С.А.КОРОЛЁВА,
СОШ № 45, г. Белгород

 

Сила трения

Открытый урок изучения нового материала, 7-й класс

 

Цели урока

Образовательные: сформировать в ходе урока представление о трении как о физическом явлении, содействовать осознанию учащимися причин возникновения силы трения, обеспечить в ходе урока развитие у школьников умения различать виды трения, увеличивать и уменьшать его; содействовать развитию у учащихся умения самостоятельно делать вывод, строить гипотезу и подтверждать её опытом; создать условия для отработки навыков работы с динамометром и для знакомства с методами измерения сил трения.

Воспитательные: содействовать развитию умения работать в группе, сотрудничать, выслушивать товарища, уважать мнение оппонента; создать условия для развития у школьников стремления к познанию; содействовать воспитанию уважения к историческому пути познания и науке древних мыслителей, ценностного отношения к экономическому и культурному наследию родного края, а также формированию мировоззренческой идеи познаваемости явлений и свойств окружающего мира.

Развивающие: создать условия для развития у школьников речевых навыков; содействовать развитию способностей к анализу и синтезу; способствовать развитию теоретического мышления.

Литература

Справочник школьника. Физика. – М.: Филологическое общество «Слово», Компания «Ключ-С», 1995.

Пёрышкин А.В. Физика-7: Изд. 6-е, стереотип. – М.: Дрофа, 2002.

Зубкова Л.А. Сила трения. – Физика (ПС), 1998, №?2.

Оборудование: микролаборатория (динамометр, плоскости и бруски, покрытые разными материалами, набор грузов, тележка, сосуд с водой); компьютер с мультимедийным проектором; репродукции картин (А.Саврасов «Зимний пейзаж», И.Репин «Бурлаки на Волге», Е.Савотченко «Приезд императрицы Екатерины II в Белгород. 1787 год»).

Ход урока

I. Организационный этап

Учитель. Добрый день, дорогие друзья! Я рада видеть вас и очень хочу начать работу с вами! По дороге сюда я встретила почтальона, он попросил меня передать вам письмо от Деда Мороза. Я такая любопытная, мне так не терпится узнать, о чём идёт речь в этом письме. А вам? Вы разрешите мне его прочитать?

II. Подготовка учащихся к работе на основном этапе урока

а) Мотивация

Учитель (читает письмо). «Дорогие ребята! Пишу вам письмо в надежде на то, что вы мне поможете. Скоро Новый год, и мне предстоит доставить новогодние подарки всем, кто примерно себя вёл в течение года. Но, к сожалению, сейчас я не могу выехать из своего дома. Во-первых, мой новый шёлковый мешок постоянно развязывается, и я боюсь по дороге растерять подарки. Во-вторых, мои сани не могут двигаться по земле без снега, декабрь нынче не очень снежный. Прошу вас, помогите мне, дайте совет, как выйти из этой ситуации. С нетерпением жду вашего письма. Дед Мороз».

А вы знаете, мы можем помочь Деду Морозу! Мы дадим ему совет, но при одном условии: если на сегодняшнем уроке раскроем одну очень важную тайну, имя которой вы назовёте сами, если правильно ответите на вопросы кроссворда.

б) Актуализация

 

Учитель. Отгадываем кроссворд (слайд 1)*. (*Презентация дана в рубрике «Дополнительные материалы» на сайте газеты «Физика»http://fiz.1september.ru) 1. Единица силы. 2. Явление сохранения скорости тела при отсутствии действия на него других тел. 3. Сила, с которой тело вследствие притяжения к Земле действует на опору или подвес. 4. Прибор для измерения силы. 5. Физическая величина, характеризующая действие тел друг на друга. 6. Мельчайшая частица вещества.

III. Изучение нового материала

Учитель. Итак, мы с вами узнали имя тайны – 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». Скажите, а какие силы вам уже известны?

Учащиеся. Сила тяжести, сила всемирного тяготения, сила упругости, вес.

Учитель. От чего зависит результат действия силы?

Учащиеся. Куда приложена эта сила, куда направлена и какое имеет числовое значение.

Учитель. Результат действия силы трения также зависит от того, к какому телу приложена эта сила, куда направлена и какое имеет числовое значение. Цель сегодняшнего урока будет состоять в том, чтобы показать это. Ответы на интересующие нас вопросы о силе трения мы будем искать, путешествуя по родному городу Белгороду (слайды 2–4 с видами города).

(Слайд 5.) Приглядывайтесь к облакам,
Прислушивайтесь к птицам,
Притрагивайтесь к родникам –
Ничто не повторится.
За мигом миг, за часом час
Впадайте в изумленье.
Всё будет так и всё – не так
Через одно мгновенье.
В дорогу мы возьмем багаж:
Учебник, ручку, карандаш,
Тетрадь и знаний саквояж.

Каждый уважающий себя путешественник ведёт путевые заметки. Предлагаю не нарушать традиции и тоже делать записи в тетрадях в ходе нашего путешествия, т.е. делать опорный конспект в виде таблицы (слайд 6):

Первые исследования трения были проведены великим итальянским учёным Леонардо да Винчи ещё в 1500 г., но его работы не были опубликованы. Законы трения независимо открыли французские учёные Гильом Амонтон (1699 г.) и Шарль Огюстен Кулон (1785 г.). Выполним записи в тетрадях (слайд 7 – во второй столбец внесены имена этих исследователей).

Предлагаю повторить путь великих исследователей и самостоятельно открыть законы трения. Любому открытию сопутствует опыт, поэтому наше путешествие будем осуществлять в передвижной научно-исследовательской лаборатории. Итак, своё путешествие начинаем от стен родной школы № 45, движемся по проспекту Славы, доезжаем до пересечения с проспектом Б.Хмельницкого и нажимаем на тормоз (слайд 8, визг тормозов).

Учитель. Что произошло со скоростью автобуса, в котором мы едем?

Учащиеся. Она изменилась.

Учитель. Почему его скорость изменилась?

Учащиеся. На него подействовала сила.

Учитель. И как же она направлена?

Учащиеся. Против движения.

Учитель. Почему вы так считаете?

Учащиеся. Если бы она была направлена в сторону движения, то скорость автомобиля возрастала бы. А так как скорость уменьшается, значит, сила направлена против движения.

Учитель. Сила, о которой идёт речь, называется силой трения, она всегда направлена против движения рассматриваемого тела по поверхности другого. Давайте сформулируем определение силы трения и запишем его в тетрадь. (Дети заполняют 3-ю колонку таблицы по слайду 9.)

В соответствии с определением заполним следующую колонку таблицы, изображая силу графически (дети заполняют 4-ю колонки таблицы по слайду10).

Сигнал светофора разрешает нам двигаться дальше. Мы направляемся по Михайловскому шоссе к Белгородскому абразивному заводу (слайд 11). ОАО «БАЗ» выпускает универсальный абразивный инструмент для обработки, древесины, металла, стекла, фарфора, керамики, кожи, пластмасс и других материалов. Этот главный производитель гибкого шлифовального инструмента предлагает шкурку шлифовальную, тканевую водостойкую и тканевую неводостойкую шкурку (слайд 12). Назначение шлифовального инструмента: обработка металлов, сплавов, древесины и других материалов с применением и без применения охлаждающих жидкостей.

Пользуясь продукцией этого завода, предлагаю выяснить, как зависит модуль силы трения от рода поверхностей. Для этого надо измерить силу трения при движении какого-нибудь тела по различным поверхностям. Как можно измерить силу трения?

Учащиеся. Если равномерно тянуть тело при помощи горизонтально расположенного динамометра, то, измерив силу тяги, мы узнаем, чему равна сила трения.

Учитель. Обоснуйте, почему, измеряя силу тяги, мы измеряем и силу трения.

Учащиеся. Так как скорость постоянная, то равнодействующая силы тяги и силы трения равна нулю, следовательно, силы равны.

Учитель. Замечательно! Запишем этот вывод в тетрадь (дети заполняют 5-ю колонки таблицы по слайду 13).

Итак, определим силу трения, возникающую при скольжении бруска по различным поверхностям. Эту силу будем называть силой трения скольжения. 1-й ряд измеряет силу трения скольжения при движении деревянного бруска, покрытого шкуркой, по поверхности шкурки; 2-й ряд – силу трения скольжения при движении голого деревянного бруска по поверхности шкурки; 3-й ряд – при движении деревянного бруска по гладкой поверхности. На выполнение задания – 2 минуты. Сообщите результаты. (Ученики сообщают о результатах опыта.)

Сделаем вывод о том, как зависит модуль силы трения скольжения от рода поверхности.

Учащиеся. Модуль силы трения скольжения зависит от рода трущихся поверхностей. Сила трения, возникающая при скольжении одного тела по поверхности другого, будет тем больше, чем больше неровностей у соприкасающихся поверхностей.

Учитель. Данный вывод даёт нам возможность считать шероховатость поверхностей соприкасающихся тел причиной проявления силы трения. Но как же тогда объяснить результаты той части класса, которая определяла силу трения при скольжении тела по гладкой поверхности? Ведь шероховатостей нет, а всё же что-то мешает. Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо вспомнить, из чего состоят все вещества.

Учащиеся. Из молекул.

Учитель. Как взаимодействуют между собой молекулы соприкасающихся тел?

Учащиеся. Молекулы соприкасающихся тел притягиваются, поэтому и возникает сила трения!

Учитель. Вот мы и выяснили причины возникновения трения. Запишем их в наш опорный конспект (дети заполняют 6-ю колонки таблицы по слайду 14).

Покидаем Белгородский абразивный завод и направляемся к художественному музею на Соборной площади (слайд 15). В этом храме искусства мы можем любоваться работами великих мастеров кисти. Обратим внимание на репродукции картин, на которых изображено движение тел (слайд 16). Правила этикета не позволяют нам громко разговаривать в музее, поэтому вы в группах самостоятельно проведёте эксперименты, опираясь на экспонаты музея, а результаты сообщите всему классу через 5 минут.

Окончательный вид таблицы в тетрадях и на слайде 15
(перед этим были показаны слайды 6, 7, 9, 10, 14, 15 с постепенным заполнением колонок)

Задание группе 1. Прочитайте в учебнике 2-й и 3-й абзацы на с. 72. Рассмотрите репродукцию картины великого русского художника А.Саврасова «Зимний пейзаж» (слайд 17). Какой вид трения имеет место на этой картине? С помощью оборудования нашей передвижной лаборатории выясните, как зависит модуль силы трения от веса движущегося тела. Для этого с помощью горизонтально расположенного динамометра равномерно перемещайте деревянный брусок по гладкой поверхности доски – сначала с одним грузом, затем с двумя, тремя. Сравните показания динамометра. Сделайте вывод.

Задание группе 2. Прочитайте в учебнике 2-й и 3-й абзацы на с. 72. Рассмотрите картину белгородского художника, заслуженного работника культуры РФ, члена союза художников России Евгения Николаевича Савотченко «Приезд императрицы Екатерины II в Белгород» (слайд 18). Какой вид трения имеет место на этой картине? С помощью оборудования нашей передвижной лаборатории сравните модули сил трения скольжения и качения при одинаковых массах тел. Для этого с помощью горизонтально расположенного динамометра сначала переместите тележку так, чтобы она скользила, а затем катилась. Сравните показания динамометра. Сделайте вывод.

Задание группе 3. Прочитайте в учебнике 2-й и 3-й абзацы на с. 72 и § 31 на с. 73–74. Изменяя наклон плоскости, сделайте так, чтобы брусок не скользил по ней. Какая сила удерживает брусок на плоскости? Когда она возникает? Объясните, какая сила удерживает винты в стенах художественного музея, на которых висят картины.

Задание группе 4. В зависимости от того, по какой поверхности движется тело, возникает тот или иной вид трения: если поверхность твёрдая, то возникает сухое трение, если жидкая – жидкое трение. Какой вид трения имеет место на картине И.Е.Репина «Бурлаки на Волге» (слайд 19)? С помощью оборудования нашей передвижной лаборатории определите модули сухого и жидкого трения скольжения при одинаковых массах тел. Для этого с помощью го ризонтально расположенного динамометра сначала равномерно перемещайте деревянный брусок по поверхности доски, затем – по поверхности воды в сосуде. Сравните показания динамометра. Сделайте вывод.

Учитель. Сделаем выводы по заданиям.

Группа 1. Трение скольжения. Выполнив задание, мы пришли к выводу: сила трения скольжения зависит от веса движущегося тела. Чем больше вес тела, тем больше действующая на него сила трения.

Учитель. Значит, что нужно сделать, чтобы уменьшить силу трения?

Группа 1. Нужно уменьшить вес движущегося тела.

Учитель. Говорят: «Нужно уменьшить нагрузку».

Группа 2. Трение качения. Выполнив задание, мы пришли к выводу: при одинаковой массе движущихся тел сила трения качения меньше силы трения скольжения.

Учитель. Значит, что можно сделать, чтобы уменьшить силу трения?

Группа 2. Нужно тело катить.

Группа 3. Сила, удерживающая брусок на плоскости, называется силой трения покоя. Она возникает между соприкасающимися твёрдыми телами, если они покоятся. Эта же сила удерживает винты, на которых висят картины.

Группа 4. Жидкое трение. Сила жидкого трения меньше силы сухого трения при одинаковой массе движущихся тел.

Учитель. Что нужно сделать, чтобы уменьшить силу трения?

Группа 4. Нужно использовать жидкость.

Учитель. Говорят: «Использовать смазку». Молодцы! Талант исследователей помогает вам добиваться высоких результатов. Дорогие ребята, вы прекрасно потрудились в стенах Белгородского художественного музея, но нам пора возвращаться в школу.

IV. Первичное закрепление знаний

Учитель. По пути я предлагаю подвести итог нашему путешествию. Давайте вспомним: какая сила называется силой трения? каковы причины проявления этой силы? какие виды трения вам известны?

Учащиеся. Трение скольжения, качения, покоя, жидкое (записывают в тетрадь по слайду 20).

Учитель. Какие вы можете предложить способы уменьшения трения? увеличения трения?

Учащиеся. Уменьшение трения: шлифование, смазка, уменьшение нагрузки. Увеличение трения: специальные материалы, увеличение нагрузки.

Учитель. Запишите всё это в тетрадь по слайду 21.

V. Подведение итогов урока

Учитель. Умницы! Вот мы и снова в родной школе. Знакомство с явлением трения можно считать состоявшимся, вы потрудились прекрасно и поэтому заслужили высокие оценки.

VI. ДЗ. На «3» – выучить записи в тетрадях; на «4» и «5» – § 30, 31, 32, привести по два примера «полезного» и «вредного» трения; дополнительная оценка – примеры применения законов трения на предприятиях г.?Белгорода.

VII. Рефлексия

Учитель. Да, но ведь наше знакомство с трением необходимо было нам, чтобы помочь Деду Морозу, который должен доставить подарки к Новому году! Ну что, вы готовы написать письмо этому замечательному дедушке? (Слайд 22.) Дорогие ребята! Благодарю вас за работу на уроке. До свидания.