Методическая разработка урока физики на тему Сила трения

Министерство образования нижегородской области

Государственное БЮДЖЕТНОЕ образовательное учреждение

Среднего профессионального образования

«Борский ГУБЕРНСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

План-сценарий урока

теоретического обучения

дисциплина: ФИЗИКА

1 курс

Тема урока

«Сила трения»

Разработал: преподаватель

Волкова С.Д.

Городской округ г. Бор

2015

Тема урока: СИЛА ТРЕНИЯ.

Цели урока:

Дидактические: создать условия для усвоения нового учебного материала с использованием информационных технологий.

1. Образовательные: ознакомить обучающихся с явлением трения, сформировать понятие сила трения, рассмотреть виды трения, экспериментально установить, от чего зависит эта сила, выяснить причины возникновения силы трения, показать значение силы трения в природе, технике, в жизни человека;

2. Развивающие: развивать логическое мышление; формировать представление о процессе научного познания; развитие умений экспериментировать; формировать умение пользоваться приборами; анализировать, сравнивать результаты опытов;

3. Воспитательные: прививать культуру умственного труда, способствовать развитию сотрудничества, познавательного интереса, привлечение к активной самостоятельной работе.

Ход урока.

I. Организационный момент. (1 мин)

II. Целеполагание. (5 мин)

Презентация - слайд №1

Звучит музыка «Гимн великому городу» из балета Глиэра «Медный всадник»

Преподаватель:

И думал он:

Отсель грозить мы будем шведу,

Здесь будет город заложен

Назло надменному соседу.

Природой здесь нам суждено

В Европу прорубить окно,

Ногою твердой стать при море.

А.С. Пушкин

Преподаватель: Медный всадник (памятник Петру I) - один из самых узнаваемых символов города на Неве. Идея его создания принадлежит Екатерине II. Возведением монумента Петру Великому она хотела подчеркнуть свою приверженность петровским реформам. Наверное, вам не известны технические подробности создания памятника великому организатору государства Российского. Для пьедестала памятника Петру I подготовили монолитную глыбу массой 1600 тонн!!! И доставили её из деревни Лахти, что на берегу Финского залива, в Петербург. Как же в 18 веке, не имея ни мощных тягачей, ни подъемных кранов, люди могли совершить такое чудо?

Преподаватель: Чтобы разобраться в этом вопросе, я предлагаю вам в очередной раз посетить Великое Царство Сил. Но прежде, чем мы отправимся в путь, давайте вспомним, какие силы вам уже известны. (Сила упругости, сила тяжести и вес). Каждая из этих сил важна, каждая имеет свои особенности. Но сегодня мы поговорим ещё об одной силе, не менее важной. Что это за сила? Как называется? Ответ на этот вопрос вы узнаете, отгадав кроссворд:

Презентация - слайды №2 - №3

Кроссворд (Цифра под клеткой показывает, какую букву нужно взять из слова ответа для разгадки темы урока)

1. Сила, с которой тело давит на опору или подвес (вес)

2. Явление сохранения скорости тела постоянной, если действие сил компенсируется (инерция)

3. Вода в твердом состоянии (лёд)

4. Наука о природе (физика)

1. Любой предмет в физике (тело)

2. Отрезок, имеющий направление (вектор)

3. Древнегреческий ученый, который ввёл слово "Физика" (Архимед)

4. Прибор для измерения силы (динамометр)

5. Мера воздействия одного тела на другое, в результате которого изменяется скорость (сила)

6. Линия, вдоль которой тело движется (траектория)

Преподаватель: Каков же ответ на поставленный вопрос? Какой силе мы сегодня посвятим урок? Правильно, это сила трения.

Презентация - слайд №4

Преподаватель: Запишите тему урока: Сила трения.

Презентация - слайд №5

Преподаватель: Всем вам известно о существовании этой силы, что-то узнали на уроках физики в школе, что-то - из собственных наблюдений, т.е. вы имеете определенные представления по данной теме. Следовательно, сегодня на уроке мы будем уточнять, обобщать, расширять ваши знания.

Преподаватель: Цель нашего урока - выяснить:

• Каковы особенности этой силы?

• Какова причина возникновения?

• Какова природа?

• От чего зависит сила трения?

• Какова её роль в Великом Царстве Сил?

III. Актуализация знаний. (3 мин).

Преподаватель: Мы живём в мире взаимодействий. Что такое взаимодействие?

Обучающийся: Взаимодействие - это контакт нескольких тел.

Преподаватель: Внимание на экран.

Презентация - слайд №6

Преподаватель: Какие тела взаимодействовали для того, чтобы мяч начал двигаться?

Обучающийся: Взаимодействовали мяч и рука.

Преподаватель: Что служит мерой взаимодействия?

Обучающийся: Мерой взаимодействия служит сила.

Преподаватель: Что является результатом взаимодействия тел?

Обучающийся: Результатом взаимодействия тел является изменение скорости мяча.

Преподаватель: Что произошло со скоростью мяча после начала движения?

Обучающийся: Она уменьшилась и стала равна 0.

Преподаватель: Если скорость мяча стала меняться вновь, значит на него опять что- то подействовало. Почему мяч остановился?

Обучающийся: Значит, что-то препятствовало движению мяча.

Преподаватель: Скорость мяча изменилась, значит, на него действует сила. При соприкосновении одного тела с другим возникает взаимодействие. Скажите, а какие тела взаимодействовали в данном случае?

Обучающийся: Взаимодействовали мяч и поверхность стола.

Преподаватель: Это взаимодействие способствовало или препятствовало движению?

Обучающийся: Препятствовало.

Преподаватель: Поэтому взаимодействие, препятствующее движению, называют трением, а сила, возникающая при таком взаимодействии, называется …

Обучающиеся: силой трения.

Преподаватель: Значит, трение - это один из видов взаимодействия тел, возникающего при соприкосновении двух тел.

Презентация - слайд №7

IV. Изучение нового материала.

Преподаватель: Попробуйте дать определение силе трения. Что же это за сила?

Обучающийся: Сила, возникающая в месте соприкосновения тел и препятствующая их относительному перемещению, называется силой трения. Преподаватель: Что вы скажите о направлении этой силы?

Обучающийся: Раз она препятствует движению, следовательно, всегда направлена в сторону, противоположную движению по касательной к соприкасающимся поверхностям.

Преподаватель: Всё верно. Значит, можно дать более точное понятие этой силе: силой трения называется сила, возникающая при движении одного тела по поверхности другого, приложенная к движущемуся телу и направленная против движения. Вспомним, какой буквой обозначают силу? (буквой F), но для конкретизации уточним индексом - F_тр. Запишите определение и обозначение для силы трения.

Презентация - слайд №8

Преподаватель: Для исследования основных характеристик силы трения предлагаю отправиться в Научную лабораторию Великого Царства Сил.

Презентация - слайд №9

Преподаватель: Ваша задача - узнать, какие три силы живут в Царстве Силы Трения.

(показ анимации из ПМЛК)

Преподаватель: Скажите, так какие три силы-сестрицы живут в Царстве Силы Трения?

Обучающийся: Сила трения скольжения, сила трения качения и сила трения покоя. Посмотрим, что же это за силы.

Презентация - слайды №10 показ видеоролика «Три вида трения»

Преподаватель: Итак, начнём с силы трения покоя. Что это за разновидность силы трения? Когда возникает? Ответ вы получите, посмотрев видеосюжет.

Презентация - слайд №11, показ видеоролика «Сила трения покоя»

Преподаватель: Кто может дать ответ, что называют трением покоя?

Обучающийся: Эта сила возникает, когда мы пытаемся сдвинуть с места какое-либо тело. Именно благодаря этой силе человек может перемещаться по земле.

Преподаватель: Верно, запишите определение силы трения покоя. А сейчас предлагаю посмотреть, как это происходит.

Презентация - слайд №12,

показ видеоролика «Сила трения при ходьбе»

Презентация - слайд №13

Преподаватель: В зимние сумерки нянины сказки

Саша любила. Поутру в салазки

Саша садилась, летела стрелой,

Полная счастья, с горы ледяной…

О какой силе трения идёт речь в этих строчках Н.А. Некрасова?

Обучающийся: В этих строчках мы узнаём силу трения скольжения.

Преподаватель: Верно. Какое удовольствие получаем мы при этом! Вот такая она - сила трения скольжения! Попробуйте самостоятельно сформулировать понятие, что называют силой трения скольжения.

Обучающийся: Так называют силу трения, которая возникает, когда одно тело скользит по поверхности другого.

Преподаватель: Запишите определение силы трения скольжения.

Презентация - слайд №14

Презентация - слайд №15

Преподаватель: В детстве все мы читали сказку про колобка: колобок полежал-полежал, взял да и покатился - с окна на лавку, с лавки на пол, по полу к двери, прыг через порог - да в сени.… О чём это я? Да, всё о той же силе трения. Как эту сестрицу зовут?

Обучающийся: Это сила трения качения.

Преподаватель: Какое определение можно дать этой силе?

Обучающийся: Силой трения качения называют силу, которая возникает, когда одно тело катится по поверхности другого.

Преподаватель: Запишите определение силы трения качения.

Презентация - слайд №16

Преподаватель: Внимание на экран - демонстрация слайда №17. Объясните, почему так?

Обучающийся: Тащить груз волоком намного труднее, чем катить тележку с тем же грузом. Думаю, причина в том, что сила трения качения обычно намного меньше, чем сила трения скольжения.

Преподаватель: В этом и заключается преимущество колеса, гениальный изобретатель которого остался неизвестным. Колесо использовалось для транспортировки грузов ещё 5000 лет назад. Посмотрим, как это происходило.

Презентация - слайд №18,

показ видеоролика «Сила трения качения»

Преподаватель: Ещё раз убедимся в том, что при одинаковых нагрузках сила трения качения значительно меньше силы трения скольжения:

просмотр видеоролика «Сравнение сил трения» - слайд №19.

Преподаватель: Что же вы уже знаете о силе трения на данный момент?

Обучающийся: Знаем, что трение возникает при взаимодействии тел, что существуют три вида трения: трение покоя, скольжения и качения. Последние два возникают, когда одно тело движется по поверхности другого.

Преподаватель: Поэтому можно дать более точное понятие силы трения: сила, возникающая при взаимодействии поверхности одного тела с поверхностью другого тела, когда тела неподвижны или перемещаются друг относительно друга, называется силой трения. Запишите определение в тетрадь.

Презентация - слайд №20

Преподаватель: Каковы же причины возникновения этой силы? Попробуйте самостоятельно их сформулировать, а поможет вам в этом следующий видеосюжет:

Презентация - слайд №21

Видеофрагмент «Причины возникновения силы трения»

Преподаватель: Так почему же возникает сила трения?

Обучающийся: Причины возникновения силы трения: шероховатость поверхностей и взаимодействие между атомами и молекулами соприкасающихся тел.

Презентация - слайды №22, 23

Преподаватель: Укажите эти причины в своих тетрадях. Какова же природа этой силы?

Обучающийся: Следовательно, сила трения имеет электромагнитную природу.

Презентация - слайд №24

Преподаватель: Продолжим наши исследования в Научной лаборатории Великого Царства Сил.

Презентация - слайд №25

Преподаватель: Мы должны выяснить, от чего зависит сила трения.

Эксперимент №1: В нашем распоряжении имеется пластина, брусок, три груза каждый по 100 г. и датчик силы. С помощью данного датчика можно измерять силу трения. Стараясь тянуть пластину равномерно, выясним, изменятся ли показания датчика силы, если постепенно нагружать брусок, устанавливая на него грузы и увеличивая, таким образом, силу давления бруска на поверхность пластины. Все изменения фиксируются в виде графика зависимости силы от времени.

Демонстрация эксперимента №1 слайд №26

Преподаватель: Какой вывод можно сделать исходя из полученного графика?

Презентация - слайд №27

Обучающийся: Данный график свидетельствует о том, что сила трения зависит от веса тела, т.е. от силы нормального давления.

Преподаватель: Конкретизируем - сила трения скольжения прямо пропорциональна силе нормального давления. Запишите этот вывод.

Преподаватель: Зависимость силы трения скольжения от величины силы нормального давления выражается формулой: , где μ - это коэффициент трения:

Презентация - слайд №28

Преподаватель: Продолжим наши исследования.

Демонстрация эксперимента №2 Презентация - слайд №29

Эксперимент №2: Изменим опыт: стараясь тянуть пластину равномерно, выясним, изменятся ли показания датчика силы, если брусок будет находиться сначала на грани с деревянной, а затем с резиновой поверхностью. Все изменения также фиксируются в виде графика зависимости силы от времени.

Преподаватель: Что замечаем сейчас? О чём свидетельствует график?

Обучающийся: Данный график свидетельствует о том, что сила трения зависит от рода вещества (т.е. от рода трущихся поверхностей).

Презентация - слайд №30

Преподаватель: Отметьте это в тетради.

Преподаватель: Исходя из этих экспериментов, предлагаю сделать общий вывод.

Обучающийся: Сила трения скольжения прямо пропорциональна силе нормального давления и зависит от рода соприкасающихся поверхностей.

Преподаватель: Исследования силы трения в Научной лаборатории Великого Царства Сил не закончились.

Презентация - слайд №31

Теперь работу продолжим в группах, в каждой из которых выбран (предварительно) эксперт. Каждая группа получают задания, на выполнение которого отводится 10 минут. По окончании работы эксперты дают отчёт о проделанной работе и полученных выводах.

Презентация - слайд №32

Группа №1

Группа №2

Исследование зависимости силы трения скольжения от веса тела

Исследование зависимости силы трения скольжения от состояния поверхности соприкасающихся тел

Группа №1 исследует зависимость силы трения скольжения от веса тела, используя инструктивную карту ученика. Эксперт группы №1 формулирует полученный группой вывод о том, что чем больше вес тела, тем большая сила трения возникает. Демонстрируется график зависимости силы трения от веса тела.

Презентация - слайд №33

Группа №2 исследует зависимость силы трения скольжения от состояния поверхности соприкасающихся тел, используя инструктивную карту ученика. Эксперт группы №2 формулирует полученный группой вывод о том, что сила трения зависит от состояния трущихся поверхностей: сравнивая шероховатую и гладкую поверхности, выяснили, что чем меньше шероховатость поверхности, тем меньше сила трения.

Презентация - слайд №34

Преподаватель: Какой же общий вывод можно сделать из полученных сегодня в нашей Научной лаборатории экспериментов?

Обучающийся: Сила трения зависит от: рода соприкасающихся поверхностей, силы нормального давления, веса тела и состояния поверхностей соприкасающихся тел.

Презентация - слайд №35

Преподаватель: Запишите полученные выводы проведённых вами экспериментов в тетрадь. Дальнейшее исследование силы трения мы продолжим на следующем занятии. Оно касается величины, которую называют коэффициентом трения. А сейчас попробуйте дать ответ на вопрос: полезна или вредна сила трения?

(Обучающиеся высказывают свои мнения)

Презентация - слайд №36

Презентация - слайд №37

Преподаватель:

Не идётся - только едется,

Потому что - гололедица,

Но зато отлично падается!

Почему ж никто не радуется?

Такой наивный детский стишок на первый взгляд - а как много содержит он, если взглянуть на него с физической точки зрения! Ведь именно в нём заключена система противоречивого отношения к пресловутой силе трения. Этот постоянный бой, где соперничают между собой два понятия - вред и польза силы трения, никогда не будет иметь победителя. Ведь то, что одному человеку удобно и выгодно, другому часто бывает совсем даже наоборот - плохо, как в этом стихотворении. Подобные случаи мы наблюдаем зимой, когда мальчишки раскатывают ледяные дорожки и несутся с разбегу по ним, преодолевая расстояние за считанные минуты! А следом ковыляют пожилые люди, поскальзываются на припорошенных снежком накатах и падают, ломая руки и ноги. Вот вам опять наглядные примеры, где в одном и том же случае соседствуют и вред, и польза силы трения. Сила трения постоянно сопутствует нам на протяжении всей жизни, так же, как сила тяжести. Где-то она создаёт нам неудобство, а где-то без неё никак не обойтись. Но как бы то ни было, она существует, и наша задача - научиться пользоваться физическими законами так, чтобы жизнь наша становилась удобнее и комфортнее.

Преподаватель: Можно как-то уменьшить вредное влияние силы трения?

Обучающиеся: Да, использование смазки способствует уменьшению трения, можно заменить трение скольжения трением качения, обработать материалы для устранения шероховатостей.

Презентация - слайд №38

Преподаватель: Всё верно, а ещё можно подбирать материалы с низким коэффициентом трения. Получается, что трением можно управлять. Приведу исторический факт: 18 августа 1851 г. император Николай I совершил первую поездку из Петербурга в Москву по железной дороге. Начальник строительства дороги, генерал Клейнмихель, чтобы подчеркнуть торжественность события, приказал первую версту железнодорожного полотна покрасить белой масляной краской. Это подчеркивало то обстоятельство, что императорский поезд первым пройдет по нетронутой белизне уходящих вдаль рельсов. Однако, Клейнмихель не учел одного обстоятельства… Паровоз буксовал! Почему? Какое ваше мнение?

Обучающийся: Масляная краска являлась смазкой и уменьшала силу трения.

Преподаватель: А что же было дальше? Жандармы, подобрав полы шинелей, бежали эту версту перед поездом и посыпали песком покрашенные рельсы. Зачем? - я думаю, ответ ясен.

Преподаватель: Предлагаю посмотреть видеосюжет о том, за счёт чего уменьшается трение при катании на коньках.

Презентация - слайд №38

просмотр видеоролика «Уменьшение трения при катании на коньках»

Преподаватель: Скажите, зачем лезвия коньков приходится довольно часто затачивать?

Обучающийся: Для лучшего скольжения, а также с целью увеличения давления на лёд.

Преподаватель: Всегда ли уменьшение силы трения на руку человеку? Когда её намеренно увеличивают? Приведите примеры.

Обучающийся: Трение нужно увеличивать во время гололеда для лучшего сцепления с дорогой, например, посыпать дороги песком.

Преподаватель: Чтобы увеличить силу трения, что необходимо?

Обучающийся: Увеличить шероховатость трущихся поверхностей или, наоборот, слишком сильно отшлифовать поверхности.

Преподаватель: Молодцы! Есть в нашей Научной лаборатории Великого Царства Сил один интересный мультфильм. Посмотрим!

просмотр мультфильма «Барбоскины. Сила трения»

Преподаватель: Немного отдохнули, и сейчас настало время проверить, как вы усвоили материал урока. Внимание на экран! Вашему вниманию предлагается тест «Силы трения». Ответы заносите в листы опроса, которые находятся на ваших столах (приложение):

Презентация - слайды №39 - 61

Преподаватель:

Задание 1

При равных условиях сравните силу трения скольжения и силу трения качения?

1) Сила трения скольжения меньше;

2) Сила трения качения меньше;

3) Силы трения качения и скольжения одинаковы;

4) При равных условиях сила трения качения и скольжения всегда равны нулю.

Задание 2

Каковы причины возникновения силы трения?

А) Шероховатость соприкасающихся поверхностей;

В) Взаимодействие молекул соприкасающихся поверхностей;

С) Движение тела.

1) А, В, С

2) А, В

3) А

4) В.

Задание 3

Санки скатываются с горы. Какой вид силы трения действует на санки?

1) Все три вида трения.

2) Сила трения качения;

3) Сила трения покоя;

4) Сила трения скольжения.

Задание 4

На рисунке показаны три опыта, выполнив которые можно сделать вывод:

1) Сила трения не зависит от площади соприкасающихся поверхностей;

2) Сила трения зависит от силы нормальной реакции опоры;

3) Сила трения скольжения зависит от рода соприкасающихся поверхностей;

4) Сила трения скольжения не зависит от рода соприкасающихся поверхностей.

Задание 5

Может ли велосипедист двигаться равномерно по горизонтальной дороге, не вращая педали?

1) Может из-за трения;

2) Не может из-за трения;

3) Может по инерции;

4) Велосипедист не может двигаться равномерно.

Задание 6

При смазке трущихся поверхностей сила трения…

1) уменьшается;

2) увеличивается;

3) не изменяется;

4) может как уменьшаться, так и увеличиваться.

Задание 7

Почему мел оставляет след на доске? Выбери наиболее точный ответ.

1) Мел приклеивается к доске;

2) Мел обладает магнитными свойствами;

3) На мелкие части мела действует сила трения покоя;

4) Части мела проникают в доску из-за диффузии.

Задание 8

Какой вид силы трения удерживает груз при перемещении его на наклонном транспортере?

1) Трение покоя;

2) Трение скольжения;

3) Трение качения;

4) Сила сопротивления в воздухе.

Задание 9

Равномерно движущийся по горизонтальной поверхности брусок массой 100 г тянут с силой 0,5 Н. Какова сила трения скольжения?

1) 0,5 Н;

2) 0,05 Н;

3) 0,005 Н;

4) 50 Н.

Задание 10

Почему космический корабль, отправляемый на Луну с искусственного спутника Земли, может не иметь обтекаемой формы?

1) Космический корабль движется с большой скоростью;

2) Сила сопротивления не зависит от формы спутника;

3) Атмосфера на Луне плотная;

3) На Луне нет атмосферы.

Преподаватель: Спасибо! Листы опроса сдаются, а мы возвращается к вопросам теста. Сейчас у вас есть возможность выяснить, на какие вопросы вы дали верный ответ, а где сделали ошибку.

Презентация - слайд №40 - проверка

Преподаватель: Оценки за работу узнаете на следующем занятии, а сейчас познакомьтесь с критериями оценок:

Презентация слайд №62

Преподаватель: Настало время прощаться с Великим Царством Сил. В качестве домашнего задания предлагаю на выбор (по вашему желанию):

Презентация слайд №63

1. Мини-сочинение в прозе или стихах «Если вдруг исчезнет трение…» (только начало 21 секунда)

2. Мини-сочинение «Я защищаю силу трения»

3. Мини-сочинение «Я обвиняю силу трения»

4. Проект «Трение в литературных произведениях»

5. Проект «Трение и спорт»

6. Проект «Трение в технике»

7. Проект «Трение в пословицах и поговорках»

Для всех - выполнить тестовые задания, размещённые на ЭОР: fcior.edu.ru/card/8297/sila-treniya.html

schoolcollection.edu.ru/catalog/res/669b0453-e921-11dc-95ff-0800200c9a66/?

Преподаватель: Наш урок нельзя было бы считать завершённым, вспомните его начало:

Презентация слайд №64

В завершении нашего путешествия хочу вернуться к тайне пьедестала. Огромная глыба была обнаружена местным крестьянином Вишняковым. Монолит назвали Гром - камень т.к. в него однажды ударила молния, отбив большой осколок. Около 9 км пропутешествовал Гром-камень по суше, а потом по Неве. Небывалый успех русской техники того времени был отмечен особой медалью, на которой была вычеканена надпись «Дерзновению подобно, 1770 год». И действительно это был акт дерзновенный! Вся Европа только и говорила об этой невиданной операции. Как же это было сделано?

Смелый, остроумный проект передвижения Гром - камня дал крепостной кузнец. Он предложил перекатить камень на специально отлитых бронзовых шарах, заключенных в салазки. Салазки представляли собой большие бревна с желобами, оббитыми медью. Гранитную глыбу поместили на помост из бревен, под которыми находились желоба с шарами. Согнанные из ближайших деревень крестьяне при помощи канатов двигали камень к берегу. Несколько мужиков должны были все время смазывать шары говяжьим салом. 120 дней путешествовал так по суше Гром - камень. Доставленный в Петербург, он стал прекрасным пьедесталом памятнику Петру. Думаю, что наш урок сегодня явился очередным подтверждением того, как знания физики способствуют исполнению самых дерзновенных идей!

Звучит музыка «Гимн великому городу»

Красуйся, град Петров, и стой

Неколебимо как Россия,

Да умирится же с тобой

И побежденная стихия;

Вражду и плен старинный свой

Пусть волны финские забудут

И тщетной злобою не будут

Тревожить вечный сон Петра!

Приложение

Лист опроса

Фамилия, имя обучающегося: ____________________________________

№ вопроса

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

ответ

Число верных ответов ______

Оценка _______ Проверил _______________