Сила трения

Тема урока: «Сила трения»

Цели урока:ознакомить учащихся с понятием сила трения. Рассмотреть причины возникновения трения. Сформировать представления о силе трения скольжения, силе трения качения, силе трения покоя. Экспериментально показать зависимость силы трения скольжения от массы тела.

Оборудование:деревянный брусок с одной отполированной поверхностью, поверхности, изготовленные из разного материала, демонстрационный динамометр, нить, гири различной массы.

Демонстрации: 1) Примеров возникновения силы трения.

2) Измерения силы трения.

3) Зависимости силы трения от материала изготовления поверхностей.

4) Зависимости силы трения от качества обработки

поверхностей.

5) Зависимости силы трения от силы, прижимающей тело к поверхности.

6) Сравнения силы трения скольжения и силы трения качения.

7) Сравнения силы трения скольжения и силы трения покоя.

План урока

Организационный момент

Актуализация знаний

Изучение нового материала

Закрепление пройденного материала

Домашнее задание

Итог урока

Ход урока

Организационный момент

Актуализация знаний

Вопросы для повторения пройденного материала:

Что такое сила?

От чего зависит результат действия силы на тело?

Как изображают силу на чертеже?

В каких единицах измеряют силу?

Что такое 1 Ньютон?

Как называется прибор, служащий для измерения силы?

Опишите устройство простейшего динамометра.

Какие силы мы с вами рассматривали на предыдущих уроках?

Что называют силой тяжести?

Как направлена сила тяжести?

По какой формуле рассчитывается сила тяжести?

Что называют весом тела?

В каких единицах выражается вес тела?

Чем отличаются сила тяжести и вес тела?

Какую силу называют силой упругости?

Что такое равнодействующая силы?

Как определяется равнодействующая двух сил, направленных по одной прямой в одну сторону?

Как определяется равнодействующая двух сил, направленных по одной прямой в противоположные стороны?

Чему равна равнодействующая двух равных сил, направленных в противоположные стороны?

Как будет двигаться тело в случае, когда равнодействующая сил, приложенных к нему, равна нулю?

Изучение нового материала

Рассмотрим несколько явлений, с которыми мы с вами очень часто сталкиваемся:

Движение бруска вдоль стола.

Движение маятника.

Скатывание шарика по наклонной плоскости.

С течением времени каждое из рассмотренных движений прекращается.

Вопрос: почему тело, приведенное в движение, в конце концов останавливается: (Ответ: это связано с трением.)

Вот сегодня на уроке мы с вами и рассмотрим, почему это происходит. Итак, тема урока – «Сила трения».

Опыты показывают, что при движении одного тела по поверхности другого возникает сила, направленная противоположно скорости и мешающая телу двигаться. Именно эту силу и называют силой трения.

Определение: сила трения – это сила, возникающая при соприкосновении поверхностей двух тел и препятствующая их перемещению относительно друг друга.

Обозначают силу трения Fтр.

Сила трения приложена к движущемуся телу, направлена вдоль соприкасающихся поверхностей в сторону, противоположную движению.

Единицей силы трения, как и любой силы, является 1 Ньютон.

Ребята, а как вы думаете, можно ли измерить силу трения? Как это сделать?

О казывается, это сделать не так уж и сложно. Для этого необходимо взять брусок и прикрепить к нему динамометр. Если перемещать брусок равномерно по столу, то он показывает какую-то силу. Что за силу показывает динамометр? Динамометр в этом случае показывает силу тяги, под действием которой перемещается брусок. Сила же трения, с которой поверхность стола действует на движущееся тело, направлена в противоположную сторону.

Таким образом, вдоль поверхности стола действуют две силы: сила тяги и сила трения. А так как брусок вдоль стола движется равномерно, то есть с постоянной скоростью, то равнодействующая этих сил равна нулю.

Fтр – F = 0 => Fтр = F, т.е. по модулю эти силы равны между собой. Таким образом, измерив силу тяги с помощью динамометра, мы с вами определим и модуль силы трения.

В чем же причина возникновения трения? Оказывается одной из причин возникновения силы трения является шероховатость (неровность) поверхности соприкасающихся тел. Даже гладкие на вид поверхности имеют бугорки, царапины и разные неровности. В увеличенном виде эти неровности можно изобразить следующим образом:

В результате чего при движении одного тела по поверхности другого эти неровности цепляются друг за друга, что и создает силу, препятствующую движению (силу трения)

Другая причина трения – это взаимное притяжение молекул соприкасающихся тел друг к другу.

Итак, причины трения:

- неровности поверхностей;

- взаимное притяжение молекул.

Выясним, отчего же зависит сила трения.

Попробуем установить это экспериментально:

1) Мы с вами уже говорили о том, что основной причиной силы трения являются неровности соприкасающихся поверхностей. Поэтому можно предположить, что чем больше этих неровностей, тем сила трения, возникающая при движении этих поверхностей относительно друг друга, будет больше. Для подтверждения этого определим силу трения, возникающую при движении деревянного бруска по гладкой поверхности стола и по наждачной бумаге.

Вкаком случае трение больше? Почему? Оказывается, что сила трения о наждак значительно больше, чем сила трения о поверхность стола. Таким образом, сила трения зависит от материала, из которого изготовлены трущиеся поверхности.

2) Сравним силу трения, возникающую при движении деревянного бруска по столу и бруска, хорошо отполированного

В каком случае сила трения больше? Почему? Сила трения, возникающая при движении отполированного бруска, меньше, чем сила трения, возникающая при движении неотполированного бруска. Это говорит о том, что величина силы трения зависит от качества обработки поверхности. У шлифованных поверхностей трение обычно меньше, чем у грубо обработанных. Однако если поверхности отшлифовать слишком хорошо, то за счет действия молекулярных сил эти поверхности станут прилипать друг к другу и трение возрастет.

3) Рассмотрим движение деревянного бруска по поверхности стола. Будем изменять силу, прижимающую брусок к столу, с помощью гирь и посмотрим, что будет происходить с силой трения.

В каком случае сила трения больше? Почему? В результате наблюдаем следующее:чем больше сила, прижимающая тело к поверхности, тем больше возникающая при этом сила трения.

Итак, модуль силы трения зависит:

- от материала изготовления поверхности;

- от качества обработки поверхности;

- от силы, прижимающей тело к поверхности (от веса тела).

Ребята, а как можно уменьшить трение? Для этого в технике используется смазка, которая заполняет и разделяет поверхности трущихся тел. И в этом случае соприкасаются слои жидкости, а трение между ними значительно меньше, чем между твердыми поверхностями.

В природе существуют различные виды трения. Рассмотрим некоторые из них:

Во всех рассмотренных сегодня на уроке примерах мы с вами имеем дело с силой трения скольжения (это сила трения, возникающая при скольжении одного тела по поверхности другого).

Если же тело не скользит, а катится по поверхности другого тела, то при этом возникает трение качения. Например, трение качения возникает при движении колес велосипеда, автомобиля и т.д.

Ребята, как вы думаете, что по модулю больше: сила трения качения или сила трения скольжения? Для ответа на этот вопрос проведем эксперимент: в первом случае брусок будем перемещать скольжением по поверхности стола, а в во втором будем катить его на деревянных цилиндрах.

Какая сила трения больше?

Fтр.ск >> Fтр.кач

Сила трения качения много меньше силы трения скольжения. Именно поэтому в технике для уменьшения трения стремятся заменить трение скольжения на трение качения, например, используют шариковые и роликовые подшипники. По этой же причине широкое применение на транспорте приобрело колесо – одно из величайших изобретений человечества. С помощью колес трение скольжения заменяется трением качения, что позволяет перевозить грузы при значительно меньших силах тяги.

Еще раз пронаблюдаем движение бруска по поверхности стола, но в данном случае нас интересует тот момент, когда брусок приходит в движение. Из эксперимента хорошо видно, что для того, чтобы сдвинуть его с места к бруску нужно приложить большую силу, чем при последующем его перемещении. В чем же причина этого? А дело в том, что когда тело покоится на некоторой поверхности, то на него со стороны поверхности действует сила трения покоя, которая удерживает тело на поверхности.

Например, когда тело покоится на наклонной плоскости, оно удерживается на ней именно силой трения покоя. Если бы этой силы не было, то брусок под действием силы тяжести соскользнул бы вниз по наклонной плоскости. Говоря о силе трения покоя, нужно заметить, что ее роль в природе огромна. Например, именно сила трения покоя удерживает гвоздь, вбитый в доску, ленту, завязанную в бант, нитки, которыми сшита ткать и т.д.

Закрепление пройденного материала

Качественные задачи:

1. Что легче: сдвинуть с места тело или продолжить двигать его по горизонтальной поверхности? Почему?

2. Почему при шлифовке соприкасающихся деталей сила трения сначала уменьшается, а затем опять увеличивается?

3. Изменится ли сила трения колес вагона о рельсы, если вагон разгрузить? Почему?

4. Почему трудно вытащить из доски гвоздь?

5. Объясните пословицы:

«Коси, коса, пока роса, роса долой – и мы домой».

«Не подмажешь – не поедешь».

«Что кругло – легко катится»

6. Зачем в гололедицу тротуары посыпают песком?

7. Зачем на шинах автомашин делают глубокий рельефный рисунок (протектор)?

8. Почему после дождя грунтовая дорога скользкая?

9. Для чего делается насечка около шляпки гвоздя?

10. Тележка с грузом движется. Какой вид трения возникает между:

а) столом и колесами;

б) грузом и тележкой;

в) осями колес и корпусом тележки?

11. С помощью динамометра равномерно перемещают брусок. Чему равна сила трения скольжения между бруском и поверхностью стола? (Цена деления динамометра – 1Н)

12. Найди ошибку:

13. Почему выглаженное накрахмаленное белье менее грязнится, чем ненакрахмаленное?

14. Смазывание трущихся поверхностей уменьшает трение. Почему же труднее удерживать рукоятку топора сухой рукой, чем влажной?

Кроссворд:

Какое слово зашифровано в вертикальной строке?

1) Английский ученый, в честь которого была названа единица силы.

2) Единица измерения массы.

3) Прибор для измерения сил.

4) Одна из причин возникновения силы трения.

5) Причины изменения скорости тела или его формы.

6) Вид движения, который используется для уменьшения силы трения.

Ответы: 1) Ньютон, 2) килограмм, 3) динамометр, 4) неровности, 5) сила, 6) качение.

V. Домашнее задание

§ 30 – 31.

VI.Итог урока

Подведение итогов урока, выставление оценок.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/159519-sila-trenija