Сила трения полезная и вредная способы ее увеличения и уменьшения
Тема урока: «Сила трения.Вред и польза силы трения.Способы увеличения и уменьшения силы трения»
Цели урока:
Обучающая:
1.ввести понятие силы трения и познакомить учащихся с её особенностями;
2.изучить причины и виды трения, выяснить природу силы трения, ее направление, способы увеличения и уменьшения;
3.дать качественную формулировку этого понятия.
Развивающая:
1.создать условия для развития мыслительных и коммуникативных качеств учащихся;
2.развивать у учащихся творческие способности (написание докладов и сказок).
Воспитательная:
1.воспитывать наблюдательность, культуру речи, умение четко выражать свою мысль;
2.воспитывать умение видеть физику вокруг себя.
Тип урока: урок изучения нового материала, проблемно-поисковый.
Приборы и материалы: учебник «Физика и астрономия 7»; дидактические пособия (карточки-задания); наклонная плоскость; легкоподвижная тележка; демонстрационный динамометр; набор грузов.
План урока (45 минут):
1. Орг. момент (3 минуты)
2. Актуализация знаний(7 минут).
3. Объяснение нового материала(20 минут)
4. Рефлексия(10 минут)
5. Домашнее задание, подведение итогов(5 минут).
Ход урока:
1. Орг. момент(3минуты).
– Здравствуйте. Садитесь.
– Сегодня мы с вами приступаем к изучению новой темы «Сила трения». На уроке мы введем понятие силы трения и познакомимся с её особенностями, изучить причины и виды трения, выяснить природу силы трения, ее направление, способы увеличения и уменьшения.
Для этого повторим те силы, которые мы уже с вами прошли.
(опорный конспект №1 «Сила»)
СИЛА,F
Сила тяжести, Fтяж Сила упругости,Fупр
2. Актуализация знаний(7минут).
– Мы уже изучили силу тяжести и силу упругости. Теперь для того, чтоб еще раз закрепить изученные силы вы напишите тест.
(Тест 3 варианта, раздать)
Вариант I
1. Выберите верное высказывание
I. Весом тела называют силу, с которой…
II. Силой тяжести называют силу, с которой…
III. Силой упругости называют силу, с которой…
1. тело притягивается к Земле.
2. тело действует на другое тело, вызывающее деформацию.
3.тело вследствие притяжения к Земле действует на опору или подвес.
2. Какая сила удерживает спутник на орбите?
- Сила тяжести.
- Вес тела.
- Сила упругости.
3. По международному соглашению за единицу силы принят..
- ньютон. Сокращенное обозначение – Н.
- килограмм. Сокращенное обозначение – кг.
- метр в секунду. Сокращенное обозначение – м/с.
4. Чему равна сила тяжести, действующая на тело массой 50 кг?
- 490 Н
- 4,9 Н
- 0,49 Н
- 49 Н
- 4900 Н
Вариант II
1. Выберите верное высказывание
I. Камень падает на землю вследствие того, что на него действует…
II. На книгу, лежащую на столе, со стороны стола действует…
III. На стол, со стороны лежащей на нем книги, действует…
1.вес тела.
2. сила упругости.
3. сила тяжести.
2. Пружина под действием подвешенной к ней гири растянулась. Какая сила вызвала растяжение пружины?
- Сила тяжести.
- Вес тела.
- Сила упругости.
3. 1 Ньютон – это сила, которая…
- за 1 с сообщает телу массой 1 кг скорость 1 м/с.
- за 1 с изменяет скорость тела на 1 м/с.
- за 1 с изменяет скорость тела массой 1 кг на 1 м/с.
4. Чему равна сила тяжести, действующая на тело массой 5 кг?
- 490 Н
- 4,9 Н
- 0,49 Н
- 49 Н
- 4900 Н
Вариант III
1. Выберите верное высказывание
I. Тело, выпущенное из рук, падает на землю. Какая сила вызывает падение тел?
II. На книгу, лежащую на столе, со стороны стола действует…
III. На стол, со стороны лежащей на нем книги, действует…
1. сила тяжести.
2. сила упругости.
3. вес тела.
2. Зависит ли сила тяжести от массы тела?
- Сила тяжести прямо пропорциональна массе тела.
- Не зависит.
- Чем больше масса тела, тем меньше сила, с которой оно притягивается к Земле.
3. 1 Ньютон приблизительно равен силе тяжести, действующей на тело массой…
- 9,8 кг
- 0,1 кг
- 1/9,8 кг
4. Тело имеет массу 0,5 кг. Каков вес этого тела, если оно неподвижно и находится на горизонтальной опоре?
- 490 Н
- 4,9 Н
- 0,49 Н
- 49 Н
- 4900 Н
3. Объяснение нового материала(25минут).
Эпиграф (на доске):
«Вездесущее, необходимое, мешающее –
– вот оно какое – трение!»
Изучение темы начинаю с выдвижения проблемы, демонстрирую опыт.
Опыт: Привожу в движение игрушечный автомобиль. С течением времени его движение прекращается.
– Почему же останавливается автомобиль? (Слушаю ответы учащихся)
После этого опыта учащиеся предполагают, что существует какая-то сила.
После этого объявляю тему урока и ставлю следующую проблему
-В чем причина существования сил трения?
(опорный конспект №2 «Характеристика силы трения»)
Опыт: сооружаю наклонную плоскость из фанерной доски и бруска. Кладу на наклонную плоскость цилиндр боковой поверхностью и отпустите. На ту же наклонную плоскость положите цилиндр торцом и отпустите.
Дети отвечают на вопросы:
– Что явилось причиной движения цилиндра в первом опыте?
(Ответ: сила тяжести)
– Что явилось причиной покоя цилиндра во втором опыте?
(Ответ: возникновение силы, компенсирующей силу тяжести)
Определение
Даю определение новой силы:
сила, возникающая при движении одного тела по поверхности другого и направленная в строну, противоположную движению называется силой трения.
Обозначение и единица измерения
Показываю как обозначается сила трения.
Fтр
[F]=1Н(Ньютон)
Прибор для измерения силы трения
динамометр
– Как же можно измерить силу трения?
Опыт: На фанерную плоскость кладем деревянный брусок с грузами, цепляем динамометром и равномерно перемещаем по плоскости. Динамометр показывает некоторую силу.
Дети отвечают на вопросы:
– Какую силу показывает динамометр?
(Ответ: динамометр показывает силу 1,5 Н)
– На тело действует сила, но скорость движения не изменяется. Значит, существует компенсирующая сила, равная силе динамометра.
-Куда направлена сила, равная движущей силе?
(Ответ: сила направлена против движения бруска);
– Где находится точка приложения этой силы?
(Ответ: точка приложения находится в месте контакта двух поверхностей).
– Сделайте вывод.
измеряя силу, с которой динамометр действует на тело при его равномерном движении, мы находим силу трения.
Величина и направление
– Мы уже выяснили из опыта, что сила трения имеет направление, а сила имеет направление, то эта величина векторная.
Сила трения
F- это величина векторная.
Сила направлена против движения тела.
Формула F=µN
,
где – µкоэффициент трения, N- сила нормального давления.
Коэффициент трения µ- это уже рассчитанная величина, приведенная таблице №4 на странице 216.
Силой нормального давления, называется сила, с которой тело действует на опору, направленной перпендикулярно к опоре.
N=Fтяж => N=mg
Причины
Опыт: Для этого сравниваем движение металлического шарика по линолеуму, столу, наждачной бумаге и ковру. На подобных примерах устанавливаем, что причиной трения является шероховатость поверхности соприкасающихся тел.
– Даже самые гладкие на вид поверхности имеют неровности, которые препятствуют движению одного тела по поверхности другого. Но оказывается уменьшение неровностей уменьшает силу трения только вначале. Дальнейшее уменьшение шероховатости приводит к увеличению силы трения (называю и вторую причину возникновения силы трения — молекулярное взаимодействие, которое приводит как бы к прилипанию соприкасающихся поверхностей).
– И так, причины возникновения силы трения две — неровности поверхности и силы притяжения между молекулами соприкасающихся поверхностей.
Причины:
1.Неровности поверхности
2.Силы притяжения между молекулами соприкасающихся поверхностей
При шероховатых поверхностях трение обусловлено главным образом первой причиной, а при очень гладких поверхностях сказывается молекулярная природа трения.
Виды:
Сила трения
трение скольжения
трение качения
трение покоя
– Если тело скользит по поверхности, его движению препятствует сила трения скольжения. Например, когда мы скатываемся на санках, нас тормозит сила трения скольжения
– Телу катящемуся по поверхности препятствует сила трения качения. Например, когда вы едите на велосипеде, вас тормозит сила трения качения.
– Когда мы пытаемся сдвинуть шкаф с места, действуя на него с какой-либо силой, то в случае, если шкаф останется в покое, можно сделать вывод – тело не изменило своей скорости. Это говорит о том, что есть еще сила, направленная противоположно этому действию и равная ему по величине. Эта сила называется силой трения покоя. Именно сила трения покоя мешает сдвигать с места тяжелые предметы.
– От чего же зависит сила трения?
– Как вы думаете сила трения будет зависеть от материала трущихся поверхностей?
– От нагрузки?
– От обработки трущихся поверхностей?
– А от площади контактных тел?
Итак, делаем выводы:
Сила трения зависит от материала соприкасающихся тел, от нагрузки, от шероховатости и не зависит от площади контакта тел.
– Трение, как и любое физическое явление, может быть и вредным, и полезным.
– Когда оно полезно, его стараются увеличить. Например, в гололед перед школой дорогу посыпают песком.
– Но когда сила трения мешает ее уменьшают. Как же можно уменьшить силу трения?
(Даю учащимся высказать свои предположения. Обращаю внимание на то, что уменьшить силу трения можно изменив причины, от которых зависит сила трения (шероховатость, материал, нагрузка))
– Но в жизни часто бывает так, что эти причины не устранимы. Единственный способ — изменить один вид трения на другой.
Опыт: На перевёрнутую вверх колёсами машинку помещаю груз. Тележку равномерно перемещаю по поверхности. Отмечаю силу динамометра. Затем тележку ставлю на колёса и помещаю тот же груз. При равномерном перемещении динамометр отмечает меньшую силу.
При равных нагрузках сила трения качения всегда меньше силы трения скольжения.
– Еще для уменьшения силы трения некоторые тела тщательно шлифуют и применяют смазку. Например, все детали механизмов в автомобилях тщательно шлифуют и покрывают тонким слоем смазки.
4. Рефлексия(10минут).
Подвожу итог урока совместно с учениками: достигли ли целей, поставленных вначале свой работы; понравилась ли нам работа. Для закрепления изученного материала и контроля знаний учащихся
1) А теперь, я предлагаю вам найти ответы на народные приметы и пословицы (дидактические пособия – карточки с пословицами). Определите, значение силы трения для каждой пословицы, и какую роль эта сила играет положительную или отрицательную (3минуты).
Коси, коса, пока роса,
Роса долой – и ты домой.
(русская)
Пошло дело, как по маслу.
(русская)
От безделья и лопата ржавеет.
(русская)
Без мыла в душу влезет.
(русская)
От того телега запела,
Что давно дегтя не ела.
(русская)
Не, такого человека, который хоть раз не поскользнулся по льду.
(осетинская)
Каков но, так и режет.
(русская)
Не смазанное колесо ось перетрет.
(узбекская)
Три, три, три – дырка будет.
(русская)
Задумал муравей
Фудзияму-гору сдвинуть.
(японская)
На льду не строятся.
(русская)
Лопату не покрывают позолотой.
(корейская)
Не подмазанная арба не поедет.
(таджикская)
Сухая ложка рот дерет.
(русская)
Из навощенной нити
трудно плести сети.
(корейская)
Баба с возу – кобыле легче.
(русская)
Часы могут остановиться,
Время – никогда.
(сербская)
Плуг от работы блестит.
(русская)
Ключ, который часто в работе, блестит.
(турецкая)
От работы пила,
раскалилась до бела.
(русская)
Ржавый плуг только на пахоте очищается.
(марийская)
Что кругло – легко катится.
(японская)
Жнущий серп всегда блестит.
(мокша)
Кататься, как сыр в масле.
(русская)
Мел оставляет белый след,
а уголь – черный.
(индонезийская)
Против шерсти не гладят.
(русская)
Остер шип на подкове,
Да скоро сбивается.
(русская)
Угря в руках не удержишь.
(французская)
Не подмажешь, не поедешь.
(французская)
Колодезная веревка,
сруб перетирает.(японская)
2) провожу тест(7 минут):
Тестовое задание
1. Сила — причина …
А. … только изменения скорости тела.
Б. … только деформации тела.
В. … изменения скорости и деформации тела.
Г. … движения тела.
2. Если тело покоится или движется равномерно, значит …
А. … все силы направлены в одну сторону.
Б. … на него не действуют силы .
В. … силы, действующие на тело, скомпенсированы.
Г. … на него не действуют силы или их равнодействующая равна нулю.
3. Силой трения называют силу …
А. … с которой Земля притягивает к себе тела.
Б. … действующую на тело со стороны деформированной опоры и направленную против деформирующей силы.
В. … с которой тело вследствие земного притяжения действует на опору или подвес.
Г. … возникающую при движении одного тела по поверхности другого и направленную в сторону, противоположную движению.
4. Точка приложения силы трения расположена …
А. … в центре тела.
Б. … в точке контакта двух тел.
В. … в точке действия внешней силы.
Г. … в любом месте тела.
5. Сила трения всегда направлена …
А. … противоположно движению тела.
Б. … противоположно деформирующей силы.
В. … вертикально вниз.
Г. … влево или вправо.
6. Сила трения зависит от …
А. … нагрузки.
Б. … шероховатости поверхностей.
В. … вида материала контактирующих поверхностей.
Г. … всех вышеперечисленных фактов.
7. Силу трения можно уменьшить …
А. … заменяя один вид трения другим.
Б. … заменяя скольжение качением.
В. … смазывая трущиеся поверхности.
Г. … увеличивая скорость тела.
8. Парашютист, масса которого 70 кг, равномерно опускается. Чему равна сила сопротивления воздуха, действующая на парашютиста?
А. 350 Н.
Б. 700 Н.
В. 70 Н.
Г. Среди ответов А — В нет правильного.
Ответы к тесту:
1
трение закон скольжение качение
В технике для уменьшения влияния сил сухого трения между поверхностями вводят смазку (вязкую жидкость, создающую тонкий слой между твёрдыми поверхностями).
Влияние смазки заключается в том, что между трущимися поверхностями вводится слой вязкой жидкости, которая заполняет все неровности поверхностей и, прилипая к ним, образует два трущихся слоя жидкости (рис. 15)
Рис. 15. Влияние смазки.
Поэтому вместо трения двух твердых поверхностей при смазке возникает внутреннее трение жидкости, которое значительно меньше внешнего трения двух твердых поверхностей. Применение смазочных масел уменьшает трение в 8-10 раз. Типичный пример значения смазки представляет бег конькобежца на коньках. В результате действия силы со стороны конькобежца на нож конька снег тает и под коньком появляется вода, которая вновь замерзает, после того как пробежал конькобежец и исчезло давление. Однако в механизмах вода для смазки не годится, поскольку вследствие малой вязкости она выдавливалась бы из зазора неровностей между трущимися поверхностями.
Во всех машинах есть одна общая черта: в любой из них что-нибудь обязательно вращается. И везде есть неразлучная пара – ось и её подпорка – подшипник
Поскольку силы трения качения значительно меньше сил трения скольжения, то в машинах и механизмах в большинстве случаев подшипники скольжения заменяют подшипниками качения (рис. 16).
Рис. 16. Подшипник.
Подшипник состоит из двух колец. Одно из них – внутреннее – плотно насажено на ось и вращается вместе с ней. Другое – наружное кольцо – неподвижно зажато между основанием и крышкой подшипника.
Эти кольца – обоймы имеют на обращенных друг к другу поверхностях выточенные канавки. Между обойм находятся стальные шарики. При кручении подшипника шарики катятся по канавкам в обоймах.
Чем лучше отполированы поверхности дорожек и шариков, тем меньше трение. Чтобы шарики не сбегались в одну кучу, их разделяет сепаратор. Сепараторы обычно делаются пластиковые, стальные или бронзовые.
При вращении в таком подшипнике появляется трение качения. Потери на трение в шариковом подшипнике раз в 20-30 меньше, чем в подшипнике скольжения! Подшипники качения делают не только с шариками, но и с роликами разной формы. Без подшипников качения современная промышленность и транспорт были бы невозможны.
В настоящее время широко применяется такой способ уменьшения трения при движении транспортных средств, как воздушная подушка.
Воздушная подушка (рис. 17) — это слой сжатого воздуха под транспортным средством, который приподнимает его над поверхностью воды или земли. Слой сжатого воздуха создаётся вентиляторами. Отсутствие трения о поверхность позволяет снизить сопротивление движению. От высоты подъёма зависит способность такого судна двигаться над различными препятствиями на суше или над волнами на воде.
Рис. 17 Воздушная подушка.
Схема работы судна с воздушной подушкой: 1 — маршевые винты; 2 — поток воздуха; 3 — вентилятор; 4 — гибкая перепонка (юбка).
Первым идею подобной машины на воздушной подушке высказал К.Э. Циолковский в 1927 году, в работе «Сопротивление воздуха и скорый поезд». Это бесколесный экспресс, который мчится над бетонной дорогой, опираясь на воздушную подушку – слой сжатого воздуха.
Содержание:
- § 1 От чего возникает сила трения и что это такое?
- § 2 Виды трения
- § 3 Значение трения в жизни человека
§ 1 От чего возникает сила трения и что это такое?
Каждый из нас катался на санках или на лыжах, а кто задавал себе вопрос: «Почему я как бы сильно не оттолкнулся, все равно рано или поздно остановлюсь»?
Представьте такую картинку – учебник, лежит на парте. Если его толкнуть, то есть приложить к нему силу, то он изменит скорость с нулевого значения до какого-то определенного. Однако через некоторое время учебник остановится.
Мы уже знаем, что изменение скорости тела есть результат приложения силы. Какая же сила подействовала в этом случае?
Остановиться учебнику помогла сила трения. Сила трения возникает при движении одних тел по поверхности других, и когда тело пытаются сдвинуть с места.
От чего возникает сила трения?
Для ответа на этот вопрос можно проделать простейший эксперимент. Попробуем провести линию простым карандашом сначала на бумаге, а затем на стекле. На бумаге у нас это сделать получится, а на стекле нет. Это происходит потому, что поверхность бумаги и грифеля карандаша имеет неровности, если посмотреть на них под микроскопом. Частицы грифеля как бы зацепляются за шероховатости бумаги и остаются там. Поверхность же стекла гладкая и мы такого не наблюдаем.
Отсюда можно сделать вывод о том, что величина силы трения зависит от наличия шероховатостей соприкасающихся поверхностей.
А исчезнет ли сила трения в том случае, когда обе поверхности будут гладко отшлифованы? Для ответа на этот вопрос можно провести следующий эксперимент: с поверхности воды попытаемся оторвать стекло или зеркало. Это сделать достаточно сложно. В этом случае сила трения возникать тоже будет, но причина ее существования другая – взаимное притяжение молекул соприкасающихся поверхностей. И в последнем примере величина силы трения будет в разы больше.
Помимо величины сила должна иметь направление. Сила трения всегда направлена в противоположную движению тела сторону.
§ 2 Виды трения
Трение бывает трех видов:
1. Трение покоя. Все тела покоятся на месте только благодаря трению покоя. В противном случае все бы падало.
2. Трение скольжения. Примером данного вида трения может служить катание с горы на санках.
3. Трение качения. Примером может быть движение и остановка автомобиля.
Из всех трех видов наибольшей величиной обладает трение покоя, а наименьшей – трение качения. Катить легче, чем волочить. Именно поэтому во всех инженерных сооружениях и технике, где это возможно, скольжение заменяют на качение.
Так для постройки памятника Петру I в Санкт-Петербурге, громадную каменную глыбу весом около 1000 тонн доставили в город на катках, поскольку дотащить волоком постамент для памятника основателю города, было бы невозможно.
Величину силы трения можно измерить динамометром, а измеряется она в Ньютонах.
§ 3 Значение трения в жизни человека
С точки зрения пользы для человека трение может быть вредным и полезным. К примеру, когда начинает скрипеть и плохо открываться дверь трение считается вредным. Полезным можно назвать то трение, при котором велосипедист может остановиться на светофоре. Если бы его не было, то он продолжал бы неконтролируемое движение. В некоторых случаях для того, чтобы уменьшить трение применяют различные смазочные материалы. Ни один подшипник без технического масла работать не сможет.
Таким образом, трение имеет крайне важное значение в нашей жизни. Трение не только позволяет контролировать движение, оно способствует также и устойчивости тел.
Не будь его, все будет катиться, и скользить, пока не окажется на одном уровне. Гвозди и винты выскользнут из стен, ткани расползутся, ни одну пуговицу невозможно будет пришить, нитки просто не будут держаться ни в иглах, ни в тканях.
Без трения покоя мы бы не могли ни ходить, не ездить. Вспомните, как трудно передвигаться в гололед. Причиной возникновения силы трения может быть либо наличие шероховатостей на соприкасающихся поверхностях, либо взаимное притяжение молекул взаимодействующих тел. Сила трения измеряется в Ньютонах и направлена в противоположную движения тела сторону.
Список использованной литературы:
- Физика. Химия. 5-6 классы. Гуревич А.Е., Исаев Д.А., Понтак Л.С. – М.: Дрофа, 2011.
- Физика. 7 класс: Учебник для общеобразоват.учреждений/А.В. Перышкин. – М.: Дрофа, 2006.
- Физика. 8 класс: Учебник для общеобразоват.учреждений/А.В. Перышкин. – М.: Дрофа, 2010.
- Занимательная физика. Я. Перельман
- Физика. 7 класс. Учебник. Гуревич А. Е.