Сила трения
(Конспект урока физики разработан для учащихся 9 класса)
Георгий ЕГОРОВ,
учитель физики
лицея №146 «Ресурс»
г. Казани
Аннотация
Конспект урока физики «Сила трения» разработан для учащихся 9 класса. Урок направлен на формирование представлений о природе и видах силы трения, умения рассчитывать силу трения скольжения по формуле Fтр = μN и применять её при решении практических задач. В ходе урока используются разнообразные формы работы: демонстрационный опыт, беседа, мини-исследование в парах, решение проблемных ситуаций в группах.
Ключевые слова: сила трения, трение покоя, трение скольжения, трение качения, коэффициент трения, динамометр, тормозной путь, физический эксперимент.
Сила трения
Класс: 9. Тип урока: изучение нового материала с элементами исследования. Продолжительность: 45 минут.
Цели:
- Сформировать представление о трении покоя, скольжения и качения; ввести понятие коэффициента трения и формулу Fтр = μN;
- Развивать умения проводить измерения, анализировать результаты опыта и делать выводы, применять формулы к практическим ситуациям;
- Воспитывать культуру безопасного поведения на дороге, умение работать в паре и в группе.
Оборудование:
- Презентация, соответствующая теме урока;
- Две книги (для демонстрации);
- На каждую пару: динамометр, брусок с двумя грузами, полоска наждачной бумаги, линейка, бланк для записи результатов;
- Карточки с ситуациями для групп;
- Короткий видеофрагмент о торможении автомобиля на сухой и мокрой дороге (по желанию).
Организационный момент (2 мин)
- Добрый день, ребята! Сегодня урок мы начнём с необычного опыта.
Мотивация и актуализация знаний (6 мин)
- Перед вами две обычные книги. Я сложу их страницы вперемешку, как застёжку-молнию. Попробуйте растащить книги за корешки. (Двое учеников пробуют, у них не получается.)
- Почему не получается? Ведь листы ничем не склеены. (Ответы учеников: мешает трение.)
- Тема нашего урока – «Сила трения». Сегодня мы выясним, от чего зависит эта сила, научимся её рассчитывать и поймём, где трение помогает, а где мешает.
- Что вы знаете о силе трения из курса 7 класса? Куда она направлена, чем измеряется? (Ответы учеников: направлена против движения тела, измеряется в ньютонах, возникает при соприкосновении тел.)
Основная часть
- Природа и виды трения (9 мин)
- Трение возникает из-за шероховатости соприкасающихся поверхностей и притяжения молекул. Выделяют три вида трения: покоя, скольжения и качения.
- Вы тянете тяжёлый шкаф, но он не двигается. Чему равна сила трения? (Силе, с которой вы тянете: в покое сила трения уравновешивает приложенную силу.)
- Почему чемодан на колёсиках везти легче, чем тащить по полу? (Сила трения качения значительно меньше силы трения скольжения.)
- Запишем в тетрадь:
- трение покоя: 0 ≤ Fтр.п ≤ Fтр.п max, сила направлена против возможного сдвига тела;
- трение скольжения: Fтр = μN, где N – сила реакции опоры, μ – коэффициент трения (безразмерная величина, зависит от материалов и состояния поверхностей);
- трение качения при прочих равных условиях значительно меньше трения скольжения.
- Примерные значения коэффициента трения скольжения:
| Пара поверхностей | μ |
| Сталь по льду (коньки) | 0,02 |
| Резина по льду | 0,1 |
| Резина по мокрому асфальту | 0,3 |
| Дерево по дереву | 0,4 |
| Резина по сухому асфальту | 0,6 |
- Мини-исследование в парах «От чего зависит сила трения скольжения» (10 мин)
- Проведём опыты. Брусок нужно тянуть динамометром равномерно: тогда показание динамометра равно силе трения. Вес бруска измерьте тем же динамометром (на горизонтальной поверхности N = P).
- Опыт 1: тяните брусок по столу, запишите показание F. Опыт 2: положите на брусок груз. Опыт 3: поставьте брусок на узкую грань. Опыт 4: подложите под брусок наждачную бумагу.
- Заполните таблицу, вычислите μ = Fтр/N для каждого опыта. (Учащиеся работают в парах.)
| № | Условия опыта | N, Н | Fтр, Н | μ |
| 1 | Брусок на столе | |||
| 2 | Брусок с грузом | |||
| 3 | Брусок на узкой грани | |||
| 4 | Брусок на наждачной бумаге |
- Сделайте выводы. (Сила трения растёт с увеличением силы реакции опоры; не зависит от площади соприкосновения; зависит от материалов и состояния поверхностей.)
- Решение проблемных ситуаций в группах (13 мин)
- Каждая группа получает карточку с ситуацией (принять g = 10 м/с2), обсуждает решение и представляет его классу.
Ситуация 1: Грузчик толкает по полу ящик массой 50 кг горизонтальной силой 150 Н. Коэффициент трения между ящиком и полом 0,4. Сдвинется ли ящик? Чему равна сила трения? Что изменится, если толкать с силой 250 Н?
Ситуация 2: Автомобиль едет со скоростью 72 км/ч, водитель резко тормозит (колёса заблокированы). Найдите тормозной путь на сухом (μ = 0,6) и мокром (μ = 0,3) асфальте. Какой вывод должен сделать водитель? А пешеход, переходящий дорогу в дождь?
Ситуация 3: Зимой тротуары посыпают песком, а лыжники смазывают лыжи мазью. Объясните, в каком случае трение увеличивают, а в каком уменьшают. Приведите по три примера полезного и вредного трения и способы его изменения.
- Проверка решений. (Ситуация 1: Fтр.п max = μmg = 200 Н > 150 Н – ящик не сдвинется, сила трения покоя равна 150 Н; при 250 Н ящик движется с ускорением a = (250 − 200)/50 = 1 м/с2. Ситуация 2: a = μg, s = v2/(2μg); на сухом асфальте s ≈ 33 м, на мокром s ≈ 67 м. Ситуация 3: примеры – песок, ребристая подошва, шипы, шины (трение нужно); смазка, подшипники, шарики и ролики (трение вредно).)
Заключительная часть (5 мин)
- Продолжите предложение: «Я сегодня понял(а), что…».
- Какие виды трения вы сегодня узнали? От чего зависит сила трения скольжения? Где трение полезно, а где вредно?
- Домашнее задание: изучить параграф учебника по теме «Силы трения». Задача: санки массой 20 кг равномерно тянут по снегу горизонтальной силой 30 Н. Найдите коэффициент трения. Привести по два примера полезного и вредного трения из повседневной жизни.
