Для развития познавательных интересов учащихся применяю различные приемы: подбор ярких фактов и интересных сведений, использование личных наблюдений учащихся, составление заданий творческого характера, организацию различных игр, соревнований, конкурсов. С этой целью я предложила девятиклассникам творческое задание: после изучения темы «Силы трения» написать сценарий «Суд над Силой Трения» (по примеру суда над инерцией по сценарию И.Г.Ланиной, см. ее книгу «Внеклассная работа в школе»). В работе принимали участие практически все. Разбившись на группы, подбирали примеры из жизни, изобличающие «вредность» и «полезность» силы трения, обобщали представленные факты. Пьеска была разыграна на ежегодном месячнике физики и математики. К этому мероприятию были приурочены также тематические конкурсы и викторина. Основная цель: в увлекательной форме расширить и углубить знания, полученные на уроках, показать их широкое использование в жизни, пробудить в учащихся стремление к творчеству, помочь им это творчество проявить – была достигнута.
Встать! Суд идет!
Главный судья. Сегодня слушается дело по обвинению Силы Трения. Она обвиняется в том, что по ее вине происходит изнашивание деталей машин и оборудования. Неуловимые на глаз изменения размеров и форм деталей, вызванные износом, приводят к вибрациям и биениям в машинах, снижают их качество и создают угрозу аварии. Кроме того, сила трения обвиняется в стирании подошв обуви и других каверзных деяниях, о которых расскажут свидетели. Мы призываем сегодня обстоятельно разобраться в поставленных нами вопросах, справедливо и беспристрастно выслушать показания свидетелей и вынести справедливый приговор. Ввести подсудимую. Установим ее личность. Подсудимая, ваша фамилия, имя и отчество?
Трение. Сила Трения.
Главный судья. Что вы собой представляете?
Сила Трения. Сила трения является одним из важных проявлений силы реакции связи. Трением называют взаимодействие между различными соприкасающимися телами, препятствующее их относительному перемещению по касательной к поверхности соприкосновения тел. Трение между поверхностями двух соприкасающихся твердых тел при отсутствии между ними жидкости или газообразной прослойки называется сухим трением. Трение между поверхностью твердого тела и окружающей его жидкостью или газообразной прослойкой, в котором тело движется, называется жидким, или вязким, трением.
Во всех видах трения возникает сила трения Fтр, направленная вдоль поверхности соприкасающихся тел противоположно скорости их относительного перемещения.
Главный судья. Есть ли вопросы к обвиняемой у обвинителя?
Главный обвинитель. Как вы объясните суду то, что у вас много названий?
Сила Трения. Иногда меня называют силой трения покоя. Это когда я, Сила Трения, препятствую возникновению движения одного тела по поверхности другого. Если тело скользит, то действующая при этом сила трения называется силой трения скольжения. Сила трения качения действует на катящиеся тела, возникает из-за деформации поверхности перед катящимся телом. В этом случае сила трения качения обратно пропорциональна радиусу катящегося тела.
Главный судья. У защиты есть вопросы?
Защитник. У меня есть вопрос к суду: будет ли приниматься во внимание тот факт, что сила трения покоя вызывается защемлением неровностей поверхностей тел, упругими деформациями этих неровностей и сцеплением их в тех местах, где расстояние между частицами столь мало, что возможно межмолекулярное притяжение?
Главный судья. Суд рассмотрит все факты.
Защитник. В таком случае, будут ли судьи снисходительны к подсудимой, учитывая причины ее возникновения?
Главный судья. Суд учитывает все факты.
Защитник. У меня пока все.
Главный судья. Есть ли вопросы у первого заседателя?
Заседатель 1. А действуете ли вы при движении твердого тела в жидкости или газе?
Сила Трения. В этом случае на тело я действую по-особому, и меня называют сопротивлением среды. Основная моя особенность как силы сопротивления в том, что я возникаю только при относительном движении тела и среды. При этом я не проявляю себя как сила трения покоя и полностью отсутствую в этом качестве.
При малых скоростях движения силу сопротивления можно считать прямо пропорциональной скорости: Fтр = kv, где k – коэффициент сопротивления, зависящий от формы и размеров тела, а также вязкости среды.
Заседатель 2. Область применения?
Сила Трения. Физика, техника, жизнь.
Главный судья. Теперь переходим к заслушиванию показаний свидетелей. Свидетель, пожалуйста, поклянитесь говорить правду и только правду.
Свидетель 1. Клянусь говорить правду и только правду. Я рабочий «ГПЗ-15». Моя фамилия Свистушкин. Вот у меня такая претензия. Во всех машинах из-за трения нагреваются и изнашиваются движущиеся части, с этой целью наш завод выпускает подшипники. Сколько их можно выпускать? Все выпускаем, выпускаем, а их не хватает.
Главный обвинитель. Я прошу всех сидящих в этом зале отнестись серьезно к этому вопросу, ибо многие из вас страдали по вине обвиняемой, и вспомнить примеры из вашей жизни, изобличающие эту преступницу.
Свидетель 2. Я занимаюсь лыжным спортом. Однажды у нас были соревнования. Ребята из моего класса были почти уверены в моей победе. И все было бы хорошо, если бы не сила трения, – я забыл смазать лыжи перед соревнованиями. Когда же соревнования начались, то я с ужасом заметил, что отстаю. Ни о какой победе не могло быть и речи. А во всем виновата сила трения! Это она препятствовала моему движению. Именно из-за нее я не попал на областные соревнования и потерял доверие ребят из моего класса.
Свидетель 3. Я инженер конструкторского бюро. Вот уже много лет мы бьемся над созданием сверхскоростного самолета. Но все наши попытки безуспешны. А во всем виновата сила трения. Это из-за нее мы не можем создать этот самолет, т.к. нагрев при трении о воздух очень большой, потому что сила трения сопровождается выделением теплоты.
Свидетель 4. Искусственные спутники не вечно крутятся вокруг Земли. В конце концов атмосфера Земли, как бы ни была она разрежена на большой высоте, тормозит их движение, орбиты уменьшаются, и в конце концов спутник сгорает.
Свидетель 5. Я плотник. Часто мне приходится «разводить» пилы (наклонять соседние зубья в противоположные стороны), этим я уменьшаю трение движущейся пилы о стенки пропила, т.к. при разведенной пиле пропил имеет ширину больше, чем толщина полотна пилы.
Свидетель 6. Недавно на рыбалке поймал двухкилограммовую щуку. Тело рыбы покрыто слизью. Эта смазка уменьшила силу трения так, что рыба выскользнула из рук обратно в речку.
Главный судья. Вызываются свидетели защиты.
Свидетель 7. Я люблю заниматься спортом, особенно зимним. Коньки и лыжи просто сводят меня с ума. Что бы я делал без трения? Ведь именно на нем основаны эти виды спорта.
Главный защитник. Господа сидящие в зале, постарайтесь вспомнить, сколько хорошего сделана для вас сила трения, и сообщите эти факты суду.
Свидетель 8. Я заядлый водитель, хорошо разбираюсь в машинах и в том, что с ними связано. И поверьте мне, друзья, что сила трения останавливает автомобиль при торможении, а без трения покоя автомобиль вообще бы не смог начать движение! Вы только представьте, если бы не было транспорта, то мы бы не имели связи с другими городами и странами. Ну а если бы и имели, то на это уходило бы страшно много времени. Спасибо силе трения!
Свидетель 9. Когда приливная волна движется по океанскому дну, ее механическая энергия уменьшается из-за силы трения. Одним из следствий этой потери энергии является замедленное вращение Земли и связанное с этим удлинение суток. А это, я думаю, неплохо.
Свидетель 10. Я по профессии биолог. Заверяю вас: многие растения и животные просто не смогли бы существовать без трения. У многих растений и животных имеются различные хватательные органы (хобот слона, усики растений). Все они имеют шероховатую поверхность для увеличения трения и форму, удобную для навивания. От этого зависит их жизнь.
Главный судья. Слово предоставляется главному обвинителю.
Главный обвинитель. Уважаемый суд! Господа! Зачем мы здесь собрались? Ведь вина подсудимой очевидна. Я не могу понять, как здравомыслящий человек, при всем моем уважении к защитнику, может защищать эту закоренелую преступницу. Каждый из нас ощущал на себе издевательства подсудимой. Вспомните, сколько вы износили пар обуви! А не по ее ли вине изнашиваются детали в машинах? Посмотрите на нее, ей стыдно. Она-то знает, сколько бед произошло по ее вине. Для большей убедительности следует привести конкретные цифры, свидетельствующие о небывалом уроне. И кто-то еще пытается говорить о ее невиновности. Оставьте это, господа!
Главный судья. Слово предоставляется главному защитнику.
Главный защитник. Если рассматривать поступки Силы Трения с юридической точки зрения, то нужно заметить что достоинств у нее больше, чем недостатков, ведь она используется как в быту, так и в технике. Без трения покоя ни люди, ни животные не смогли бы ходить по земле. Подумайте и пофантазируйте, что бы произошло, если бы в природе исчезло трение. Страшно представить! Не вините природу и ее дитя, ведь в том, что вы забыли смазать лыжи или поставить подшипник, виноваты вы сами. Загляните-ка получше в себя. Не пытайтесь переделать природу.
Главный судья. Суд удаляется на совещание.
Главный судья (зачитывает решение суда). Наш суд, скорый и правый, внимательно выслушав обе стороны, пришел к следующему решению: учитывая некоторые отрицательные стороны деятельности подсудимой, суд тем не менее, полагаясь на свой собственный опыт, на мнение уважаемой защиты, считает большую часть обвинения преувеличенной, а посему постановляет: с учетом полезности положительных сторон деятельности трения и вредности отрицательных, расширять использование положительных и вести борьбу с отрицательными, для чего постоянно изучать и осмысливать законы физики, проникать в тайны природы и ставить их на службу человеку.
Заседание суда считаю законченным.
Викторина
1. Если бы вам представилась возможность выбирать между нормальными и широкими шинами без протектора, то какие бы вы предпочли с точки зрения лучшего торможения? (Ответ. Сила трения между шиной и дорожным покрытием не зависит от площади контакта, так что широкие шины без протектора ничем не лучше узких.)
2. Во время гонок серийных автомобилей на их задние колеса часто надевают широкие шины без протектора. Почему? (Ответ. Если колеса автомобиля пробуксовывают, когда он трогается с места, как это бывает на старте, то широкие шины имеют преимущество, потому что нагрев распределяется по большей площади и, следовательно, снижается вероятность их оплавления, а при оплавлении шины резко уменьшается коэффициент трения.)
3. В гористой и сельской местности с искусственным орошением, где множество арыков, жители пользуются арбами с большими колесами. Каково преимущество там такого вида транспорта? (Ответ. Коэффициент трения качения уменьшается с увеличением радиуса катка.)
4. Шофер нажал на тормозную педаль, и автомобиль начал двигаться замедленно. Можно ли сказать, что силами, уменьшающими его скорость, являются сила трения колес о землю и сила трения колес о тормозные колодки? (Ответ. Нельзя, т.к. сила трения колес о тормозные колодки является внутренней и поэтому не может уменьшить скорость автомобиля. Автомобиль уменьшает свою скорость только под действием сил трения о землю.)
5. Почему гонщики часто стараются пристроиться вплотную к идущей впереди машине (как говорят, «сесть на хвост»)? (Ответ. Гоночная машина, «сидящая на хвосте» другой, увлекается вперед вихревым потоком, который оставляет идущая впереди машина, и испытывает меньшее лобовое сопротивление, поскольку передняя машина рассекает воздушный поток.)
6. Когда лучше скольжение коньков и саней: в обычный зимний день или в большой мороз? Почему? (Ответ. В обычный день, т.к. лед в этот день под лезвиями коньков тает быстрее.)
7. Автомашина с прицепом должна перевезти тяжелый станок. Куда выгодней его поместить – в кузов или в прицеп? Почему? (Ответ. В кузов, для того чтобы увеличить давление на заднее ведущее колесо и тем самым увеличить силу сцепления колес.)
8. Что труднее – сдвинуть с места шкаф, заполненный книгами, или продолжать его дальнейшее продвижение по полу? (Ответ.
Сдвинуть шкаф с места труднее.)
9. Какой лед более скользкий – гладкий или шероховатый? (Ответ. Шероховатый.)
Пословицы и поговорки