Урок физики в 10-м классе по теме

"Сила трения"

Тип урока: Урок изучения нового материала с элементами обобщения ранее изученного.

Цель урока:

• 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

Задачи урока:

образовательные: интересными формами урока способствовать усвоению основного материала, правильного образного мышления, отработать навыки работы с физическими приборами, умение ставить опыты.

развивающие: научить учащихся логически мыслить, обобщать, делать выводы, выделять главное, работать с учебником, способствовать развитию языка.

воспитательные: воспитать умение работать в группе, развивать сотрудничество, выслушать товарищей, уважать мнение других.

Приобретаемые навыки:

- учащиеся учатся работать в группах, обобщать, сопоставлять, проводить исследования

- развитие логического мышления, памяти, речи учащихся. пространственного воображения.

- повышается уровень восприятия, осмысления и запоминания.

- воспитание внимательного отношения к окружающим, друг к другу, учебной дисциплины.

- подводить итоги своей работы, анализировать свою деятельность.

Формы организации работы учащихся:

- Используется словесно- иллюстративный метод. репродуктивный метод, практический метод, проблемный метод, беседа-сообщение ,метод письменного текущего контроля.

Формы организации работы учителя:

- Проверка ранее изученного материала, организация восприятия новой информации

- Постановка цели занятия перед учащимися.

- Обобщение изучаемого на уроке и введение его в систему ранее усвоенных знаний.

Оборудование: компьютер, проектор, экран ,трибометр демонстрационный, набор грузов, стекло, кусок линолеума, наждачная бумага, таблица, динамометр, демонстрационный каток, презентация

Науку все глубже постигнуть стремись,
Познанием вечного жаждой томись
Лишь первых познаний блеснет тебе свет,
Узнаешь: предела для знания нет.
(Фирдоуси, персидский поэт 940-1030 гг.)

Ход урока

1.Организационный момент:

2. Подготовка к восприятию нового материала:

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!

И.А. Бунин

Ты открой мне природа, объятья,
Чтоб я слился с красою твоей
В одно мгновенье видеть вечность,
Огромный мир - в зерне песка,
В единой горсти – бесконечность,
И небо – в чашечке цветка!

Вдумайтесь! Только мыслящий человек, способен увидеть и представить в одно мгновенье - вечность. Нам сегодня предстоит открыть для себя еще одну тайну природы.

• Проверка ранее изученного ранее материала:

I этап. Проводим фронтальный опрос.

Учитель: Какие типы сил Вам известны?

Ученики : 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).

Учитель: О каких силах говорится в этих поэтических стихах?

Сила сцепления
Вяжет пары,
Мощь тяготенья
Держит миры,
Атомов сродство
Жизнь создает,
Света господство
К знанью ведет.

Ученик: электромагнитных, гравитационных, ядерных.

Учитель: А теперь, дайте характеристику каждой из этих величин?

Учитель: Расскажите, что Вы знаете о силах упругости?

Ученик: 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

Учитель: Сила тяжести? Что это за сила?

Ученик: 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.

Учитель: Что называется весом тела?

Ученик: 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.

Учитель: Действует ли сила тяжести в состоянии невесомости?

Ученик: Да, тело просто не давит на опору. Вес тела приложен к опоре или подвесу.

• Творческое применение и добывание знаний

II этап. Учащиеся выполняют разноуровневую самостоятельную работу по вариантам. Ассистенты раздают карточки. 5-7 минут.

Вариант 1

1 уровень

Сформулируйте закон Гука и запишите формулу.

Объясните физический смысл коэффициента жесткости k;

Какая сталь больше удлинится при растяжении: сырая или закаленная?

2 уровень

Найдите удлинение буксирного троса жесткостью 100 кН при буксировке автомобиля массой 2 т с ускорением 0,5м/с² (трением пренебречь).

3 уровень

Мальчик массой 50 кг качается на качелях длиной 4 м. С какой силой он давит на сиденье при прохождении среднего положения со скоростью 6 м/с.

Вариант 2

1 уровень

Сформулируйте закон всемирного тяготения и запишите формулу,

Почему Земля всем телам сообщает одинаковое ускорение?

Можно ли поднять с Земли тело, приложив к нему силу равную силе тяжести?

2 уровень

Стальная проволока удлинилась на 2 мм под действием силы 200 Н. Определите коэффициент жесткости.

3 уровень

Ракета поднимается вверх с ускорением 30 м/с². Каков будет вес тела массой 10 кг. Какая сила тяжести действует на тело?

Вариант 3

1 уровень

Дайте определение веса тела.

В чем различие веса тела и силы тяжести?

2 уровень

Определите ускорение свободного падения на высоте Н=3R.

3 уровень

С какой силой давит человек массой 70 кг на пол лифта, движущегося с ускорением 0,8 м/с² вниз?

• Постановка цели занятия перед учащимися:

Учитель: 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. О каких силах природы Вы знаете еще?

Каждому на стол дается кроссворд, чья группа быстрее ответит. Разгадыванием тему урока по кроссворду.

Кроссворд

Цифра под клеткой показывает, какую букву нужно взять из слова ответа для разгадки темы урока.

•  

  1. Сила, с которой тело давит на опору или подвес.

  2. Явление сохранения скорости тела постоянной, если действие сил компенсируется.

  3. Вода в твердом состоянии.

  4. Наука о природе.

1.Любой предмет в физике.

2. Отрезок, имеющий направление.

3.Древнегреческий ученый, который ввел слово “Физика”.

4. Прибор для измерения силы.

5. Мера воздействия одного тела на другое, в результате которого изменяется скорость.

6. Линия, вдоль которой тело движется.

Учитель: Правильно отгадали тему. Урок посвятим изучению сил трения.

Открываем тетради и пишем тему урока: “Сила трения”.

Основные вопросы:

• какова причина возникновения сил трения?

• как направлена сила трения?

• какова природа силы трения?

• от чего зависит сила трения;

4. Организация восприятия новой информации:

Учитель: Первые исследования трения проведены великим итальянским ученым Леонардо да Винчи, более 400 лет назад, но его работы не были опубликованы. Законы трения открыли французские ученые Гильом Амонтон (1699 г) и Шарль Огюстен Кулон (1785г). Сегодня мы с вами проведем небольшие исследования, найдем ответы на основные вопросы.

Класс разбит на группы. Каждая группа проводит исследование, делает выводы.

Опыт 1.

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.

Ученик: 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

1) шероховатость поверхности:

2) притяжение молекул взаимодействующих тел;

Учитель: Какие виды трения существуют? От чего зависит сила трения?

Опыт 3.

Ученик: 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.

Учитель: Одно из самых гениальных изобретений человечества – колесо. Оно использовалось для транспортировки грузов еще 5000 лет назад. Какое преимущество имеют колеса, шарообразные и цилиндрические тела?

Ученик: Опыт 4. Возьмем два бруска: круглый и прямоугольный. Присоединим динамометр, будем тянуть груз по поверхности. Измерим силу F_{1. .}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.

Учитель: 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.

5. Первичная проверка понимания:

Учитель: Мы с вами изучили силу трения.

Какие виды трения мы знаем?

Ученик Трения покоя, скольжения, качения.

Учитель: Какова причины возникновения?

Ученик А) шероховатость поверхности; Б) притяжение молекул; В) возникает при соприкосновении тел.

Учитель: К какому типу сил относится силы трения:

Ученик: сила трения относится к электромагнитным силам.

Учитель: Как направлена сила трения?

Ученик: Fтр направлена против движения, определяется по формуле F тр = k N;

k - коэффициент трения.

6. Физическая пауза

Учитель: Прежде чем приступить к решению задач проведем физическую паузу.

1. Зачем зимой дорожки посыпают песком?

2. Зачем зимой на задние колеса автомобилей надевают цепи?

3. Зачем на обуви, шинах автомобилей наносят протектор?

4. Зачем в двигатель автомобиля наливают масло?

5. Зачем спортсмены-лыжники на лыжи наносят особую смазку?

6. Зачем подшипники колес и педалей велосипедов смазывают солидолом?

7. Как устроен вездеход на воздушной подушке? Что для него является смазкой?

8. Зачем легкоатлеты надевают спортивную обувь с шипами?

Учитель: О действии каких сил нужно знать, чтобы объяснить примеры?

Ученики: О силах трения и их значение в жизни любого человека.

7. Организация усвоения нового материала путем практического применения

Учитель: Какие Вам известны пословицы, поговорки сказки о силах трения?

Ученики: “Все идет как по маслу”.

“Не подмажешь не поедешь”.

“Сухая ложка рот дерет”.

Сказка. Посадил дед репку.

Объясните поговорки:

Не подмажешь – не поедешь!

Пошло дело, как по маслу.

Угря в руках не удержишь!

Лыжи скользят по погоде.

Из навощенной нити сеть не сделаешь.

Ржавый плуг только по пахоте очищается.

Учитель: Дайте физическое обоснование пословицу: “Коси коса пока роса; роса долой и мы домой”. Почему при росе легче косить?

Решим задачи:

1. Брусок массой 200 г. скользит по льду. Определите силу трения скольжения, действующую на брусок, если коэффициент трения скольжения бруска по льдй равен 0,1.

А) 0,2 Н. Б) 2 Н. В) 4 Н.

2. Как изменится максимальная сила трения покоя, если силу нормального давления бруска на поверхность увеличить в 2 раза?

А) не изменится. Б) уменьшится в 2 раза. В) увеличится в 2 раза.

3. Вагонетка массой 200кг движется равномерно. С какой силой рабочий толкает вагонетку, если коэффициент трения равен 0,6?

8. Закрепление материала

Учитель: 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.

Учитель: Какую цель поставили в начале урока?

Ученики:

• 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

Учитель: Справились ли мы с поставленной целью?

Ученики: делают выводы о проделанной работе на уроке, о тех практических навыках, которые они получили в процессе работы.

9. Домашнее задание к следующему уроку.

1 группа: написать сочинение в прозе или в стихах на тему: “Если вдруг исчезнет трение, что будем кричать "Ура" или "Караул".

2 группа: Проект: Трение в литературных произведениях.

3 группа: Проект: Трение и спорт.

4 группа: Проект: Трение в технике.

5 группа: Объясните поговорки

Что кругло - легко катится;

Ловкий человек и на дынной корке не поскользнётся;

Нет такого человека, который хоть бы раз не поскользнулся на льду.

Колодезная верёвка сруб перетирает;

10. Подведение итогов урока, объявление оценок учащимся.

Учитель: Хочется закончить урок словами из стихотворения Ф.И. Тютчева:

Блажен, кто явственно узрел
Хотя бы скорлупу природы.
Не то, что мните вы, природа:
Не слепок, не бездушный лик-
В ней есть душа, в ней есть свобода,
В ней есть любовь, в ней есть язык.

Суд над трением

Катятся ручки уже целый час… Учебники падают с полок на нас… Парты из класса в класс разъезжают… А ластики в воздухе быстро мелькают… Что же случилось? Что за беда?

Кто виноват? Виновата она…

                                                      ***

Текст 1. 18 августа 1851 г. император Николай I совершил первую поездку из Петербурга в Москву по железной дороге. Императорский поезд был готов к отправлению в 4 часа утра. Начальник строительства дороги генерал Клейнмихель, чтобы подчеркнуть особую торжественность события, приказал первую версту железнодорожного полотна покрасить белой масляной краской. Это было красиво и подчеркивало то обстоятельство, что императорский поезд первый пойдет по нетронутой белизне уходящих в даль рельсов. Однако Клейнмихель не учел одного обстоятельства…

                                                             ***

Текст 2. Исследователи пытались выяснить, каким образом древние египетские строители смогли воздвигнуть такое грандиозное сооружение, как пирамида (да не просто воздвигнуть, а придать ему геометрически правильную форму). Иногда даже высказывалось мнение, что пирамиды не мог построить народ, живший в бронзовом веке, и в создании этих колос-сальных сооружений принимали участие… инопланетяне.

Пирамиды были построены при помощи мускульной силы. Чтобы поднять блоки, египтяне строили из кирпича и камня наклонную насыпь под углом подъема 15°. По мере сооружения пирамиды насыпь удлиняли. По этим насыпям каменные блоки тащили на деревянных санях, а трассу постоянно поливали водой. Затем с помощью деревянных рычагов блоки устанавливали на место. Когда строительство в основном заканчивалось, наклонную насыпь разравнивали, а поверхность пирамиды закрывали облицованными блоками.

Качество работы этих строителей, живших сорок семь столетий на-зад, было таково, что несовпадения горизонтальных и вертикальных линий пирамиды не превышают ширину большого пальца. Камни настолько плотно пригонялись один к другому, что между ними нельзя просунуть даже иголку.

***

Текст 3. Собираясь в поход, не забудь взять с собой спички. Это первейшая заповедь туриста. Но как быть, если все-таки забыли или они отсырели в дороге? Для бывалого человека и это не беда. Разжечь костер он сможет без спичек. В древности люди, как вы знаете, добывали огонь с помощью приспособления, напоминающего лук для стрельбы. Водя им словно смычком, вращали палочку – до тех пор, пока под ней не начинал тлеть мох. От него и зажигали бересту или лучину. Знали древние и другие приемы, например, с помощью камней, ударяя их друг о друга и высекая искры. Все это хрестоматийные примеры, так что можно воспользоваться опытом древних, как пользуются им и сегодня некоторые племена, живущие вдали от цивилизации.

***

Текст 4. Зимняя дорога и безопасность езды - понятия взаимосвязанные. По официальной статистике, больше половины всех крупных дорожно-транспортных происшествий приходится на период распутицы, хотя число участников движения в это время уменьшается. Причина очевидна: на заснеженном, скользком дорожном полотне резко снижаются сцепные свойства колеса с дорогой. Следовательно, надо или чистить проезжую часть до летнего состояния, или использовать особые, более «цепкие» шины. Испытания подтвердили: всесезонные шины универсальны только по определению и для зимних заснеженных, обледенелых дорог малопригодны. Важный вывод для тех, кто круглый год предпочитает ездить на «все-сезоннике», утешая себя тем, что убивает сразу двух зайцев.

Задания

1. Какого обстоятельства не учел Клейнмихель в тексте 1?

2. Зачем египтяне при подъеме каменных глыб трассу постоянно поливали водой?

3. Какое явление помогает разжечь костер туристам?

4. Чем «зимняя дорога» опасна для автомобилей?

5. Какую роль (положительную или отрицательную) играет сила трения в текстах, предложенных выше? Ответ поясните.

6. Объясните пословицы:

Не подмажешь – не поедешь; Угря в руках не удержишь; Лыжи скользят по погоде; Колодезная веревка сруб перетирает.

7. Предложите (или нарисуйте) удобную и безопасную обувь для ходьбы зимой.

8. Напишите эссе на тему «Если б трение пропало, что со всеми нами стало?»