Усі уроки фізики 10 клас І семестр - Рівень стандарт - 2018 рік

Розділ І. Механічний рух

2. ДИНАМІКА

УРОК № 31 / І.2-9. СИЛИ ТЕРТЯ. КОЕФІЦІЄНТ ТЕРТЯ КОВЗАННЯ. СИЛА ОПОРУ ПІД ЧАС РУХУ ТІЛА В РІДИНІ АБО ГАЗІ

Мета: 1) розширити знання учнів про види сил тертя між твердими поверхнями, твердим тіло та рідиною (газом), природу сили тертя, напрями її дії та способи вимірювання; ввести формули для розрахунку сили тертя, почати формування вмінь розв'язувати задачі на застосування сили тертя, сили опору;

2) продовжити ознайомлення учнів з навколишнім світом, навчити учнів давати пояснення явищам природи з фізичного погляду, продовжити формування вмінь аналізувати навчальну інформацію та робити відповідні висновки, продовжити формування критичного мислення учнів;

3) продовжити формування компетентності у природничих науках через ознайомлення з впливом сил тертя у побуті, природі та технологічних процесах.

Очікувані результати: учні формулюють поняття сили тертя, коефіцієнта тертя ковзання, розрізняють сили тертя спокою та сили тертя ковзання; розуміють залежність (незалежність) коефіцієнта тертя ковзання від якості обробки стичних поверхонь, площі стичних поверхонь, кута похилої площини тощо.

Тип уроку: урок вивчення та засвоєння нових знань.

ХІД УРОКУ

I. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ МОМЕНТ 0,5 хв

II. ПЕРЕВІРКА ДОМАШНЬОГО ЗАВДАННЯ 5 хв

Діяльність учителя

Компетентності

Діяльність учнів

Учитель коментує критерії виставлення оцінок за самостійну роботу, правильний алгоритм розв'язання задач

Формування самоосвітньої та предметної компетентностей: організація прийомів самонавчання, гнучкості застосування отриманих знань, розширення знань із теми, що вивчають

Учні обговорюють розв'язання задач самостійної роботи, усувають прогалини у своїх знаннях

III. ОГОЛОШЕННЯ ТЕМИ УРОКУ (ЦОР) 5 хв

Дидактична гра «Упізнай героя» Файл 31-001

Закони, що описують цю силу, вперше окреслив Леонардо да Вінчі в 1519 році, а для її вивчення використав мотузку.

Модель цієї сили розробив через 180 років Г. Амонтон (1699 р.).

Формулу цієї сили, якою покористовується сучасна фізика, ввів Шарль Кулон у 1781 р.

Дослідження цієї сили дозволило накопичити стільки інформації, що для її систематизації було створено новий розділ фізики — трибологію.

«Крапля камінь точить» — у цьому прислів’ї описано один із проявів цієї сили.

Ця сила може бути шкідливою, може бути корисною; тому її намагаються або зменшити, або збільшити.

Якби ця сила зникла, то на Землі

□ змінився б рельєф планети;

□ вітри ніколи б не стихали;

□ не зміг би працювати жоден механізм.

IV. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ УЧНІВ

Дидактична гра «Бліц-опитування»

Дайте відповідь «Так» чи «Ні».

Твердження

1. Сила тертя прямо пропорційна нормальній складовій сили, що стискає поверхні тіл, які ковзають, і завжди діє в напрямку, протилежному напрямку руху.

2. Сила тертя не залежить від величини поверхні дотикання.

3. Сила тертя не залежить від швидкості ковзання.

4. Сила тертя спокою завжди більша за силу тертя ковзання.

5. Сили тертя залежать тільки від двох матеріалів, що ковзають один по одному.

V. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ 25 хв

Діяльність учителя

Компетентності

Діяльність учнів

Учитель використовує інтерактивний плакат, уводить поняття сили тертя, демонструє прояв різних видів сил тертя, організовує навчальну діяльність з вивчення залежності (незалежності) коефіцієнта тертя від різних параметрів

Формування предметної компетентності та світогляду учня, демонстрування зв'язку природничих наук із гуманітарними, формування культурної складової розвитку учнів

Учні конспектують навчальний матеріал уроку, усвідомлюють інформацію про види сил тертя, обговорюють навчальну інформацію, виконують досліди з визначення залежності між коефіцієнтом тертя від різних параметрів

1. Сила тертя

З тертям ми зіштовхуємося на кожному кроці. Правильніше було б сказати, що без тертя ми й кроку ступити не зможемо. Тертя може бути корисним і шкідливим, цю аксіому людина опанувала ще на зорі цивілізації. Адже два найголовніших винаходи — колесо й добування вогню — пов’язані саме із прагненням зменшити й збільшити ефекти тертя.

· Сила тертя — сила, яка виникає при русі одного тіла по поверхні іншого або при спробі викликати такий рух.

Fтертя виникає:

1) при дотику;

2) вздовж стичних поверхонь;

3) проти руху.

2. Тертя спокою

При пересуванні письмового столу спочатку його досить тяжко зрушити з місця. Що заважає?

Вислуховуються думки учнів і робиться висновок: якщо стіл залишається нерухомим, то виникає сила, яка рівна прикладеній за величиною, але протилежна за напрямком. У цьому випадку це сила тертя спокою Fтертя сп.

· Сила тертя спокою — сила, що виникає при спробі зрушити одне з дотичних тіл щодо іншого й тому перешкоджає руху тіл одне щодо одного.

Якщо збільшувати прикладену до столу силу, ми все-таки зрушимо його. Виходить, сила тертя спокою не може перевищувати деяку «граничну» величину, що називають максимальною силою тертя спокою. Досвід показує, що максимальна сила тертя спокою трохи більша за сили тертя ковзання, однак у багатьох задачах для спрощення ці сили вважають рівними.

Сила тертя спокою може набувати значень від нуля до

Попри свою назву, сила тертя спокою часто приводить тіла в рух.

Наприклад, без цієї сили ми буквально й кроку не могли б ступити: роблячи крок, ми відштовхуємося від дороги саме за допомогою сили тертя спокою. Сила тертя спокою розганяє й автомобілі: з її допомогою колеса, що обертаються, відштовхуються від дороги.

Якщо по натягнутій струні скрипки провести смичком, то за рахунок сили тертя спокою струна смикатиметься ривками, почне коливатися й зазвучить.

· Як же виміряти силу тертя спокою?

□ Динамометром.

Дослід: динамометр приєднати до навантаженого бруска і тягнути з певною силою.

Якщо швидкість v = 0, Fтертя сп завжди дорівнює прикладеній силі.

Природа сили тертя

Сила тертя спокою виникає з двох причин:

1. На шорсткуватих поверхнях існують нерівності. При спробі зрушити одне тіло відносно іншого ці нерівності зачіпаються одна за одну, у результаті чого виникають сили, подібні до сил пружності.

2. Якщо обидві поверхні ретельно відшліфовані, при зіткненні поверхонь виникають сили міжмолекулярного притягання. Це може призвести навіть до прилипання поверхонь.

Природа сил тертя електромагнітна

Робота в групах

Порівняння сил тертя спокою, ковзання, кочення.

Порядок виконання роботи

1. Визначте ціну ділення шкали динамометра.

Ц. д. =________ =_______

2. Виміряйте максимальну силу тертя спокою бруска на гумовому килимку. Для цього покладіть брусок на килимок, а на брусок — два вантажі; до бруска приладнайте динамометр і приведіть у рух брусок з вантажами.

Запишіть показники динамометра, що відповідають початку руху бруска.

3. Виміряйте силу тертя ковзання бруска з вантажами по килимку. Для цього переміщайте брусок з вантажами рівномірно за допомогою динамометра. Результат виміру сили запишіть у таблицю.

4. Виміряйте силу тертя кочення бруска по гумовому килимку. Для цього покладіть брусок з двома вантажами на два круглих олівці і переміщайте рівномірно брусок по килимку за допомогою динамометра. Результат виміру сили запишіть у таблицю.

Сила тертя спокою

Сила тертя ковзання

Сила тертя кочення

     

5. Зробіть висновок, порівнявши результати сил тертя спокою і ковзання; ковзання і кочення.

3. Тертя ковзання

Рух тіла в реальних умовах не може тривати нескінченно довго. Якщо штовхнути брусок, що лежить на столі, він набуде певної швидкості, але під час руху бруска його швидкість зменшуватиметься. Яка ж «невидима» сила гальмує брусок? Це — сила тертя ковзання. Вона діє з боку стола й спрямована протилежно до руху бруска. Така сама за модулем, але протилежно спрямована сила — теж сила тертя ковзання — діє на стіл з боку бруска.

· Сила тертя ковзання — це сила, що виникає при русі одного тіла по поверхні іншого тіла.

Сила тертя ковзання завжди спрямована проти напрямку руху тіла, до якого вона прикладена. Необхідно відзначити, що при ковзанні одного тіла по поверхні іншого завжди виникає пара сил: одна сила прикладена до ковзного тіла й спрямована проти його швидкості, інша — прикладена до поверхні, по якій тіло ковзає, і спрямована проти першої сили ковзання.

· Від чого ж залежить сила тертя ковзання?

Дослід. Будемо за допомогою динамометра тягти брусок уздовж поверхні стола так, щоб брусок рухався з постійною швидкістю.

Сили, що діють при цьому на брусок, врівноважують одна одну — вони зображені на рисунку. Сила пружності з боку пружини врівноважує силу тертя ковзання , тому за показниками динамометра можна визначити модуль сили тертя.

Поклавши на брусок другий такий самий брусок, ми подвоїмо силу ваги (і силу нормального тиску). При цьому помітимо, що й сила тертя ковзання збільшилася також удвічі.

Це наводить на думку, що модуль сили тертя ковзання  пропорційний модулю сили нормального тиску 

Залежність сили тертя ковзання від роду поверхонь, що стикаються

· Якщо рівномірно переміщувати брусок з тягарцями по лінійці; аркушу паперу; шліфувальному паперу, чи однаковою буде сила тертя?

Сила тертя залежить від роду поверхонь стичних тіл.

· Коефіцієнт пропорційності ц називають коефіцієнтом тертя ковзання. Він визначається матеріалом дотичних поверхонь та якістю їх обробки.

Коефіцієнт тертя визначається экспериментально. Наприклад, відносно великий коефіцієнт тертя між гумою й бетоном сприяє безпечному руху автомобілів. Восени, коли мокре листя покриває дорогу і коефіцієнт тертя між колесами та дорогою значно зменшується, рух стає досить небезпечним.

Матеріали

Коефіцієнт тертя

Сталь по льоду

0,02

Сталь по сталі

0,20

Дерево по дереву

0,25

Шкіра по чавуну

0,56

Гума по бетону

0,75

4. Тертя кочення

Візьмімо яку-небудь кулю або просто круглий олівець. Ці предмети рухаються від поштовху, звичайно, набагато легше, тому що вони вже не ковзають по поверхні стола, а котяться по ньому. І в цьому випадку, звичайно, теж виникає тертя. Але це вже інше тертя, і має воно іншу назву: тертя кочення.

· Сила тертя кочення — це сила, що виникає при коченні одного тіла по поверхні іншого тіла.

Імовірно, тут і доводити не треба, що за тих самих умов тертя кочення завжди буде менше тертя ковзання.

Звичайне тертя кочення тим менше, чим твердіші поверхні дотичних тіл: тому, наприклад, сталева кулька довго котиться по склу. Ось чому рейки й колеса вагонів роблять зі сталі, а шосе роблять із твердим покриттям.

Модуль сили тертя кочення дорівнює відношенню добутку коефіцієнта тертя кочення k, модуля сили нормальної реакції опори N до радіуса R тіла, що котиться:

Таблиця коефіцієнтів тертя спокою і ковзання для деяких пар матеріалів

Матеріал

μ (спокою)

μ

Сталь — лід

0,1

0,05

Автошина — лід

0,3

0,02

Гума — асфальт

0,6

0,4

Автошина — мокрий бетон

0,7

0,5

Автошина — сухий бетон

1,0

0,8

Взуття альпініста

1,0

0,8

5. В'язке (вологе) тертя

· Вологе тертя — це сила опору, яка виникає під час руху тіла у рідинах та газах.

Характерні особливості:

1. У рідинах та газах відсутнє тертя спокою.

2. Сила вологого тертя залежить від форми тіла, що рухається.

3. Рідке тертя залежить від швидкості руху тіла: за невеликої швидкості сила тертя пропорційна швидкості, за великої швидкості — пропорційна квадрату швидкості.

Коефіцієнт β називають коефіцієнтом рідкого тертя, або коефіцієнтом опору середовища.

Дерев’яний брусок легше привести у рух на поверхні води, аніж на поверхні стола. Саме тому змащення зменшує силу тертя між твердими тілами — тертя перестає бути сухим. У рідині і газі немає сили тертя спокою. Сила рідкого тертя (сила опору) залежить не тільки від напрямку руху тіла, але й від значення швидкості. При невеликих швидкостях сила опору пропорційна швидкості:

а при великих швидкостях вона пропорційна уже квадрату швидкості:

де β — коефіцієнт опору, що залежить від форми тіла. Форму тіла, за якої сила опору мала, називають обтічною формою. Літакам, підводним човнам, снарядам, кулям, що рухаються з великими швидкостями у повітрі чи воді, намагаються надати обтічної форми. Це допомагає зменшити силу опору.

VI. ЗАКРІПЛЕННЯ ЗНАНЬ УЧНІВ 7-8 хв

Діяльність учителя

Компетентності

Діяльність учнів

Учитель пропонує запитання, умови 1-2 задач, виправляє неправильні відповіді

Формування швидкості та оперативності мислення, розвиток пам'яті та уваги, розвиток математичної компетентності — формування вмінь перетворювати формули, знаходити числові значення математичних виразів

Учні дають відповіді на запитання, з'ясовують незрозумілі питання, розв'язують задачі на визначення сили тертя

· Чому важче зрушити санчата з місця, ніж їх везти?

· Чому медичні голки полірують до дзеркального блиску?

· Яку роль при ковтанні відіграє слина?

· Чому важко тримати в руках живу рибу?

· Чому після дощу ґрунтова дорога стає слизькою?

· Який вид тертя утримує ящик при переміщенні його на похилому транспортері?

· Чому шовковий шнурок розв’язати легше, ніж шерстяний?

· Навіщо взимку задні колеса деяких автомобілів перев’язують ланцюгами?

· Чому вологий папір легко рветься?

Задача 1

Коефіцієнт тертя між колесами велосипеда і дорогою μ = 0,1. Максимальна швидкість велосипеда дорівнює v = 10 м/c. Сила опору повітря, що діє на велосипедиста, пропорційна швидкості FR = βv2. Визначте величину коефіцієнта пропорційності β, якщо маса велосипедиста з велосипедом дорівнює m = 100 кг.

Задача 2

Повітряна куля масою M піднімається вверх з постійною швидкістю. Яку масу баласту необхідно причепити до кулі, щоб вона стала рухатися з такою ж швидкістю вниз? Підіймальна сила кулі P.

VII. РЕФЛЕКСІЯ

VIII. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

Вивчити відповідний параграф підручника, конспект уроку, формули, відповісти на запитання після параграфа, виконати завдання за задачником.






Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи 1 клас - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити

Віртуальна читальня освітніх матеріалів для студентів, вчителів, учнів та батьків.

Наш сайт не претендує на авторство розміщених матеріалів. Ми тільки конвертуємо у зручний формат матеріали з мережі Інтернет які знаходяться у відкритому доступі та надіслані нашими відвідувачами. Якщо ви являєтесь володарем авторського права на будь-який розміщений у нас матеріал і маєте намір видалити його зверніться для узгодження до адміністратора сайту.

Дозволяється копіювати матеріали з обов'язковим гіпертекстовим посилання на сайт, будьте вдячними ми затратили багато зусиль щоб привести інформацію у зручний вигляд.

© 2008-2019 Всі права на дизайн сайту належать С.Є.А.