента;
доброжелательно общаться и оказывать помощь одногруппникам.
Личностные УУД:
Повышают грамотность, получают новые знания по физике при изучении
дополнительной литературы;
Формируют нравственные и эстетические ценности через познание
физических явлений.
Метапредметные УУД:
Регулятивные: оценивать свои действия в соответствии с поставленной
задачей;
Вырабатывать критерии оценки и определять степень успешности своей
работы;
Познавательные:
Самостоятельно делать выводы.
Познавательные: самостоятельно производить переработку информации,
полученной в результате чтения дополнительной литературы;
Анализировать, сравнивать, делать выводы, строить логические
рассуждения.
Коммуникативные:
Строить речевое монологическое высказывание в соответствии с
поставленными задачами;
выслушивать товарищей, уважать мнение других;
договариваться и приходить к общему решению в совместной деятельности.
Применяемые технологии на уроке: технология критического мышления,
информационно- коммуникативная технология.
Методы обучения: проблемный, поисково - творческий, деятельностный,
словесный, наглядный
Формы обучения: фронтальная, работа в парах, индивидуальная, групповая.
Организационная структура урока
I. Мотивация к учебной деятельности.
Дидактическая задача: подготовить учащихся к восприятию нового
материала, работе на уроке.
Учитель: Ребята! Мы с вами каждый урок открываем для себя что-то новое,
изучая науку о природе, физику. Какое поле деятельности для пытливого ума,
умелых рук и любознательной натуры! А сколько еще неопознанного вокруг. Так
что запускайте свой “вечный двигатель”, и вперед!
Давайте вспомним слова Анатоля Франса
…Красота и величие человеческого разума в том и состоит, чтобы без отдыха,
без передышки, не зная усталости, не страшась опасностей, вечно искать
истину, которая вечно от него ускользает.
II. Проверка ранее изученного ранее материала:
Преподаватель: В природе существует четыре типа сил. В механике изучаются
гравитационные и две разновидности электромагнитных сил – силы упругости и
еще один тип сил, которую изучим на уроке сегодня. Давайте вспомним какие
типы сил мы уже знаем.
I этап. Проводим фронтальный опрос.
Преподаватель: Какие типы сил Вам известны?
Учащиеся: электромагнитные ( F упр; Р; действуют между частицами, имеющими
электрические заряды), гравитационные (F тяж, F т), ядерные силы, слабого
взаимодействия (вызывают превращение элементарных частиц друг в друга).
Преподаватель: А теперь, дайте характеристику каждой из этих величин?
Расскажите, что Вы знаете о силах упругости?
Учащиеся: Силы упругости:
- относится к электромагнитным силам;
- возникают при деформации;
- одновременно у двух тел;
- перпендикулярны поверхности;
- противоположны смещению;
- при малых деформациях выполняется закон Гука F упр = -к х
Преподаватель: Сила тяжести? Что это за сила?
Учащийся: Сила, с которой Земля притягивает к себе тело Fт =mg; F= G mМ/R2
- направлена по радиусу к центру Земли;
- сообщает телам одинаковое ускорение;
- не зависит от массы тела.
- относится к гравитационным силам.
Преподаватель: Что называется весом тела?
Учащиеся: Вес тела – сила упругости, действующая на опору или подвес.
- относится к электромагнитным силам;
- приложен к опоре или подвесу.
Когда тело находится в покое, то Р= mg, если же тело движется с ускорением а, то
Р = m(а+g) увеличивается при движении тела вверх с ускорением а, и
уменьшается при движении вниз Р = m (g-а), Если а = g, то Р=0. Невесомость.
Преподаватель: Действует ли сила тяжести в состоянии невесомости?
Учащийся: Да, тело просто не давит на опору. Вес тела приложен к опоре или
подвесу.
III. Постановка проблемного опыта.
Преподаватель: Эпиграфом нашего урока стали слова из стихотворения
Александра Блока «Двенадцать»: «Под снежком – ледок.
Скользко, тяжко,
Всякий ходок
Скользит – ах, бедняжка!..
Всем вам, ребята, приходилось кататься зимой на санках или лыжах. Почему при
спуске с горы вы не продолжаете двигаться бесконечно, а останавливаетесь? Что
вам мешает кататься все дальше и дальше? Давайте проведем следующий опыт:
толкнем брусок по столу. Что будет наблюдаться? Как изменяется скорость
бруска? Почему она изменяется? Какие силы действуют на брусок? Как они
направлены?
Ребята, обращаю ваше внимание на то, что силы трения постоянно встречаются
в повседневной жизни человека. В некоторых случаях без силы трения, которая
должна быть очень большой, невозможно движение (ходьба человека, движение
машин и т.д.). Силы трения присутствуют везде, помогают и мешают движению,
наблюдаются в природе и технике. Мы встречаемся с трением в литературе и
истории.
Например, К.Г. Паустовский в произведении “Далекие годы” пишет: “Дорога
поднималась все выше. Вдруг в лицо нам потянуло свежестью.
Самый перевал! – сказал перевозчик, остановил лошадей, слез и положил под
колеса железные тормоза”.
Для чего извозчик положил под колеса железные тормоза?
Вот еще пример. А.Р. Беляев в фантастическом романе “Человек-амфибия”
пишет: “Ихтиандр опускался все глубже и глубже в сумеречные глубины океана.
Ему хотелось быть одному, прийти в себя от новых впечатлений… Он погружался
все медленнее. Вода становилась плотнее, она уже давила не него, дышать
становилось все труднее. Здесь стояли густые зелено-серые сумерки”.
Почему Ихтиандру при погружении труднее дышать и перемещаться?
Только ли от того, что на глубине вода давит сильнее? (Слайд 3).
Интересна история об открытии застежек-липучек: “Предприимчивый
хозяин собаки, вычесывая репья из ее хвоста после прогулки, понял, что эффект
взаимодействия колючек с шерстью можно использовать с выгодой. Он
запатентовал идею застежки-липучки, которая сегодня широко применяется в
текстильной промышленности”. (Слайд 4).
IV. Исследовательская работа в группах.
Много интересного мы узнали о силе трения. Ученых издавна интересовало, от
чего зависит сила трения. Первые исследования трения проведены великим
итальянским ученым Леонардо да Винчи, более 400 лет назад, но его работы не
были опубликованы. Он исследовал зависимость силы трения от материала, из
которого изготовлены тела, от величины нагрузки на эти тела, от степени
гладкости или шероховатости их поверхностей. Законы трения открыли
французские ученые Гильом Амонтон (1699 г) и Шарль Огюстен Кулон (1785г).
А хотите знать, от чего зависит сила трения? Давайте разобьемся на группы и
выясним это, а потом сравним результаты нашего исследования с результатами
Леонардо да Винчи.
Сегодня мы с вами проведем небольшие исследования, найдем ответы на
основные вопросы:
какова причина возникновения сил трения?
как направлена сила трения?
какова природа силы трения?
от чего зависит сила трения;
Учащиеся получают карточки для групповой работы. Каждая группа проводит
исследование, делает выводы. В каждой группе выбран эксперт. За
фронтальные ответы учащиеся получают индивидуальные баллы, которые
также приплюсовываются к общим баллам группы.
Группа № 1 Измерение силы трения динамометром
Группа № 2 Определение причины трения – шероховатость поверхности
Группа № 3 Определение причины трения – взаимное притяжение молекул
соприкасающихся тел
Перед выполнением опытов учащиеся измеряют массы трех деревянных брусков
на весах. Каждая группа измеряет массу одного из трех брусков. Данные
преподаватель записывает на доске. Также записывается известная масса каретки
100 г.
Группа № 1 измеряет силу трения при равномерном движении каретки по
плоскости. Эксперт группы объявляет результат и объясняет способ измерения.
Группа № 2 измеряет силу трения, действующую на равномерно движущуюся
каретку вначале по шершавой доске, затем по более гладкому столу и, наконец,
очень гладкой лабораторной плоскости.
Эксперт группы делает вывод: чем меньше шероховатость поверхности, тем
меньше сила трения. Если бы поверхность была абсолютно гладкой, то сила
трения отсутствовала. Но в природе неровности поверхности всегда
присутствуют. Причина возникновения силы трения – шероховатость
поверхности.
Группа № 3 измеряет силу трения, действующую на равномерно движущийся
деревянный брусок вначале по деревянной шероховатой поверхности, затем по
этой же поверхности, смазанной увлажненным мылом, которое играет роль клея.
Эксперт объясняет, что “склеивание” - это сильное притяжение молекул. Сила
трения после смазывания больше, так как молекулы притягиваются сильнее. При
соприкосновении бруска и доски молекулы находятся друг от друга на достаточно
малом расстоянии. Если слегка смочить стеклянные пластины водой, а затем
попытаться сместить их относительно друг друга, то можно убедиться в том, что
сила трения велика. Причина – смачивание веществ, т.е. притяжение молекул
между собой. Взаимное притяжение молекул – одна из причин трения.
Учитель: Итак, силу трения можно измерить динамометром. Взаимное
притяжение молекул при соприкосновении поверхностей и шероховатости
поверхностей – причины возникновения силы трения. Какие виды сил трения вы
знаете? Группы получают новое задание.
Группа № 1 Измерение силы трения покоя
Группа № 2 Измерение силы трения скольжения
Группа № 3 Измерение силы трения качения
Группа № 1 измеряет силу трения покоя, действующую на неподвижную
каретку.
Эксперт группы объясняет, что, пытаясь сдвинуть каретку динамометром,
можно измерить силу трения покоя, которая увеличивается до максимального
значения, равного силе трения скольжения.
Группа № 2 измеряет силу трения скольжения при равномерном движении
каретки по плоскости.
Эксперт объявляет результат. При равномерном движении каретки по
горизонтальной поверхности сила тяги уравновешивает силу трения скольжения.
Группа № 3 измеряет силу трения качения равномерно движущего деревянного
цилиндра и силу трения скольжения бруска с той же массой.
Эксперт объявляет результат: сила трения качения меньше силы трения
скольжения.
Преподаватель: Мы доказали существование силы трения покоя, силы трения
скольжения, силы трения качения и измерили их.
V. Формирование новых знаний
Преподаватель: Проведем исследование силы трения скольжения. Группы
получают задания.
Группа № 1 Зависит ли сила трения от силы нормальной реакции опоры?
Группа № 2 Зависит ли сила трения от рода соприкасающихся
поверхностей?
Группа № 3 Зависит ли сила трения от площади соприкасающихся
поверхностей?
Группа № 1 измеряет силы трения скольжения деревянного бруска с 1, 2, 3-мя
лабораторными грузами.
Эксперт делает вывод: сила трения скольжения прямо пропорциональна силе
нормальной реакции опоры.
Группа № 2 измеряет силы трения скольжения трех одинаковых деревянных
брусков на разных поверхностях.
Эксперт делает вывод: сила трения скольжения зависит от рода
соприкасающихся поверхностей.
Группа № 3 измеряет силы трения деревянных брусков одинаковой массы, но
разных площадей соприкасающихся поверхностей.
Эксперт делает вывод: сила трения скольжения не зависит от площади
соприкасающихся поверхностей.
Преподаватель: Предлагаю сделать общий вывод.
Учащийся: Сила трения скольжения прямо пропорциональна силе нормальной
реакции опоры, зависит от рода соприкасающихся поверхностей и не зависит от
площади соприкасающихся поверхностей.
Преподаватель на доске записывает и анализирует формулу максимальной силы
трения покоя.
Ставит проблемный вопрос: зависит ли сила трения скольжения от модуля
относительной скорости? Анализ графика. Учащимся предлагается выполнить
опыт и пронаблюдать изменение силы трения с плавным изменением скорости
движения бруска, который сдвигался с места с помощью динамометра.
Преподаватель: При движении твердого тела в жидкости или газе на него
действует сила сопротивления среды. Проведем исследование силы
сопротивления. Группы получают задания. При работе используйте п. 38
учебника [1] и иллюстрации слайдов.
Группа № 1 Зависит ли сила сопротивления от формы, размеров, состояния
поверхности твердого тела?
Группа № 2 Зависит ли сила сопротивления от скорости относительного
движения?
Группа № 3 Зависит ли сила сопротивления от вязкости среды?
Группа № 1 после анализа иллюстраций слайда и своих наблюдений делает
вывод: сила сопротивления зависит от формы, размеров, состояния
поверхности твердого тела.
Группа № 2 использует материал слайда и дополнительную информацию делает
вывод: сила сопротивления зависит от скорости относительного движения.
При малых скоростях движения сила сопротивления прямо пропорциональна
скорости движения тела относительно среды, при больших скоростях – квадрату
скорости.
Группа № 3 использует таблицу вязкостей некоторых жидкостей и газов, а также
собственные наблюдения, делает вывод: сила сопротивления зависит от
вязкости среды.
Преподаватель: Предлагаю сделать общий вывод.
Учащийся: Сила сопротивления зависит от формы, размеров, состояния
поверхности твердого тела, скорости относительного движения, вязкости среды.
Опыт 1. Слайд 8
Сила тяги приложена к телу, но брусок не движется. Почему?
Рассмотрим силы, действующие на это тело.
Сила N и F т - компенсируют друг друга. Приложить силу F, тело должно прийти
в движение, значит, ему мешает сила направленная противоположно силе Fт. Это
и есть сила трения покоя. Сила трения покоя – сила трения, препятствующая
возникновению движения одного тела по поверхности другого Fтр.п = - F
Вывод: Силу трения, возникающую между неподвижными друг
относительно друга телами, называют силой трения покоя.
Сила трения всегда направлена вдоль соприкасающихся поверхностей
противоположно движению.
Как возникает трение? Откуда берется сила трения?
Опыт 2 .Лист бумаги, карандаш, стекло, наждачная бумага.
Учащийся: Проведем карандашом по наждачной бумаге, стеклу? Что наблюдаем?
Почему?
Поверхность наждачной бумаги более шероховатая, чем поверхность стекла и
мешает движению больше.
Вывод: шероховатости поверхности больше мешают движению.
Опыт 3. Возьмем 2 стекла, проведем их в соприкосновение, прижмите их друг к
другу? Что замечаете? Тоже трудно тянуть одно стекло по поверхности другого.
Причина? Ведь поверхности ровные, гладкие.
Вывод: Когда прижимаем стекла друг к другу начинают проявлять себя силы
взаимодействия (притяжения) между молекулами.
Итак. Вывод. Причина возникновения сил трения Слайд 7
1) шероховатость поверхности:
2) притяжение молекул взаимодействующих тел;
Преподаватель: Какие виды трения существуют? От чего зависит сила трения?
Опыт 4. Слайд 8
Учащийся: Возьмем динамометр, привяжем к бруску, положим груз. Тянем
брусок равномерно по поверхности стола. Приложенная сила тяги равна силе
трения при равномерном движении тела по поверхности стола. Измерим силу
динамометром, она по величине равна Fтp ск.
Сила трения, возникающая при движении одного тела по поверхности
другого тела, называется силой трения скольжения.
Увеличим вес тела, во столько же раз увеличилась сила трения скольжения. Чем
больше вес тела, тем больше сила трения скольжения.
Заменим дерево на наждачную бумагу. С увеличением веса тела, увеличится сила
трения, но оно больше, чем при движении тела по бумаге, дереву. При
скольжении сила трения зависит не только от состояния трущихся поверхностей,
но и от относительной скорости движения тел. Она направлена противоположно
относительной скорости соприкасающихся тел.
Сила трения скольжения пропорциональна силе нормального давления, но по
третьему закону Ньютона сила нормального давления равна силе реакции опоры:
P=N, следовательно Fтp = kN
k – коэффициент трения скольжения, зависит от свойств соприкасающихся
поверхностей.
Вывод: Сила трения зависит от веса тела: чем больше вес тела, тем больше
сила трения; зависит от относительной скорости движения тел. В этом ее
главное отличие от сил тяготения и упругости.
Преподаватель: Одно из самых гениальных изобретений человечества – колесо.
Оно использовалось для транспортировки грузов еще 5000 лет назад. Какое
преимущество имеют колеса, шарообразные и цилиндрические тела?
Учащийся: Опыт 4. Возьмем два бруска: круглый и прямоугольный.
Присоединим динамометр, будем тянуть груз по поверхности. Измерим силу F1.
Заменим на круглый брусок и снова измерим силу F2. Сила F1 , затраченная для
скольжения гораздо больше силы F2, необходимой для того, чтобы катить груз.
Вывод: Сила трения, возникающая при качении одного тела по поверхности
другого, называется силой трения качения. Fтр. кач.< Fтр.ск.
Слайд 8
Преподаватель: Мы изучили с Вами различные виды трения. Они помогают нам
при движении и могут мешать движению.
Как увеличить трение?
Увеличить нагрузку, использовать специальные материалы.
Как уменьшить трение?
Шлифование поверхностей, смазка, уменьшение нагрузки, замена силы трения
скольжения на силу трения качения.
VI. Закрепление материала.
Первичная проверка понимания.
Преподаватель: Мы с вами изучили силу трения.
Какие виды трения мы знаем?
Учащийся: Трения покоя, скольжения, качения.
Преподаватель: Какова причины возникновения?
Учащийся: А) шероховатость поверхности; Б) притяжение молекул; В) возникает
при соприкосновении тел.
Преподаватель: К какому типу сил относится силы трения:
Учащийся: сила трения относится к электромагнитным силам.
Преподаватель: Как направлена сила трения?
Учащийся: Fтр направлена против движения, определяется по формуле F тр = k
N; k - коэффициент трения.
Физическая пауза
Преподаватель: Прежде чем приступить к решению задач проведем физическую
паузу.
1. Для чего на уроках физкультуры при выполнении некоторых упражнений на
снарядах ладони натирают магнезией, а подошвы - канифолью?
2. Многие водные животные: морские звезды, губки, голотурии- имеют на теле
выступы, шероховатости. Благодаря этому они медленно опускаются в воде, а не
тонут быстро под действием силы тяжести. Какие явления способствуют этому?
3. Поверхность зеркала более гладкая, чем лед. Почему на коньках так легко
кататься по льду и совсем невозможно по зеркалу?
4. Смычок - деревянная трость. Между головкой и колодкой смычка натягивается
волос конского хвоста (натуральный или искусственный). С какой целью волосы
скрипичного смычка натирают канифолью?
5. Зачем на обуви, шинах автомобилей наносят протектор?
6. Зачем в двигатель автомобиля наливают масло?
7. Зачем спортсмены-лыжники на лыжи наносят особую смазку?
8. Зачем подшипники колес и педалей велосипедов смазывают солидолом?
9. Зачем вратарь футбольной команды пользуется во время игры перчатками,
покрытыми слоем шероховатого материала?
Преподаватель: О действии каких сил нужно знать, чтобы объяснить примеры?
Учащийся: О силах трения и их значение в жизни любого человека.
Решим задачи:
1. Деревянный брусок массой 2 кг. Тянут по деревянной доске, расположенной
горизонтально, с помощью пружины жесткостью 100 Н/м. Коэффициент трения
равен 0,3. Найти удлинение пружины.
2. С каким максимальным ускорением может двигаться достаточно мощный
автомобиль, если коэффициент трения скольжения равен 0,3?
3. Состав какой массы может привести в движение электровоз массой 180т, если
коэффициент трения скольжения колес о рельсы равен 0,2, а коэффициент
сопротивления качению поезда равен 0,006?
4. На соревнованиях лошадей тяжелоупряжных пород одна из них перевезла груз
массой 23т.Найти коэффициент сопротивления, если сила тяги лошади 2,3 кН.
VII. Домашнее задание к следующему уроку.
П.38,39. Упр.7 (3,4)
Подготовить сообщение по темам:
Трение в литературных произведениях.
Трение и спорт.
Трение в быту и технике.
Трение в живой при роде.
VIII. Подведение итогов урока, объявление оценок учащимся.
Преподаватель: Сегодня на уроке мы познакомимся ещё с одной силой, которая
называется силой трения. Эта сила очень важна для нас. Благодаря ей мы можем
ходить, лежать, стоять, принимать пищу, держать предметы в руках, т.е. жить той
жизнью, к которой мы привыкли. Сила трения возникает при соприкосновении
одного тела с другим и препятствует его движению. Молодцы ребята, очень
хорошо потрудились, хорошо решали задачи, внимательно слушали и принимали
активное участие в работе. Как для каждого прошел урок, мы сейчас увидим по
результатам самодиагностики.
Преподаватель: Какую цель поставили в начале урока?
Учащиеся: изучить три вида сил трения (трение покоя, скольжения, качения);
выяснить природу и направление сил трения; от чего зависит сила трения,
способы увеличения и уменьшения её, полезное и вредное значение.
обобщить знания о силах в природе, закрепить изученный материал,
проверить и закрепить полученные знания
Преподаватель: Справились ли мы с поставленной целью?
Учащиеся: делают выводы о проделанной работе на уроке, о тех практических
навыках, которые они получили в процессе работы.
Оценивается работа учащихся.
VI. Рефлексия.
Как вам понравилось сегодня работать на уроке?
Все ли чувствовали себя комфортно?
Каким было ваше настроение на уроке?
Начало урока
Середина урока
Конец урока
Плохое
Хорошее
Отличное
Преподаватель: Хочется закончить урок словами Джордано Бруно:
«Умственная сила никогда не успокоится, никогда не остановится на
познанной истине, но все время будет идти вперед и дальше, к непознанной
истине!»
Используемая литература:
1.Мякишев Г.Е., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н. Физика: Учебник для 10 класса
общеобразовательных учреждений- 12-е изд.- М.:Просвещение,2004.
2.Александрова З.В. и др. Уроки физики с использованием информационных
технологий. 7-11 классы. Методическое пособие с электронным приложением.-2-е
изд., стереотип.-М.: Издательство «Глобус», 2010г.
3.Лакоценина Т.П. Современный урок. Интегрированные уроки. Научно-
практическое пособие - Ростов-н/Д.: Изд-во «Учитель», 2008г.
4. Рымкевич А.П. Сборник задач по физике. 10-11 класс. – М.: Дрофа, 2006г.
5.Долгая Т.И. и др. Технологическая карта и сценарии уроков развивающего
обучения, интегрированные уроки.- Волгоград: Изд-во «Учитель», 2015г.
6. Фоминичева И.Ю. Методическое портфолио учителя физики.- Волгоград: Изд-
во «Учитель», 2015г.
7.Интернет-ресурс.
