Лабораторный практикум "Изучение силы трения" 9 класс

Учитель физики ВК Абуева Галина Викторовна СШ № 4 гАксу Павлодарской обл РК

Урок физики в 9 классе

Лабораторный практикум № 3

Изучение силы трения

Цель урока: расширение и углубление знаний о силе трения.

Задачи урока:

Образовательные: Научить пользоваться приборами и снимать показания с приборов, строить графики по результатам

эксперимента, рассчитывать коэффициент трения

Развивающие: Научить анализировать и делать выводы на основе экспериментальных данных, установить зависимость

силы трения от различных факторов;

Воспитательные: Побуждать учащихся к преодолению трудностей в процессе умственной деятельности, побуждать к

толерантности и коллективизму, воспитать интерес к физике.

Учащийся сможет:

-актуализировать знания по изучаемой теме.

-самостоятельно осмыслить и освоить информацию.

-представить свое понимание терминов.

-самостоятельно применять формулировки и формулу силы трения - быть внимательным к новой информации в

поцессе всей работы над ней.

- работать в группе

- оценивать себя и уметь переносить приобретенные знания в новую учебную ситуацию, владеть методом

самооценивания.

В задачи лабораторного практикума входят:

 развитие мышления учащихся, формирование у них самостоятельно приобретать и применять знания, наблюдать и

объяснять физические явления;

 овладение школьными знаниями об экспериментальных фактах, понятиях, методах физической науки, о широких

возможностях применения физических законов в технике и технологии;

Учитель физики ВК Абуева Галина Викторовна СШ № 4 гАксу Павлодарской обл РК

 усвоение школьниками идей неисчерпаемости процесса познания, понимание роли практики в познании физических

явлений и законов;

 формирование познавательного интереса к физике и технике, развитие творческих способностей, осознанных

мотивов учения; подготовка к продолжению образования и сознательному выбору профессии.

Ожидаемые результаты:

Ученик знает / понимает

 смысл понятий: трение

 смысл физических величин: силы трения

Ученик описывает / объясняет

 физические явления: условия возникновения сил трения

Ученик использует физические приборы и измерительные инструменты для измерения физических величин:

длины, силы

 представляет результаты измерений с помощью таблиц, графиков и выявляет на этой основе эмпирические

зависимости

 выражает результаты измерений и расчетов в единицах Международной системы;

 приводит примеры практического использования физических знаний о силе трения,

 осуществляет самостоятельный поиск информации естественнонаучного содержания с использованием различных

источников (учебных текстов, справочных и научно-популярных изданий, компьютерных баз данных, ресурсов

Интернета), ее обработку и представление в разных формах (словесно, с помощью графиков, математических

символов, рисунков и структурных схем);

 использует приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни.

Учитель физики ВК Абуева Галина Викторовна СШ № 4 гАксу Павлодарской обл РК

Этапы

урока

Время

этапа

урока

Задачи

Деятельность учителя

Деятельность ученика

Оцен

ивани

Испо

льзуе

мые

модул

1 мотивационный

14 мин

Приветствие

учащихся и

создание

благоприятного

климата для

творческой

работы

учащихся

Подготовить

учащихся к

проведению

эксперимента

Создание коллаборативной

среды

 Постановка цели урока

 Формирование групп

учащихся

 Раздача дидактического

материала для групп

Приветствие учащихся .

Настрой на творческую

работу на уроке

 Групповая работа

 Изучение теоретического

материала

 Составление постера

 Защита постера

 Оценивание работы

учащихся

ФО

ВО

ОО

КМ

НП

ИКТ

Учитель физики ВК Абуева Галина Викторовна СШ № 4 гАксу Павлодарской обл РК

Физкультминутка

1 мин

 Переход к

другому виду

деятельности

учащихся

 Здоровьесберег

ающая

программа

Стратегия

«Дождь»

ВО

Операционный

20 мин

 На основании

исторической

справки

установить

зависимость

силы трения от

факторов

 Углубить

знания

учащихся по

теме

 Привить

практические

ЗУН

 Научить на

основе

эксперименталь

 Историческая справка

 Раздача дидактического

материала для выполнения

лабораторного практикума

 Организация безопасного

проведения эксперимента

 Контроль за выполнением

экспериментальных работ

 Консультирование учащихся

 Групповая работа

учащихся

 Изучение плана

выполнения

эксперимента

 Записи в тетрадь для

оформления

лабораторной работы

 Выполнение

эксперимента

 Заполнение таблицы

 Построение графика

 Расчет по формуле

 Составление постера по

эксперименту

 Оценивание

ФО

КМ

ОО

НП

Учитель физики ВК Абуева Галина Викторовна СШ № 4 гАксу Павлодарской обл РК

ных

исследований и

групповой

работы

составлять

графики

зависимости и

вычисления

коэффициента

трения

деятельности учащихся

Рефлексия

10 мин

 Подведение

итогов урока

 Обобщение

экспериментал

ьных данных

 Рефлективный

дневник –

стратегия «2

звезды и

пожелание

себе»

 Консультации и коррекция

выступлений учащихся

 Записи в тетрадь всех

исследований

 Защита постера по

каждому эксперименту

 Анализ и обобщение по

экспериментальным

данным

 Рефлективный дневник

в виде кластера по

стратегии «2 звезды и

пожелание самому себе»

СО

КМ

НП

ОдО

Домашнее задание

Закрепление

пройденного

материала

 Составить 5 тестовых

вопросов(кроссворд) по теме

сила трения

Выполнить к

следующему уроку

Учитель физики ВК Абуева Галина Викторовна СШ № 4 гАксу Павлодарской обл РК

Лист оценивания Критерии оценивания

«5» - 16 - 20 баллов

«4» - 10 - 15 баллов

«3» - 4 – 9 баллов

«2» - менее 4 баллов

ФИ ученика

№ п\п

Критерии и дескрипторы

Мах балл

Оценивание

учащихся

Составление постера

3 балла

Изучение теоретического материала

Подавал идеи

Рисовал

Защита постера

3 балла

Короткое, доступное, грамотное

изложение

С помощью учителя или учащихся

Работа в группе

8 баллов

Изучение учебного материала

Умение слушать других

Идеи для проведения эксперимента

Проведение эксперимента

Измерения величин

Записи в тетрадь

Построение графика (Расчёты)

Самостоятельно сделанные выводы

Защита у доски

3 балла

Короткое, доступное, грамотное изложение

С помощью учителя или учащихся

Рефлексия

3 балла

Вывод эксперимента

Вывод экспериментов групп

Обобщение

Итоги

20 баллов

Учитель физики ВК Абуева Галина Викторовна СШ № 4 гАксу Павлодарской обл РК

Теоретический материал для групповой работы учащихся

Задание для 1 группы

Коэффициент трения

Цели: выяснить зависит ли сила трения от шероховатости соприкасающихся поверхностей

Сила трения зависит от силы, прижимающей данное тело к поверхности другого тела, т.е. от силы нормального

давления P и от качества трущихся поверхностей.

В опыте с трибометром силой нормального давления служит вес бруска. Измерим силу нормального давления, равную

весу чашечки с гирьками в момент равномерного скольжения бруска. Увеличим теперь силу нормального давления

вдвое, поставив грузы на брусок. Положив на чашечку добавочные гирьки, снова заставим брусок двигаться

равномерно.

Сила трения при этом увеличится вдвое. На основании подобных опытов было установлено, что, при неизменных

материале и состоянии трущихся поверхностей сила их трения прямо пропорциональна силе нормального давления, т.е.:

тр

=µ·N

Поскольку в описанных опытах все чашечки с гирьками всегда меньше веса бруска, можно заключить, что сила трения

всегда составляет только часть силы нормального давления N (или Р

). Коэффициент пропорциональности µ в формуле

меньше единицы и должен быть числом отвлеченным. Он постоянен для одних и тез же трущихся поверхностей и

меняется при их замене.

Величина, характеризующая зависимость силы трения от материала и качества обработки трущихся поверхностей,

называется коэффициентом трения. Коэффициент трения измеряется отвлеченным числом, показывающим, какую часть

силы нормального давления составляет сила трения

µ= F

тр

/ N

µ зависит от ряда причин. Опыт показывает, что трение между телами из одинакового вещества, вообще говоря, больше,

чем между телами из разных веществ. Так, коэффициент трения стали по стали больше, чем коэффициент трения стали

по меди. Объясняется это наличием сил молекулярного взаимодействия, которые у однородных молекул значительно

больше, чем у разнородных.

Влияет на трение и качество обработки трущихся поверхностей.

Когда качество обработки этих поверхностей различно, то неодинаковы и размеры шероховатостей, т.е. больше µ

трения. Следовательно, одинаковому материалу и качеству обработки обеих трущихся поверхностей соответствует

наибольшее значение µ трения. Отметим, что при трении между гладко полированными поверхностями большую роль

Учитель физики ВК Абуева Галина Викторовна СШ № 4 гАксу Павлодарской обл РК

играют силы взаимодействия. Если в предыдущей формуле под F

тр

подразумевали силу трения скольжения, то µ

будет

обозначать коэффициент трения скольжения, если же F

тр

заменить наибольшим значением силы трения покоя F

макс

, то µ

будет означать коэффициент трения покоя

= F

макс

Теперь проверим, зависит ли сила трения от площади соприкосновения трущихся поверхностей. Для этого положим на

полозья трибометра 2 одинаковых бруска и измерим силу трения между полозьями и «сдвоенным» бруском. Затем

положим их на полозья порознь, сцепив друг с другом, и снова измерим силу трения. Оказывается, что, несмотря на

увеличение площади трущихся поверхностей во втором случае, сила трения остается прежней. Отсюда следует, что сила

трения не зависит от величины трущихся поверхностей. Такой, на первый взгляд странный результат опыта объясняется

очень просто. Увеличив площадь трущихся поверхностей, мы тем самым увеличили количество зацепляющихся друг за

друга неровностей на поверхности тел, но одновременно уменьшили силу, с которой эти неровности прижимаются друг

к другу, так как распределили вес брусков на большую площадь.

Опыт показал, что сила трения зависит от скорости движения. Однако при малых скоростях этой зависимостью можно

пренебречь. Пока скорость движения невелика, сила трения возрастает при увеличении скорости. Для больших

скоростей движения наблюдается обратная зависимость: с увеличением скорости силы трения убывает. Следует

отметить, что все установленные соотношения для силы трения носят приближенный характер.

Сила трения значительно изменяется в зависимости от состояния трущихся поверхностей. Особенно сильно она

уменьшается при наличии жидкой прослойки, например масла, между трущимися поверхностями (смазка). Смазкой

широко пользуются в технике для уменьшения сил вредного трения.

Роль сил трения

В технике и повседневной жизни силы трения играют огромную роль. В одних случаях силы трения приносят пользу, в

других – вред. Сила трения удерживает вбитые гвозди, винты, гайки; удерживает нитки в материи, завязанные узлы и

т.д. При отсутствии трения нельзя было бы сшить одежду, собрать станок, сколотить ящик.

Наличие трения покоя позволяет человеку передвигаться по поверхности Земли. Идя, человек отталкивает от себя

Землю назад, а Земля с такой же силой толкает человека вперед. Сила, движущая человека вперед, равна силе трения

покоя между подошвой ноги и Землей.

Чем сильнее человек толкает Землю назад, тем больше сила трения покоя, приложенная к ноге, и тем быстрее движется

человек.

Когда человек отталкивает Землю с силой большей, чем предельная сила трения покоя, то нога скользит назад, и это

затрудняет ходьбу. Вспомним, как трудно ходить по скользкому льду. Чтобы легче было идти, необходимо увеличить

Учитель физики ВК Абуева Галина Викторовна СШ № 4 гАксу Павлодарской обл РК

трение покоя. С этой целью скользкую поверхность посыпают песком. Сказанное относится и к движению электровоза,

автомобиля. Колеса, соединенные с двигателем, называются ведущими.

Когда ведущее колесо с силой, создаваемой двигателем, толкает рельс назад, то сила, равная трению покоя и

приложенная к оси колеса, двигает вперед электровоз или автомобиль. Итак, трение между ведущим колесом и рельсом

или Землей – полезно. Если оно мало, то колесо буксует, а электровоз или автомобиль стоит на месте. Трение же,

например, между движущимися частями работающей машины вредно.

Силой трения также пользуются для удержания тел в состоянии покоя или для их остановки, если они движутся.

Вращение колес прекращается с помощью тормозных колодок, тем или иным способом прижимаемых к ободу колеса.

Наиболее распространены воздушные тормоза, в которых тормозная колодка прижимается к колесу при помощи

сжатого воздуха.

Учитель физики ВК Абуева Галина Викторовна СШ № 4 гАксу Павлодарской обл РК

Задание для 2 группы.

Цели: изучить природу сил трения; исследовать факторы, от которых зависит трение; рассмотреть виды трения.

Сила трения

Если мы попытаемся сдвинуть с места шкаф, то сразу убедимся, что не так-то просто это сделать. Его движению будет

мешать взаимодействие ножек с полом, на котором он стоит. Различают 3 вида трения: трение покоя, трение

скольжения, трение качения. Мы хотим выяснить, чем эти виды отличаются друг от друга и что между ними общего?

Трение покоя

Для того чтобы выяснить сущность этого явления, можно провести несложный эксперимент. Положим брусок на

наклонную доску. При не слишком большом угле наклонена доски брусок может остаться на месте. Что будет

удерживать его от соскальзывания вниз? Трение покоя.

Прижмём свою руку к лежащей на столе тетради и передвинем её. Тетрадь будет двигаться относительно стола, но

покоиться по отношению нашей ладони. С помощью чего мы заставили эту тетрадь двигаться? С помощью трения покоя

тетради о руку. Трение покоя перемещает грузы, находящиеся на движущейся ленте транспортёра, препятствует

развязыванию шнурков, удерживает гвозди, вбитые в доску, и т.д.

Сила трения покоя может быть разной. Она растёт вместе с силой, стремящийся сдвинуть тело с места. Но для любых

двух соприкосающихся тел она имеет некоторое максимальное значение, больше того быть и не может. Например, для

деревянного бруска, находящегося на деревянной доске, максимальная сила трения покоя составит римерно 0,6 от его

веса. Приложив к телу силу, привышающую максимальную силу трения покоя, мы сдвинем тело с места, и оно начнёт

двигаться. Трение покоя при этом смениться трением скольжения.

Трение скольжения

Из-за чего постепенно останавливаются санки, скатившиеся с горы? Из-за трения скольжения. Почему замедляет своё

движение шайба, скользящая по льду? Вследствие трения скольжения, направленного всегда в сторону,

противоположную направлению движение тела. Причины возникновения силы трения:

1) Шероховатость поверхностей соприкасающихся тел. Даже те поверхности, которые выглядят гладкими, на самом

деле всегда имеют микроскопические неровности (выступают, впадины). При скольжении одного тела по поверхности

другого эти неровности зацепляются друг за друга и тем самым мешают движению

2) Межмолекулярное притяжение, действующее в местах контакта трущихся тел. Между молекулами вещества на

очень малых расстояниях возникает притяжение. Молекулярное притяжение проявляется в тех случаях, когда

поверхность соприкасающихся тел хорошо отполированы. Так, например, при относительном скольжении двух

Учитель физики ВК Абуева Галина Викторовна СШ № 4 гАксу Павлодарской обл РК

металлов с очень чистыми и ровными поверхностями, обработанными в вакууме с помощью специальной технологии,

сила трения между брусками дерева друг с другом,, и дальнейшее скольжение становиться невозможно.

Трение качения

Если тело не скользит по поверхности другого тела, а, подобно колесу или цилиндру, катится, то возникающее в месте

их контакта трение называют трение качения. Катящееся колесо несколько вдавливается в полотно дороги, и потом

перед ним все время оказывается небольшой бугорок, который необходимо преодолевать. Именно тем, что катящемуся

колесу постоянно приходится наезжать на появляющийся впереди бугорок, и обусловлено трение качения. При этом,

чем дорога тверже, тем трение качения меньше. При одинаковых нагрузках сила трения качения значительно меньше

силы трения скольжения ( это было замечено еще в древности). Так, ножки тяжелых предметов, например, кроватей,

роялей и т.п., снабжают роликами. В технике для уменьшения трения в машинах широко пользуются подшипниками

качения, иначе называемыми шариковыми и роликовыми подшипниками.

Эти виды трения относятся к сухому трению. Мы знаем, почему книга не проваливается сквозь стол. Но что мешает ей

соскользнуть, если стол немного наклонен? Наш ответ – трение! Мы попытаемся объяснить природу силы трения.

На первый взгляд, объяснить происхождение силы трения очень просто. Ведь поверхность стола и обложка книги

шероховаты. Это чувствуется на ощупь, а под микроскопом видно, что поверхность твердого тела более всего

напоминает горную страну. Бесчисленные выступы цепляются друг за друга, немного деформируются и не дают книге

соскользнуть. Таким образом, сила трения покоя вызвана теми же силами взаимодействия молекул, что и обычная

упругость.

Если мы увеличим наклон стола, то книга начет скользить.

Очевидно, при этом начинаются «скалывание» бугорков, разрыв молекулярных связей, не способных выдержать

возросшую нагрузку. Сила трения по-прежнему действует, но это уже будет сила трения скольжения. Обнаружить

«скалывание» бугорков не представляет труда. Результатом такого «скалывания» является износ трущихся деталей.

Казалось бы, чем тщательнее отполированы поверхности, тем меньше должна быть сила трения. До известной степени

это так. Шлифовка снижает, например, силу трения между двумя стальными брусками. Но не беспредельно! Сила

трения внезапно начинает расти при дальнейшем увеличении гладкости поверхности. Это неожиданно, но все же

объяснимо.

По мере сглаживания поверхностей они все теснее и теснее прилегают друг к другу.

Учитель физики ВК Абуева Галина Викторовна СШ № 4 гАксу Павлодарской обл РК

Однако до тех пор, пока высота неровностей превышает несколько молекулярных радиусов, силы взаимодействия

между молекулами соседних поверхностей отсутствует. Ведь это очень короткодействующие силы. При достижении

некоего совершенства шлифовки поверхности сблизятся настолько, что силы сцепления молекул включатся в игру. Они

начнут препятствовать смещению брусков друг относительно друга, что и обеспечивает силу трения покоя. При

скольжении гладких брусков молекулярные связи между их поверхностями рвутся подобно тому, как у шероховатых

поверхностей разрушаются связи внутри самих бугорков. Разрыв молекулярных связей – вот то главное, чем отличаются

силы трения от сил упругости. При возникновении сил упругости таких разрывов не происходит.

Из-за этого силы трения зависят от скорости.

Часто в популярных книгах и научно-фантастических рассказах рисуют картину мира без трения. Так можно очень

наглядно показать как пользу, так и вред трения. Но не надо забывать, что в основе трения лежат электрические силы

взаимодействия молекул. Уничтожение трения фактически означало бы уничтожение электрических сил, следовательно,

неизбежный полный распад вещества.

Но ведь знания о природе трения пришли к нам не сами собой. Этому предшествовала большая исследовательская

работа ученых-экспериментаторов на протяжении нескольких веков. Не все знания приживались легко и просто, многие

требовали многократных экспериментальных проверок, доказательств. Самые светлые умы последних столетий изучали

зависимость модуля силы трения от многих факторов: от площади соприкосновения поверхностей, от рода материала, от

нагрузки, от неровностей поверхностей и шероховатостей, от относительной скорости движения тел. Имена этих

ученых: Леонардо да Винчи, Амонтон, Леонард Эйлер, Шарль Кулон – это наиболее известные имена, но были еще

рядовые труженики науки. Все ученые, участвовавшие в этих исследованиях, ставили опыты, в которых совершалась

работа по преодолению силы трения.

Учитель физики ВК Абуева Галина Викторовна СШ № 4 гАксу Павлодарской обл РК

Задание для 3 группы

Цели: показывать, какую роль играет явление трения или его отсутствие в нашей жизни; ответить на вопрос: «Что мы

(обыватели) знаем об этом явлении?»

Группа изучила пословицы, поговорки, сказки, в которых проявляется сила трения, покоя, качения, скольжения, изучила

человеческий опыт в применении трения, способов борьбы с трением.

Пословицы и поговорки:

 Не будет снега, не будет и следа.

 Тише едешь, дальше будешь.

 Тихий воз будет на горе.

 Тяжело против воды плыть.

 Любишь кататься, люби и саночки возить.

 Терпенье и труд всё перетрут.

 От того и телега запела, что давно дегтя не ела.

 Врёт, что шёлком шьёт.

Сказки:

 «Колобок» - трение качения.

(« Колобок полежал, полежал, взял, да и покатился - окна на лавку, с лавки на пол, по полу к двери, прыг через порог -

да в сени и покатился…

 «Репка» - трение покоя.

 «Курочка ряба» - трение покоя, качения

(« Мышка бежала, хвостиком вильнула, яичко покатилось, упало и разбилось»)

 «Медвежья горка» - трение скольжения.

Трение – явление, сопровождающее нас с детства, буквально на каждом шагу, а потому ставшее таким привычным и

незаметным.

Возьмём монету и потрём ею о шершавую поверхности. Мы отчётливо ощутим сопротивление – это и есть сила трения.

Если теперь побыстрее, монета начнёт нагреваться, напомнив нам о том, что при трении выделяется теплота – факт,

известный ещё человеку каменного века, ведь именно таким способом люди впервые научились добывать огонь.

Трение даёт нам возможность ходить, сидеть, работать без опасения, что книги и тетради упадут со стола, что стол

будет скользить, пока не упрётся в угол, а ручка выскользнет из пальцев.

Учитель физики ВК Абуева Галина Викторовна СШ № 4 гАксу Павлодарской обл РК

Трение способствует устойчивости. Плотники выравнивают пол так, что столы и стулья остаются там, где их

поставили.

Однако маленькое трение на льду может быть успешно использовано технически. Свидетельство этому так

называемые ледяные дороги, которые устраивали для вывозки леса с места рубки к железной дороге или к пунктам

сплава. На такой дороге, имеющий гладкие ледяные рельсы, две лошади тащат сани, нагруженные 70 тоннами брёвен.

Трение – не только тормоз для движения. Это ещё и главная причина изнашивания технических устройств,

проблема, с которой человек столкнулся также на самой заре цивилизации.

И в нашу эпоху борьбы с изнашиванием технических устройств – важнейшая инженерная проблема, успешное

решение которой позволило бы сэкономить десятки миллионов тонн стали, цветных металлов, резко сократить выпуск

многих машин, запасных частей к ним.

Уже в античную эпоху в распоряжении инженеров находились такие важнейшие средства для снижения трения в

самих механизмах, как сменный металлический подшипник скольжения, смазываемый жиром или оливковым маслом, и

даже подшипник качения.

Первыми в мире подшипниками считают ременные петли, поддерживающие оси допотопных шумерских повозок.

Подшипники со сменными металлическими вкладышами были хорошо известны в Древней Греции, где они

применялись в колодезных воротах и мельницах.

Конечно, трение играет в нашей жизни и положительную роль, но оно и опасно для нас, особенно в зимний период,

период гололёдов. Вот данные, которые нам сообщили в больнице; число обратившихся за медицинской помощью в

декабре – январе, только школьников, в возрасте 15-17 лет – 6 человек. В основном диагнозы: переломы, вывихи,

ушибы. Есть среди обратившихся за помощью и люди пожилого возраста.

Учитель физики ВК Абуева Галина Викторовна СШ № 4 гАксу Павлодарской обл РК

Изучение силы трения

Порядок выполнения работы

Ц е л ь: выяснить зависимость силы трения скольжения от следующих факторов:

- от нагрузки;

- от площади соприкосновения трущихся поверхностей;

- от трущихся материалов (при сухих поверхностях).

О б о р у д о в а н и е: динамометр лабораторный с жесткостью пружины 40 Н/м; деревянные бруски; набор грузов; деревянная дощечка;

кусок наждачного листа;

Результаты экспериментов

1. Зависимость силы трения скольжения от нагрузки.

m (г)

тр

(Н)

2. Зависимость силы трения от площади соприкосновения трущихся поверхностей.

S (см

)

тр

(Н)

Учитель физики ВК Абуева Галина Викторовна СШ № 4 гАксу Павлодарской обл РК

3. Зависимость силы трения от размеров неровностей трущихся поверхностей:

дерево по дереву (различные способы обработки поверхностей).Рассчитать коэффициент трения по формуле µ

= F

макс

поверхность

полированная

деревянная

наждачная

тр

Сделать вывод.

Сила трения зависит (не зависит)

1. От величины нагрузки.

2. От площади поверхности.

3. От шероховатости поверхности.

Скачать материал

Лабораторный практикум "Изучение силы трения" 9 класс

Физика - еще материалы к урокам:

Предметы

Похожие материалы