Сила трения. Урок физики в 7 кл. Сила трения. Урок физики в 7 классе по теме Сила трения
 Скачать 30.51 Kb.
|
|
Урок физики в 7 классе по теме «Сила трения» Вы все ребята любите зимние забавы: катание на санках , лыжах, коньках а) санки, скатившись с горы, по инерции скользят по горизонтальному пути и останавливаются; б) мальчик, разбежавшись, скользит на коньках по льду. Они не движутся равномерно, скорость их постепенно уменьшается. Почему? Почему звучит скрипка, когда по струнам проводят смычком? Почему на мокрой дороге автомобилю сложнее затормозить? Вы стоите на абсолютно гладкой поверхности ледяного озера. Как сдвинуться с места? Как снять тесное кольцо с пальца? Ответы на все эти вопросы можно получить, подробно изучив такую важную тему, как закон силы трения. После этих вопросов учащиеся высказывают мнение, что здесь (в этих примерах) должна существовать сила трения. Итак, – трение. Это явление сопровождает нас буквально на каждом шагу, а потому стало привычным и незаметным. И характеризуется оно силой трения. О силе трения и пойдёт речь на сегодняшнем уроке. Итак, запишем тему урока: «Сила трения». Трение — это взаимодействие, которое возникает в плоскости контакта поверхностей соприкасающихся тел. Сила трения — это величина, которая характеризует это взаимодействие по величине и направлению. Определение: Сила, возникающая при движении одного тела по поверхности другого, приложенная к движущемуся телу и направленная против движения, называется силой трения. Основная особенность: сила трения приложена к обоим телам, поверхности которых соприкасаются, и направлена в сторону, противоположную мгновенной скорости движения тел друг относительно друга. Поэтому тела, свободно скользящие по какой-либо горизонтальной поверхности, в конце концов остановятся. Чтобы тело двигалось по горизонтальной поверхности без торможения, к нему надо прикладывать усилие, противоположное и хотя бы равное силе трения. В этом заключается суть силы трения. Фронтальный опыт: деревянный брусок, динамометр. Учитель объясняет классу, как измерить силу трения. На брусок в горизонтальном направлении действуют две силы. Одна сила – сила упругости пружины динамометра, направленная в сторону движения. Вторая сила – это сила трения, направленная против движения. Так как брусок движется равномерно, то значит равнодействующая этих сил равна нулю. Следовательно, эти силы равны по модулю и направлены в противоположные стороны. Динамометр показывает силу трения (уч-ся измеряют силу трения). Сила трения – ещё один вид сил, отличающийся от рассмотренных ранее силы тяжести и силы упругости. Виды Сухое трение возникает в области контакта поверхностей твёрдых тел в отсутствие жидкой или газообразной прослойки. Этот вид трения может возникать даже в состоянии покоя или в результате перекатывания одного тела по другому, поэтому здесь выделяют три вида силы трения: 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(слайд 6) -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. Вязкое трение возникает при движении твёрдого тела в жидкости или газе. Оно препятствует движению лодки, которая скользит по реке, или воздействует на летящий самолёт со стороны воздуха. Интересная особенность вязкого трения в том, что отсутствует трение покоя. Попробуйте сдвинуть пальцем лежащий на земле деревянный брус и проделайте тот же эксперимент, опустив брус на воду. Чтобы сдвинуть брус с места в воде, будет достаточно сколь угодно малой силы. Однако по мере роста скорости силы вязкого трения сильно увеличиваются. Одной из причин возникновения силы трения является шероховатость поверхностей соприкасающихся тел. Даже гладкие на вид поверхности тел имеют неровности, бугорки и царапины. Когда одно тело скользит или катится по поверхности другого, эти неровности цепляются друг за друга, что создает силу, задерживающее движения . Другая причина трения – взаимное притяжение молекул соприкасающихся тел. Возникновение силы трения обусловлено главным образом первой причиной, когда поверхности тел шероховаты. Но если поверхности тел хорошо отполированы, при соприкосновении часть их молекул располагается очень близко друг к другу. В этом случае начинает заметно проявляться притяжение между молекулами соприкасающихся тел. Сила трения зависит от: обработки поверхности и от смазки; рода трущихся поверхностей; силы, прижимающей тело к поверхности; Сила трения не зависит от: скорости перемещения трущихся тел (для не очень больших скоростей); площади соприкосновения трущихся поверхностей. В природе и технике трение имеет большое значение. Трение может быть полезным и вредным. Когда оно полезно, его стараются увеличить, когда вредно – уменьшить. Без трения ни люди, ни животные не могли бы ходить по земле, так как при ходьбе мы отталкиваемся ногами от земли . В жизни многих растений трение играет положительную роль. Вот, например, лианы, грох, бобы и другие вьющиеся растения. Благодаря трению они цепляются за находящиеся поблизости опоры, удерживаются на них и тянутся к свету. Трение здесь создается за счет того, что стебли многократно обвивают опоры и поэтому плотно прилегают к ним. А вот растения, имеющие корнеплоды, такие, как морковь, свекла, брюква. Сила трения о грунт способствует удержанию корнеплода в почве. С ростом корнеплода давление окружающей земли на него увеличивается, а это значит, что сила трения тоже возрастает. Именно поэтому так трудно вытащить из земли большую свеклу, редьку, репу. Таким растениям, как репейник, трение помогает распространять семена, имеющие колючки с небольшими крючками на концах. Эти колючки зацепляются за шерсть животных и вместе с ними перемещаются. Учитель. Какие вы можете предложить способы уменьшения трения? увеличения трения? Учащиеся. Уменьшение трения: шлифование, смазка, уменьшение нагрузки. Увеличение трения: специальные материалы, увеличение нагрузки. 3. Закрепление материала Всегда ли сила трения скольжения больше трения качения? Трение качения мало, если каток и поверхность, по которой он катится, деформируются незначительно. Если же деформация значительна (рыхлая земля, песок, снег), то сила трения качения может оказаться больше силы трения скольжения (по снегу санки тянуть легче, чем телегу). Рефлексия 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 провожу тест. Тестовое задание (слайд 19) Сила — причина … А. … только изменения скорости тела. Б. … только деформации тела. В. … изменения скорости и деформации тела. Г. … движения тела. 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. 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. 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. Сила трения всегда направлена … А. … противоположно движению тела. Б. … противоположно деформирующей силы. В. … вертикально вниз. Г. … влево или вправо. Сила трения зависит от … А. … нагрузки. Б. … шероховатости поверхностей. В. … вида материала контактирующих поверхностей. Г. … всех вышеперечисленных фактов. Силу трения можно уменьшить … А. … заменяя один вид трения другим. Б. … заменяя скольжение качением. В. … смазывая трущиеся поверхности. Г. … увеличивая скорость тела. Ответы к тесту:
Проверку теста проводят сами учащиеся. Обмениваются своими ответами между собой. Ответы на тестовое задание заранее готовлю на доске. 6 выполненных заданий — отметка “4” (6 баллов), 7 выполненных заданий — отметка “5” (7 баллов). Ниже отметки не ставятся. Итоги урока. (слайд27) Ответьте на вопросы: Какие самые главные выводы вы сделали из нашего урока? Больше всего мне запомнилось? А Вы знаете сегодня на уроке я ……….. ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ. § 32 и 33 № упр. 13 и вопросы после после параграфа Сила трения покоя Рассмотрим силу трения покоя подробнее. Обычная ситуация: на кухне имеется холодильник, его нужно переставить на другое место. Когда никто не пытается двигать холодильник, стоящий на горизонтальном полу, трения между ним и полом нет. Но как только его начинают толкать, коварная сила трения покоя тут же возникает и полностью компенсирует усилие. Причина её возникновения — те самые неровности соприкасающихся поверхностей, которые деформируясь, препятствуют движению холодильника. Поднатужились, увеличили силу, приложенную к холодильнику, но он не поддался и остался на месте. Это означает, что сила трения покоя возрастает вместе с увеличением внешнего воздействия, оставаясь равной по модулю приложенной силе, ведь увеличиваются деформации неровностей. Пока силы равны, холодильник остаётся на месте: Сила трения, которая действует между поверхностями покоящихся тел и препятствует возникновению движения, называется силой трения покоя Сила трения скольжения Что же делать с холодильником и можно ли победить силу трения покоя? Не будет же она расти до бесконечности? Зовём на помощь друга, и вдвоём уже удаётся передвинуть холодильник. Получается, чтобы тело двигалось, нужно приложить силу, большую, чем самая большая сила трения покоя: Fтяги > Fтр скольж Теперь на движущийся холодильник действует сила трения скольжения. Она возникает при относительном движении контактирующих твёрдых тел. Итак, сила трения покоя может меняться от нуля до некоторого максимального значения — Fтр. пок. макс И если приложенная сила больше, чем Fтр. пок. макс, то у холодильника появляется шанс сдвинуться с места. Теперь, после начала движения, можно прекратить наращивать усилие и ещё одного друга можно не звать. Чтобы холодильник продолжал двигаться равномерно, достаточно прикладывать силу, равную силе трения скольжения: Fтр = Fтяги Как рассчитать и измерить силу трения Чтобы понять, как измеряется сила трения, нужно понять, какие факторы влияют на величину силы трения. Почему так трудно двигать холодильник? Самое очевидное — его масса играет первостепенную роль. Можно вытащить из него все продукты и тем самым уменьшить его массу, и, следовательно, силу давления холодильника на опору (пол). Пустой холодильник сдвинуть с места гораздо легче! Следовательно, чем меньше сила нормального давления тела на поверхность опоры, тем меньше и сила трения. Опора действует на тело с точно такой же силой, что и тело на опору, только направленной в противоположную сторону. Сила реакции опоры обозначается N. Можно сделать вывод: Fтр = N Второй фактор, влияющий на величину силы трения, — материал и степень обработки соприкасающихся поверхностей. Так, двигать холодильник по бетонному полу гораздо тяжелее, чем по ламинату. Зависимость силы трения от рода и качества обработки материала обеих соприкасающихся поверхностей выражают через коэффициент трения. Коэффициент трения обозначается буквой μ (греческая буква «мю»). Коэффициент определяется отношением силы трения к силе нормального давления. Он чаще всего попадает в интервал от нуля до единицы, не имеет размерности и определяется экспериментально. Можно предположить, что сила трения зависит также от площади соприкасающихся поверхностей. Однако, положив холодильник набок, мы не облегчим себе задачу. Ещё Леонардо да Винчи экспериментально доказал, что сила трения не зависит от площади соприкасающихся поверхностей при прочих равных условиях. Сила трения скольжения, возникающая при контакте твёрдого тела с поверхностью другого твёрдого тела прямо пропорциональна силе нормального давления и не зависит от площади контакта. Этот факт отражён в законе Амонтона-Кулона, который можно записать формулой: где μ — коэффициент трения, N — сила нормальной реакции опоры. Для тела, движущегося по горизонтальной поверхности, сила реакции опоры по модулю равна весу тела: |