Одна из проблем современной школы – снижение интереса к физике. Я задала себе вопрос: Какими средствами может воспользоваться учитель, чтобы сформировать у учащихся положительное отношение к предмету, вызвать у них познавательный интерес к знаниям? Можно предложить такую схему воспитания у школьников увлечения учебным предметом: от любопытства к удивлению, от него к активной любознательности и стремлению узнать, от них к прочному знанию и научному поиску.
Остановлюсь подробнее на первой стадии - удивления и любопытства: у школьников возникает ситуативный интерес, проявляющийся при демонстрации эффектного опыта, прослушивании рассказа об интересном случае из истории физики, причем его объектом является не содержание предмета, а чисто внешние моменты урока - оборудование, мастерство учителя, формы работы на уроке.
Новизна, непосредственный интерес и эмоциональная привлекательность вызывают прежде всего непроизвольное внимание. В свою очередь, непроизвольное внимание вызывает непроизвольное запоминание. Каждый учитель хорошо знает, что при проверке домашнего задания ученик, отвечая на поставленный вопрос, начинает с описания опыта, который он видел на предыдущем уроке. Зрительные образы демонстрационных опытов сохраняются в памяти и выполняют функцию ориентиров, опор, на основании которых восстанавливается остальная часть изученного учебного материала.
Я полностью согласна с психологами, которые отмечают, что сложный зрительный материал запоминается лучше, чем его описание. Поэтому демонстрация опытов запечатлевается памятью учащихся значительно лучше, чем рассказ учителя о физических опытах.
Однако ученики, вспоминая демонстрационные опыты, вносят в свое описание изменения, которые обусловлены не только забыванием некоторых деталей, но и преобразованием описания в форму, более, легкую для понимания. Вспоминая, ученики выделяют детали опытов, которые представляются им наиболее значимыми и интересными. Все это свидетельствует о том, что припоминание является не простым воспроизведением, а конструктивным процессом.
Таким образом, я считаю, что демонстрация опытов развивает внимание и память учащихся на стадии эмпирического познания изучаемых явлений и закономерностей.
В этой связи предлагается использовать эффектные опыты, поскольку у учащихся возникает не только живой интерес к демонстрации явления, но и бурное обсуждение разгадки явления (проблемная ситуация). Таким образом, при показе эффектного опыта, мы убиваем сразу двух зайцев: демонстрируем физическое явление и создаем проблемную ситуацию. А в качестве "побочного эффекта" пробуждаем интерес к предмету. Поэтому, характер и форма организации учебно-познавательной деятельности учащихся: проблемно – поисковый, исследовательский и репродуктивный характер деятельности позволяет осуществить комплексное применение знаний учащихся.
Я как учитель совместно с учащимися ставила цели:
Образовательная:систематизация знаний по теме “Сила трения”: знать природу силы трения, формировать умение различать виды трения; сравнивать их в разных практических ситуациях; обосновывать необходимость увеличения и уменьшения силы трения; формировать у ребят умение осуществлять самоконтроль с помощью конкретных вопросов и использования дидактического материала.
Развивающая:совершенствовать навыки самостоятельной работы, активизировать мышление школьников, умение самостоятельно формулировать выводы, развивать речь. Развитие творческих способностей на основе практической работы. Отработка практических навыков в работе с физическим оборудованием.
Воспитательная: развитие чувства взаимопонимания и взаимопомощи в процессе совместного выполнения экспериментального задания; развитие мотивации изучения физики, используя разнообразные приёмы деятельности, сообщая интересные сведения.
В ходе такого вида деятельности у учащихся формируются способности к структурированию и систематизации изучаемого предметного содержания. Освещение темы сопровождается демонстрацией презентации с последующим обсуждением и объяснением явлений, происходящих из-за наличия силы трения. Демонстрируются способы изменения силы трения на практике. Учащиеся имеют возможность анализировать происходящее и делать выводы.
Наряду с этим, происходит развитие метапредметных УУД: коммуникативные – выражать с достаточной полнотой полнотой и точностью свои мысли, добывать недостающую информацию с помощью вопросов; регулятивные – осознавать самого себя как движущую силу своего научения, свою способность к преодолению препятствий и самокоррекции, составлять план решения задачи, самостоятельно исправлять ошибки; познавательные – уметь создавать модели для решения учебных и познавательных задач, выделять и классифицировать существенные характеристики объекта. А так же планируются результаты личностные: формирование целостного мировоззрения, соответствующего современному уровню развития науки и общественной практики.
Цель:
Задача:
Трение – явление, сопровождающее нас с детства, на каждом шагу, а потом ставшее таким привычным и таким незаметным.
Сила трения в сказках: “Колобок” (сила трения качения), “Репка” (сила трения покоя), “Медвежья горка” (сила трения скольжения), “Царевна лягушка” (сила трения качения).
Трение – один из видов взаимодействия тел. Оно возникает при соприкосновении двух тел. Трение, как и все другие виды взаимодействия, подчиняется третьему закону Ньютона: если на одно из тел действует сила трения, то такая же по модулю, но направленная в противоположную сторону сила действует и на второе тело.
Виды силы трения: Fтр.качения, Fтр.скольжения, Fтр.покоя, но возможна замена одного вида трения другим (Fтр.скольжения на Fтр.качения). При помощи бруска, динамометра и двух карандашей можно продемонстрировать, что Fтр.скольжения больше, чем Fтр.качения.
Зависимость силы трения от некоторых показателей демонстрируют следующие опыты:
С помощью динамометра, бруска и набора грузов показываем, что сила трения зависит от силы нормального давления;
На место гладкой поверхности кладем шероховатый лист бумаги (сила трения зависит от материала);
Устраняем пластилин с поверхности, измеряем при этом силу трения до и после;
Используем смазку, что ведет к уменьшению силы трения;
Сила трения почти не зависит от площади опоры.
У силы трения есть свои плюсы и, к сожалению, минусы. В том случае, когда оно полезно – стараются увеличить. Если вредно – пытаются уменьшить (использование смазки, подшипников, которые уменьшают силу трения в 20-30 раз).
Вот несколько примеров. Мелодия, исходящая от скрипки существует за счет того, что смычок приводит в колебание струны. Струна под смычком всегда движется медленнее, чем смычок. Когда струна движется навстречу смычку, то сила трения скольжения тормозит струну, замедляя ее движение. А когда смычок движется по направлению струны, то сила трения скольжения наоборот “тащит” струну за собой, не давая ей отставать. Когда зимой на дорогах образовывается лед, то велика вероятность аварий, также пешеходы могут получить травмы на заледеневших тропинках. Чтобы этого избежать, можно насыпать песок на дорогу, тем самым увеличили силу трения. Польза силы трения качения в том, что катящееся колесо немного вдавливается в дорогу, и перед ним образуется небольшой бугорок, который приходится преодолевать. Так происходит движение. В 1779 году французский физик Кулон установил, от чего зависит максимальная сила трения покоя. Чем тяжелее книга, лежащая на столе, чем сильнее она прижимается к столу, тем труднее ее сдвинуть. Именно за счет трения покоя все остается на своих местах: шнурки не развязываются, гвоздь держится в стене, шкаф стоит на своем месте. Можно сделать выводы о плюсах силы трения. Благодаря этой силе мы можем стоять или двигаться вперед, замедлять или ускорять движение отдельных тел.
Но, наряду с плюсами, есть еще и минусы. Человек никогда не сможет изобрести вечный двигатель, т.к. со временем любое движение прекратится из-за силы трения и приходится время от времени это движение сохранять – воздействовать на него. Трение не только тормоз для движения, это еще и главная причина изнашивания технических устройств - проблема, с которой человек столкнулся на заре цивилизации.
Леонардо де Винчи занимался многими вопросами деталей машин, трения и износа. Сила трения направленна в противоположную от приложенной силы сторону, и это приводит к совершению большой работы.
Основной характеристикой трения является коэффициент трения “мю”, который определяется материалами, из которых изготавливают поверхности взаимодействующих тел.
В жизни многих растений трение играет положительную роль. Например, лианы, хмель, горох, бобы и др. вьющиеся растения благодаря трению могут цепляться за опоры, удерживаются на них и тянутся к свету. Между опорой и стеблем возникает большая сила трения, т.к. стебли плотно прилегают к опоре. У растений, имеющие корнеплоды, такие, как морковь, свекла, сила трения о грунт способствует удержанию их в почве. С ростом корнеплода, давление окружающей земли на него увеличивается, и сила трения тоже возрастает. Поэтому так трудно вытащить из земли большую репу, свеклу. Таким растениям, как репейник, трение помогает распространять семена, имеющие колючки с небольшими крючками на концах. Эти колючки зацепляются за шерсть животных и вместе с ними перемещаются. Семена же гороха, ореха, благодаря своей шарообразной форме и малому трению качения, перемещаются легко сами.
Организмы многих живых существ приспособились к трению, научились его уменьшать или увеличивать. Тело рыб имеют обтекаемую форму и покрыто слизью, что позволяет им развивать при плавании большую скорость. Щетинистый покров моржей, тюленей, морских львов помогает им передвигаться по суше и льдинам. Чтобы увеличить сцепление с грунтом, стволами деревьев, на конечностях животных имеется целый ряд приспособлений: когти, острые края копыт, подковные шипы, тело пресмыкающихся покрыто бугорками и чешуйками. Действие органов хватания (хватательные органы жуков, клешни рака; передние конечности и хвост некоторых пород обезьян; хобот слона) тоже связано с трением. У многих живых организмов существуют приспособления, благодаря которым трение получается небольшим при движении в одном направлении и резко увеличивается при движении в обратном направлении. Это, например, шерсть и чешуйки, растущие наклонно к поверхности кожи. На этом принципе основано движение дождевого червя. Водяной жук-вертячка быстро носится на поверхности воды. Быстроте передвижения он обязан покрывающей тело жировой смазке, которая значительно уменьшает трение о воду.
Кости животных и человека в местах их подвижного сочленения имеют очень гладкую поверхность, а внутренняя оболочка полости сустава выделяет специальную жидкость, которая служит суставной “смазкой”. При глотании пищи и ее движении по пищеводу трение уменьшается за счет предварительного дробления и пережевывания пищи, а также смачивания ее слюной. При действии же органов движения у животных и человека трение проявляется как полезная сила.
Пословицы и поговорки о силе трения, сказанные людьми и взятые из жизненного опыта:
Опыты, демонстрирующие силу трения:
Опыт №1 . Вращение сырого и вареного яйца. Вареное яйцо вращается быстрее. В сыром яйце его желток и белок стараются сохранить неподвижное состояние (в этом проявляется их инерция) и своим трением о скорлупу тормозят его вращение.
Опыт №2. Развести в маленькой баночке марганцовку до темно-фиолетового цвета. Налить в другую банку простую воду. Затем, набрать пипеткой раствор марганцовки и капнуть в банку с высоты 1-2 сантиметра от поверхности воды. Кончик пипетки не должен колебаться. Руки должны опираться н локти. Капля, упав в воду, превращается в кольцо правильной формы, которое будет опускаться на дно банки, увеличиваясь в размере. Это объясняется тем, что когда капля упала в воду, она, встретив сопротивление, расплющилась. При движении ее вниз вследствие трения о воду, ее края завернулись. Получилось вихревое кольцо в виде баранки, вращающейся вокруг своей кольцевой оси.
Опыт №3. Положить на книгу шестигранный карандаш параллельно ее корешку. Медленно поднимать верхний край книги до тех пор, пока карандаш не начнет скользить вниз. Чуть уменьшить наклон книги и закрепить ее в теком положении, подложив под нее что-нибудь. Теперь карандаш, если его снова положить на книгу, съезжать не будет. Его удерживает на месте сила трения покоя. Достаточно щелкнуть пальцем по книге, сила трения покоя ослабнет, и карандаш поползет вниз.
Французский физик Гильом о роли силы трения: “Всем нам случалось выходить в гололедицу; сколько усилий стоило нам удерживаться от падения, сколько смешных движений приходилось нам проделать, чтобы устоять! Это заставляет нас признать, что обычно земля, по которой мы ходим, обладает драгоценным свойством, благодаря которому мы сохраняем равновесие без особых усилий. Та же мысль возникает у нас, когда мы едем на велосипеде по скользкой мостовой, или когда лошадь скользит по асфальту и падает. Изучая подобные явления, мы приходим к открытию тех следствий, к которым приводит трение. Инженеры стремятся его устранить в машинах – и хорошо делают. Однако, это правильно лишь в узкой специальной области. Во всех прочих случаях мы должны быть благодарны трению: оно дает нам возможность ходить, сидеть и работать без опасения, что книги и чернильница упадут на пол, что стол будет скользить, пока не упрется в угол, а перо выскользнет из пальцев”.
22.04.2016 09:30
Название работы:
МБОУ «ООШ №4»
Город: г.Троицк
Актуальность данной темы:
Цель моей работы:
Задачи:
Методы исследования:
Объект исследования:
Предмет исследования:
Природа силы трения - электромагнитная. Это означает, что причиной её возникновения являются силы взаимодействия между частицами, из которых состоит вещество. Второй причиной возникновения силы т
Управление образования администрации города Троицка
Городская научно-исследовательская конференция
учащихся 5-8 классов муниципальных образовательных учреждений
«Первые шаги в науку»
Исследование коэффициента трения обуви
о различную поверхность
Работу выполнил:
ученик МБОУ «ООШ № 4»
Буторин Глеб,7 класс
Руководитель: учитель физики
Коваленко Инна Сергеевна
Троицк, 2015 год
| Введение | ||
| Научная статья | ||
| Теоретическая часть | ||
| Практическая часть | ||
| Опыт 1. Определение коэффициентов трения и зависимости силы трения от материалов поверхностей. | ||
| Заключение | ||
| Список используемой литературы |
Аннотация
Цель научной работы:
Зная коэффициент трения материала подошвы о различную поверхность, можно подобрать оптимальный вариант приобретения обуви. Методы, использованные в работе: анкетирование, физический эксперимент, математический расчет, анализ результатов. Проведя опыт, я сделал вывод, что наибольший коэффициент трения у подошвы, сделанной из полиуретана, затем - резина, каучук, а наименьший коэффициент - у пластика. Из этого следует, что при покупке обуви следует учитывать особенности подошв и погодные условия, в которых вы будете носить обувь.
Введение
Актуальность
В зимнее время, когда на улице гололед, происходит очень много падений и травм.
Поэтому очень важно при покупке обуви учитывать особенности подошв и погодные условия, в которые вы будете носить данную обувь. В этом и заключается актуальность.
Проблема
Цель работы
Исследование трения подошв обуви, изготовленных из разных материалов о различные поверхности и определение наиболее практичных материалов для их изготовления.
Задачи:
1. Изучить теоретические основы сухого трения.
2. Провести анкетирование среди учащихся для выявления наиболее популярных производителей обуви, уровня осведомленности о материале подошвы и влияния материала подошвы на трение при ходьбе.
3. Измерить коэффициент трения скольжения материала обувной подошвы о различную поверхность.
4. Провести анализ полученных результатов измерений и выявить наиболее приемлемые варианты эксплуатации обуви.
Методы исследования
1. Анкетирование.
2. Физический эксперимент.
3. Математический расчет.
4. Анализ результатов.
Объект исследования
Предмет исследования
Гипотеза
II . Научная статья
1.Теоретическая часть
Сопротивление движению возникает при скольжении одного тела по поверхности другого. Если соприкасаются твёрдые поверхности или твёрдые прослойки между телами (плёнки окислов, полимерные покрытия), трение называют сухим.
Трение принимает участие (и притом весьма существенное) там, где мы о нём даже не подозреваем. Но не надо думать, что трение всегда препятствует движению – часто оно ему способствует.
Особенности сил трения:
Возникают при соприкосновении;
Действуют вдоль поверхности;
Всегда направлены против направления движения тела.
Что определяет величину силы сухого трения? Повседневный опыт свидетельствует: чем сильнее прижать поверхности тел друг к другу, тем труднее вызвать их взаимное скольжение и поддерживать его (например, лист бумаги, вложенный между страницами лежащей на столе толстой книги, проще вытащить из верхней части, чем из нижней). Прижимающая сила, действующая со стороны соседнего тела на трущуюся поверхность, перпендикулярна ей и называется силой нормального давления.
F тр = µN ; N = F тяж
µ - коэффициент трения – определяется шероховатостью соприкасающихся поверхностей; для более гладких поверхностей он меньше. Например, после удара хоккейной клюшкой скользящая шайба быстрее останавливается на деревянном полу, чем на льду.
2. Практическая часть
| № вопроса | Количество | %, процент от общего числа |
| «Юничел»- 5 «Монро» - 8 «Карри» - 7 «Обувь для всех» - 6 Российские производители - 6 Производитель неизвестен - 22 | ||
Анкета
Следующим этапом работы было измерение коэффициента трения скольжения обувных подошв при взаимодействии с различными поверхностями.
3. Опыт 1
Опыт проводился в магазинах и в домашних условиях условиях. Опыт заключался в следующем: прикрепленную к динамометру обувь я тянул равномерно вдоль различных поверхностей, снимал показания динамометра в таком положении, а также измерял силу тяжести данной обуви;
Приборы и материалы, используемые в опыте:
3.Динамометр.
Порядок проведения опыта :
Трение о ламинат
| Фирма обуви | материал подошвы | материал поверхности | F тяж., Н (средн.значение) | F тр., Н (средн.значение) | коэффициент трения μ |
| Обувь для всех | полиуретан | ||||
Юничел (пластик)
Обувь для всех (полиуретан)
Карри (каучук)
Монро(резина)
Подсчет коэффициента трения при трении обуви о ламинат: µ=
Пластик µ=1,03 Н: 2,6Н=0,39
Полиуретан µ=1,46 Н:2,4Н=0,6
Каучук µ=1,1Н:2,2 Н=0,5
Резина µ=1,4 Н:3,3 Н=0,42
Трение о цемент
| Фирма обуви | материал подошвы | материал поверхности | F тяж., Н (средн.значение) | F тр., Н (средн.значение) | коэффициент трения μ |
| Обувь для всех | полиуретан | ||||
Юничел (пластик)
Обувь для всех (полиуретан)
Карри (каучук)
Монро (резина)
Подсчет коэффициента трения при трении обуви о цемент: µ=
Пластик µ=0,46 Н: 2,6Н=0,18
Полиуретан µ=0,7 Н:2,4Н=0,3
Каучук µ=0,6Н:2,2 Н=0,27
Резина µ=0,83Н:3,3 Н=0,25
Трение о ковёр
| Фирма обуви | материал подошвы | материал поверхности | F тяж., Н (средн.значение) | F тр., Н (средн.значение) | коэффициент трения μ |
| Обувь для всех | полиуретан | ||||
Юничел (пластик)
Обувь для всех (полиуретан)
Карри (каучук)
Монро(резина)
Подсчет коэффициента трения при трении обуви о ковер: µ=
Пластик µ=1,6 Н: 2,6Н=0,62
Полиуретан µ=2,4 Н:2,4Н=1
Каучук µ=1,76Н:2,2 Н=0,8
Резина µ=2,6Н:3,3 Н=0,78
1. Все опрошенные респонденты знают о влиянии материала подошвы на трение при ходьбе, но большинство из них не интересуется при покупке обув материалом подошвы.
2. Значение коэффициента трения материала подошв популярных фирм - производителей соответствует допустимым значениям.
1. Все опрошенные респонденты знают о влиянии материала подошвы на трение при ходьбе, но большинство из них не интересуется при покупке обуви материалом подошвы.
Наибольшим значением из полиуретана, каучука и резины
Идеального варианта можно предложить обувь на каучуковой и полиуретановой подошве.
III . Заключение
IV . Список литературы:
1. Аксёнова М., Володин В. Энциклопедия «Физика»: «Аванта», 2005.
2. С.В.Громов, Н.А.Родина «Физика»: Москва «Просвещение», 2000.
3. Н.М. Шахмаев, С.Н. Шахмаев, Д.Ш. Шодиев «Физика»: Москва «Просвещение», 1995.
4. А.В. Пёрышкин, Е.М. Гутник «Физика»: Москва «Дрофа», 2003.
5. О.Ф.Кабардин «Физика. Справочник для старшеклассников»; АСТ- ПРЕЕС, Москва, 2005.
Название работы: Исследование коэффициента трения обуви о различную поверхность
Общеобразовательное учреждение: МБОУ «ООШ №4»
Город: г.Троицк
Здравствуйте, уважаемые члены жюри и участники конференции. Разрешите представить работу на тему: «Исследование коэффициента трения о различную поверхность» Актуальность данной темы: В зимнее время, когда на улице гололед, происходит очень много падений и травм. Поэтому очень важно при покупке обуви учитывать особенности подошв и погодные условия, в которые вы будете носить данную обувь. В этом и заключается актуальность.
Проблемой исследования было, то что при покупке обуви мало кто обращает внимание на материал, из которого изготовлена подошва и не учитывает коэффициент трения обуви о различные поверхности.
Цель моей работы: Исследование трения подошв обуви, изготовленных из разных материалов о различные поверхности и определение наиболее практичных материалов для их изготовления.
Задачи:
1. Изучить теоретические основы сухого трения.
2. Провести анкетирование среди учащихся для выявления наиболее популярных производителей обуви, уровня осведомленности о материале подошвы и влияния материала подошвы на трение при ходьбе.
3. Измерить коэффициент трения скольжения материала обувной подошвы о различную поверхность.
4. Провести анализ полученных результатов измерений и выявить наиболее приемлемые варианты эксплуатации обуви.
Методы исследования: Анкетирование, физический эксперимент, математический расчет, анализ результатов.
Объект исследования: Зимняя обувь на резиновой, полиуретановой, каучуковой и пластиковой подошве, которая продается в магазинах нашего города.
Предмет исследования:
Гипотеза, которая была выдвинут:
Природа силы трения - электромагнитная. Это означает, что причиной её возникновения являются силы взаимодействия между частицами, из которых состоит вещество. Второй причиной возникновения силы трения является шероховатость поверхности. Из-за неровностей поверхности касаются друг друга только в отдельных точках, находящихся на вершинах выступов. Здесь молекулы соприкасающихся тел подходят на расстояния, соизмеримые с расстояниями между молекулами, и сцепляются. Образуется прочная связь, которая разрывается при нажиме на тело. При движении тела связи возникают постоянно и рвутся. Выступающие части поверхностей задевают друг за друга и препятствуют движению тела. Именно поэтому для движения по гладким (полированным) поверхностям требуется прикладывать меньшую силу, чем для движения по шероховатым.
Сила трения, действующая вдоль поверхности соприкосновения твёрдых тел, направлена против скольжения тела.
Трение способствует устойчивости. Плотники выравнивают пол так, что столы и стулья остаются там, куда их поставили. Блюда, стаканы, поставленные на стол, остаются неподвижными без особых забот с нашей стороны, если только дело не происходит на пароходе во время качки.
Вообразим, что трение может быть устранено совершенно. Тогда никакие тела, будь они величиной с каменную глыбу или малы, как песчинки, никогда не удержится одно на другом. Не будь трения, Земля представляла бы шар без неровностей, подобно жидкой капли.
Что определяет величину силы сухого трения?
Повседневный опыт свидетельствует: чем сильнее прижать поверхности тел друг к другу, тем труднее вызвать их взаимное скольжение и поддерживать его.Прижимающая сила, действующая со стороны соседнего тела на трущуюся поверхность, перпендикулярна ей и называется силой нормального давления.
В 1781 году Шарль Кулон, изучая трение деталей и веревок, которые в то время были существенными частями механизмов, экспериментально становил, что сила трения F ТР прямо пропорционально прижимающей силе N :
F тр = µN ; N = F тяж
Коэффициент пропорциональности µ - коэффициент трения – определяется шероховатостью соприкасающихся поверхностей; для более гладких поверхностей он меньше.
С целью выявления наиболее популярных производителей обуви и уровня осведомленности о свойствах материала подошвы и влияния материала подошвы на трение при ходьбе было проведено анкетирование среди преподавателей и учащихся нашей школы.
В анкетировании приняли участие 54 учащихся и преподавателей. При обработке данных анкетирования выяснилось, что наиболее популярными производителями обуви являются «Монро» (14,8%), «Карри» (13%), «Обувь для всех» (11%), «Юничел» (9,3%). Многие (40,7 % анкетируемых) не знают производителей обуви, т. к. приобретают обувь на рынках, зачастую, кустарного производства. Все анкетируемые (100 %) знают о том, что материал подошвы существенно влияет на трение при ходьбе, но при покупке обуви мало кто интересуется, из какого материала изготовлена подошва (78 %). На вопрос об осведомленности о физических свойствах материала подошвы 90,7% ответили отрицательно.
Цель проводимого опыта состоит в исследовании зависимости силы трения подошвы обуви о различную поверхность от силы давления и материалов поверхностей, определение коэффициентов трения.
Для проведения данного опыта использовал следующие приборы и материалы:
1.Обувь с резиновой подошвой, полиуретановой, пластиковой и каучуковой подошвой.
2.Ковровая, цементная поверхности и ламинат.
3.Динамометр.
Следует учитывать, что если подошва называется каучуковой, то она не состоит на 100% из каучука, она содержит множество других элементов в своем составе, но содержание каучука в ней преобладает. Также и с резиновой, пластиковой и полиуретановой подошвами.
Опыт проводил в следующем порядке:
Измерил силу тяжести, действующую на сапог с резиновой подошвой. Для этого подвесил его к динамометру.
Положил этот сапог с резиновой подошвой на ковровую поверхность и протянул его с равномерной скоростью по ковру приблизительно около метра, сняв показания динамометра в этом положении.
Повторил опыт, подсчитал среднее значение силы трения для получения более точных результатов, вычислил коэффициент трения.
Протянул сапог по цементной, деревянной поверхностям и ламинату и снял показания динамометра.
Повторил опыты и подсчитал среднее значение силы трения для получения более точных результатов, вычислил коэффициент трения.
Полученные данные занес в таблицы.
Таким образом, проведя опыт, я сделал вывод, что наибольший коэффициент трения у подошвы, сделанной из полиуретана, затем каучука и резины, а наименьший коэффициент у пластика. Из этого следует, что при покупке обуви следует учитывать особенности подошв и погодных условий, в которых вы будете носить обувь. В зимнее время лучше покупать обувь с полиуретановой подошвой, так как она имеет наибольший коэффициент трения по различным поверхностям (видно из диаграммы), это поможет избежать падений и травм в зимнее время, когда на улице гололед. Также полиуретан обладает хорошей устойчивостью к различным температурам и прочностью. Не желательно покупать обувь с пластиковой подошвой в зимнее время.
Спасибо за внимание!
Работу выполнил:
Ученик МБОУ «ООШ №4»
Буторин Глеб, 7 класс
Руководитель: учитель физики
Коваленко Инна Сергеевна
Цель работы:
3. Измерить коэффициент трения скольжения материала обувной подошвы о различную поверхность.
1. Анкетирование.
2. Физический эксперимент.
3. Математический расчёт.
4. Анализ результатов.
Трение
Шарль Кулон
День рождения : 14.06 . 1736 года
Дата смерти: 28.08 . 1806 года
F = µN,
где N = mg
µ- коэффициент пропорциональности
или коэффициент трения
Номер вопроса
Количество
%, процент от общего числа
«Юничел»- 5
«Монро» - 8
«Обувь для всех» - 7
«Карри» - 6
Российские производители - 6
Производитель неизвестен - 22
1. Обувь каких производителей вы носите?
2. Знаете ли вы, что материал подошвы существенно влияет на трение при ходьбе?
3. При покупке обуви интересуетесь ли вы, из какого материала изготовлена подошва обуви?
4. Знаете ли вы о физических свойствах и характеристиках различных материалов для изготовления подошв?
С помощью полученных результатов подсчитал коэффициенты трения различной обуви о разную поверхность.
F = µN,
где N = mg
µ- коэффициент пропорциональности
или коэффициент трения
Трение о ламинат
Фирма обуви
материал подошвы
Обувь для всех
материал поверхности
(средн.значение)
полиуретан
F тр., Н (средн.значение)
коэффициент трения μ
Подсчёт среднего значения силы трения о ламинат
Юничел (пластик)
Обувь для всех (полиуретан)
Монро(резина)
Юничел (пластик) μ
Обувь для всех (полиуретан)
Карри (каучук)
Монро (резина) μ
Трение о цемент
Фирма обуви
материал подошвы
материал поверхности
Обувь для всех
(средн.значение)
полиуретан
F тр., Н (средн.значение)
коэффициент трения μ
Юничел (пластик)
Обувь для всех
(полиуретан)
Карри (каучук)
Монро (резина)
Юничел (пластик)
Обувь для всех (полиуретан)
Карри (каучук)
Монро (резина)
Трение о ковёр
Фирма обуви
материал подошвы
Обувь для всех
материал поверхности
полиуретан
F тр., Н (средн.значение)
коэффициент трения μ
2. Материал подошвы существенно влияет на значение коэффициента трения. Наибольшим значением коэффициента трения скольжения обладает подошва, изготовленная из полиуретана , каучука и резины , а наименьшим - из пластика.
3. Зная коэффициент трения материала подошвы о различную поверхность, можно подобрать оптимальный вариант приобретения обуви. В качестве
Цель достигнута.
Спасибо за внимание!
И не падайте!
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА ПО ФИЗИКЕ «ИССЛЕДОВАНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ ОБУВИ О РАЗЛИЧНУЮ ПОВЕРХНОСТЬ»
Работу выполнил:
Ученик МБОУ «ООШ №4»
Буторин Глеб, 7 класс
Руководитель: учитель физики
Коваленко Инна Сергеевна
Актуальность
В зимнее время происходят очень много падений и травм, когда на улице гололёд.
Поэтому очень важно при покупке обуви учитывать особенности подошв и погодные условия, в которых вы будете носить данную обувь.
Проблема
Гипотеза
Цель работы:
Исследование трения подошв обуви, изготовленных из разных материалов о различные поверхности и определение наиболее практичных материалов для их изготовления.
Задачи:
1 . Изучить теоретические основы сухого трения.
2. Провести анкетирование среди учащихся для выявления наиболее популярных производителей обуви и уровня осведомлённости о материале подошвы и влияния материала подошвы на трение при ходьбе.
3. Измерить коэффициент трения скольжения материала обувной подошвы о различную поверхность.
4.Провести анализ полученных результатов измерений и выявить наиболее приемлемые варианты эксплуатации обуви.
Объект исследования
Предмет исследования
Методы исследования
1. Анкетирование.
2. Физический эксперимент.
3. Математический расчёт.
4. Анализ результатов.
ПО СТРАНИЦАМ ИСТОРИИ
Шарль Кулон провёл цикл опытов, в которых изучил важнейшие особенности явления трения.
Учёный на базе своих экспериментов уточнил законы трения, впервые сформулированные Амонтоном, установил и рассмотрел наличие межмолекулярной составляющей силы трения (хотя главным фактором считал зацепление неровностей). Также Кулоном была установлена зависимость силы трения покоя от продолжительности предварительного контакта тел.
За лучшее решение задач о трении в 1781 году ученый получил премию в 2 000 ливров от Французской академии наук.
День рождения : 14.06 . 1736 года
Дата смерти: 28.08 . 1806 года
Теоретическая часть
Трение - процесс взаимодействия твёрдых тел при их относительном движении (смещении) либо при движении тела в газообразной или жидкой среде.
Возникновение силы трения
Результаты анкетирования (54 опрошенных)
Номер вопроса
Количество
«Юничел»- 5
%, процент от общего числа
«Монро» - 8
«Обувь для всех» - 7
«Карри» - 6
Российские производители - 6
Производитель неизвестен - 22
1. Обувь каких производителей вы носите?
2. Знаете ли вы, что материал подошвы существенно влияет на трение при ходьбе?
3. При покупке обуви интересуетесь ли вы, из какого материала изготовлена подошва обуви?
4. Знаете ли вы о физических свойствах и характеристиках различных материалов для изготовления подошв?
Мои исследования
Опыт заключался в следующем: прикреплённую к динамометру обувь я тянул равномерно вдоль различных поверхностей, снимал показания динамометра в таком положении.
Мои исследования
А также измерял силу тяжести данной обуви. подвесив её к динамометру.
С помощью полученных результатов подсчитал коэффициенты трения различной обуви о разную поверхность.
ФОРМУЛА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СИЛЫ ТРЕНИ Я
F = µN,
где N = mg
µ- коэффициент пропорциональности
или коэффициент трения
Трение о ламинат
Фирма обуви
материал подошвы
Обувь для всех
материал поверхности
полиуретан
Fтр., Н (средн.значение)
(средн.значение)
коэффициент трения μ
Подсчёт среднего значения силы трения о ламинат
Юничел (пластик)
Обувь для всех (полиуретан)
Монро(резина)
Подсчёт коэффициента трения при трении обуви о ламинат
Юничел (пластик) μ
Обувь для всех (полиуретан)
Карри (каучук)
Монро (резина) μ
Диаграмма «Коэффициент трения о ламинат»
Трение о цемент
Фирма обуви
материал подошвы
материал поверхности
Обувь для всех
полиуретан
Fтр., Н (средн.значение)
(средн.значение)
коэффициент трения μ
Подсчёт среднего значения силы трения о цемент
Юничел(пластик)
Обувь для всех
(полиуретан)
Карри (каучук)
Монро (резина)
Подсчёт коэффициента трения при трении обуви о цемент
Юничел (пластик)
Обувь для всех (полиуретан)
Карри (каучук)
Монро (резина)
Диаграмма «Коэффициент трения о цемент»
Трение о ковёр
Фирма обуви
материал подошвы
Обувь для всех
материал поверхности
полиуретан
Fтр., Н (средн.значение)
коэффициент трения μ
Диаграмма «Коэффициент трения о ковёр»
Диаграмма зависимости коэффициента трения скольжения материала подошвы от вида поверхности
1 . Все опрошенные знают о влиянии материала подошвы на трение при ходьбе, но большинство из них не интересуются при покупке обуви материалом подошвы.
2. Материал подошвы существенно влияет на значение коэффициента трения. Наибольшим значением коэффициента трения скольжения обладает подошва, изготовленная из полиуретана , каучука и резины , а наименьшим - из пластика.
3. Зная коэффициент трения материала подошвы о различную поверхность, можно подобрать оптимальный вариант приобретения обуви. В качестве идеального варианта можно предложить обувь на каучуковой и полиуретановой подошве.
Цель достигнута.
Спасибо за внимание!
И не падайте!
Чооду Аржаана Байлаковна
Цели: выяснить, какую роль играет сила трения в нашей жизни, как человек получил знания об этом явления, какова его природа.
Задачи: проследить исторический опыт человечества по использованию и применению этого явления; выяснить природу явления трения, закономерности трения; провести эксперименты, подтверждающие закономерности и зависимости силы трения; продумать и создать демонстрационные эксперименты, доказывающие зависимость силы трения от силы нормального давления, от свойств соприкасающихся поверхностей, от скорости относительного движения тел.
Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com
Проект «Сила трения»
Цели: выяснить, какую роль играет сила трения в нашей жизни, как человек получил знания об этом явления, какова его природа.
Задачи: проследить исторический опыт человечества по использованию и применению этого явления; выяснить природу явления трения, закономерности трения; провести эксперименты, подтверждающие закономерности и зависимости силы трения; продумать и создать демонстрационные эксперименты, доказывающие зависимость силы трения от силы нормального давления, от свойств соприкасающихся поверхностей, от скорости относительного движения тел.
Отчет группы исследователей общественного мнения.
Цели: показать, какую роль играет явление трения или его отсутствие в нашей жизни; ответить на вопрос: «Что мы знаем об этом явлении?».
Группы изучила пословицы, поговорки, сказки, в которых проявляется сила трения, покоя, качения, скольжения, изучала человеческий опыт в применении трения, способов борьбы с трением.
Пословицы и поговорки:
Не будет снега, не будет и следа.
Тихий воз будет на горе.
Тяжело против воды плыть.
Любишь кататься, люби и саночки возить.
Терпенье и труд все перетрут.
От того и телега запела, что давно дегтя не ела.
И строчит, и валяет, и гладит, и катает, а все языком.
Врет, что шелком шьет.
Сказки:
-«Колобок»-трение качения.
(«Колобок полежал, взял да и покатился- с окна на лавку, с лавки на пол, по полу к двери, прыг через порог- да в сени и покатился…..».)
-«Курочка Ряба»-трение качения.
(«Мышка бежала, хвостиком вильнула, яичко покатилось, упало и разбилось».)
-«репка»-трение покоя.
-«Медвежья горка»-трение скольжения.
Трение-явление, сопровождающее нас с детства, буквально на каждом шагу, а потому ставшие таким привычным и незаметным.
Возьмем монету и потрем ею о шершавую поверхность. Мы отчетливо ощутим сопротивление-это и есть сила трения. Если тереть побыстрее, монета и тетради упадут со стола, что стол будет скользить, пока не упрется в угол, а ручка выскользнет из пальцев.
Трение способствует устойчивости. Плотники выравнивают пол так, что столы и стулья остаются там, где их поставили.
Однако маленькие трение на льду может быть успешно использовано технически. Свидетельство этому так называемые ледяные дороги, которые устраивали для вывозки леса с места рубки к железной дороге или к пунктам сплава. На такой дороге, имеющей гладкие ледяные рельсы, две лощади тащат сани, нагруженные 70 тоннами бревен.
Трение-не только тормоз для движения. Это еще и главная причина изнашивания технических устройств, проблема, с которой человек столкнулся также на самой заре цивилизации. При раскопках одного из древнейших шумерских городов- Урука-обнаружены остатки массивных деревянных колес, которым 4,5 тыс. лет. Колеса обиты медными гвоздями с очевидной целью- защитить обоз от быстрого изнашивания.
И в нашу эпоху борьба с изнашиванием технических устройств- важнейшая инженерная проблема, успешное решение которой позволило бы сэкономить десятки миллионов тонн стали, цветных металлов, резко сократить выпуск многих машин, запасных частей к ним.
Уже в античную эпоху в распоряжении инженеров находились такие важнейшие средства для снижения трения в самих механизмах, как сменный металлический подшипник скольжения, смазываемый жиром или оливковым маслом, и даже подшипник качения.
Первыми в мире подшипники считаются ременные петли, поддерживающие оси допотопных шумерских повозок.
Подшипники со сменными металлическими вкладышами были хорошо известны в Древней Греции, где они применялись в колодезных воротах и мельницах.
Конечно, трение играет в нашей жизни и положительную роль, но оно и опасно для нас, особенно в зимний период, период гололедов. Вот данные, которые нам сообщили в сельской больнице: число обратившихся за медицинской помощью в декабре-январе, только школьников, в возрасте 12-17 лет-3 человек. В основном диагнозы: переломы, ушибы. Есть среди обратившихся за помощью и люди пожилого возраста.
Вот данные из ГИБДД о дорожно-транспортных происшествиях за зимний период: число ДТП, в том числе по причине скользких дорог-18.
Группа провела и небольшой социологический опрос группы жителей, которым задавались следующие вопросы:
1.Что вы знаете о явлении трение?
2.Как вы относитесь к гололеду, скользким тротуарам и дорогам?
3.Ваши пожелания администрации нашего города.
На первый вопрос основная масса опрошенных не могла ответить определенно, т.к. не видела связи между трением и повседневным своим опытом.
На второй вопрос дети и школьники средних классов говорили, что им гололед нравится, можно кататься: а люди постарше уже понимают, в чем заключается опасность этого явления. Они высказали а адрес администрации ряд предложений, например: посыпать дороги и тротуары песком, сделать хорошее освещение, чтобы были видны опасные места; ограничить во время гололеда скорость транспорта; проводить в школах беседы об оказании первой медицинской помощи в таких случаях; проводить встречи и инспекторами ГИБДД.
Отчет группы теоретиков.
Цели: изучить природу сил трения; исследовать факторы, от которых зависит трение; рассмотреть виды трения.
Сила трения
Если мы попытаемся сдвинуть с места шкаф, то сразу убедимся, что не так-то просто это сделать. Его движению будет мешать взаимодействие ножек с полом, на котором он стоит. Различают 3 вида трения: трение покоя, трение скольжения, трение качения. Мы хотим выяснить, чем эти виды отличаются друг от друга и что между ними общего?
Трение покоя
Для того чтобы выяснить сущность этого явления, можно провести несложный эксперимент. Положим брусок на наклонную доску. При не слишком большом угле наклона доски брусок может остаться на месте. Что будет удержать его от соскальзывания вниз? Трение покоя.
Прижмем свою руку к лежащей на столе тетради и передвинем ее. Тетрадь будет двигаться относительно стола но покоиться по отношению нашей ладони. С помощью чего мы заставили эту тетрадь двигаться? С помощью трения покоя тетради о руку. Трение покоя перемешают грузы, находящиеся на движущейся ленте транспортера, препятствует развязыванию шнурков, удерживает гвозди, вбитые в доску, и т.д.
Сила трения покоя может быть разной. Она растет вместе с силой, стремящейся сдвинуть тело с места. Но для любых двух соприкасающихся тел она имеет некоторое максимальное значение, больше которого быть не может. Например, для деревянного бруска, находящегося на деревянной доске, максимальная сила трения покоя составляет примерно 0,6 от его веса. Приложив к телу силу, превышающую максимальную силу трения покоя, мы сдвинем тело с места, и оно начнет двигаться. Трение покоя при этом сменится трением скольжения.
Историческая справка
Шел 1500 год. Великий итальянский художник, скульптор и ученый Леонардо да Винчи проводил странные опыты, чем удивлял своих учеников.
Он таскал по полу то плотно свитую веревку, то ту же веревку во всю длину. Его интересовал ответ на вопрос: зависит ли сила трения скольжения от величины площади соприкасающихся в движении тел? Механики того времени были глубоко убеждены, что чем больше площадь касания, тем больше сила трения. Они рассуждали примерно так, что чем больше таких точек, тем больше сила. Совершенно очевидно, что на большей поверхности будет больше таких точек касания, поэтому сила трения должна зависеть от площади трущихся тел.
Леонардо да Винчи усомнился и стал проводить опыты. И получил потрясающий вывод: сила трения скольжения не зависит от площади соприкасающихся тел. Попутно Леонардо да Винчи исследовал зависимость силы трения от материала, из которого изготовлены тела, от величины нагрузки на эти тела, от скорости скольжения и степени гладкости или шероховатости их поверхности. Он получил следующие результаты:
1699 год. Французский ученый Амонтон в результате своих опытов так ответил на те же пять вопросов. На первые три - так же, на четвертый - зависит. На пятый-не зависит. Получалось, и Амонтон подтвердил столь неожиданный вывод Леонардо да Винчи о независимости силы трения от площади соприкасающихся тел. Но в то же время он не согласился с ним в том, что сила трения не зависит от скорости скольжения; он считал, что сила трения скольжения зависит от скорости, а с тем, что сила трения зависит от шероховатостей поверхностей, не соглашался.
В течение восемнадцатого и девятнадцатого веков насчитывалось до тридцати исследований на эту тему. Их авторы соглашались только в одном – сила трения пропорциональна силе нормального давления, действующей на соприкасающиеся тела. А по остальным вопросам согласия не было. Продолжал вызывать недоумение даже у самых видных ученых экспериментальный факт: сила трения не зависит от площади трущихся тел.
1748 год. Действительный член Российской академии наук Леонард Эйлер опубликовал свои ответы на пять вопросов о трении. На первые три – такие же, как и у предыдущих, но в четвертом он согласился с Амонтоном, а в пятом – с Леонардо да Винчи.
1779 год. В связи с внедрением машин и механизмов в производство назрела острая необходимость в более глубоком изучении законов трения. Выдающийся французский физик Кулон занялся решением задачи о трении и посвятил этому два года. Он ставил опыты на судостроительной верфи, в одном из портов Франции. Там он нашел те практические производственные условия, в которых сила трения играла важную роль. Кулон на все вопросы ответил – да. Общая сила трения в какой-то малой степени все же зависит от размеров поверхности трущихся тел, прямо пропорциональна силе нормального давления, зависит от материала соприкасающихся тел, зависит от скорости скольжения и от степени гладкости трущихся поверхностей. В дальнейшем ученых стал интересовать вопрос о влиянии смазки, и были выделены виды трения: жидкостное, чистое, сухое и граничное.
Правильные ответы.
Сила трения не зависит от площади соприкасающихся тел, а зависит от материала тел: чем больше сила нормального давления, тем больше сила трения. Точные измерения и показывают, что модуль силы трения скольжения зависит от модуля относительной скорости.
Сила трения зависит от качества обработки трущихся поверхностей и увеличения вследствие этого силы трения. Если тщательно отполировать поверхности соприкасающихся тел, то число точек касания при той же силе нормального давления увеличивается, а следовательно, увеличивается и сила трения. Трение связано с преодолением молекулярных связей между соприкасающимися телами.
Коэффициент трения
Сила трения зависит от силы, прижимающей данное тело к поверхности другого тела, т.е. от силы нормального давления Рд и от качества трущихся поверхностей.
В опыте с трибометром силой нормального давления служит вес бруска. Измерим силу нормального давления, равную весу чашечки с гирьками в момент равномерного скольжения бруска. Увеличим теперь силу нормального давления вдвое, поставив грузы на брусок. Положив на чашечку добавочные гирьки, снова заставим брусок двигаться равномерно.
Сила трения при этом увеличится вдвое. На основании подобных опытов было установлено, что, при неизменных материале и состоянии трущихся поверхностей сила их трения прямо пропорциональна силе нормального давления, т.е.
Fтр=µ·Ν
Поскольку в описанных опытах все чашечки с гирьками всегда меньше веса бруска, можно заключить, что сила трения всегда составляет только часть силы нормального давления Ν (или Рд). Коэффициент пропорциональности µ в формуле меньше единицы и должен быть числом отвлеченным. Он постоянен для одних и тех же трущихся поверхностей и меняется при их замене.
Величина, характеризирующая зависимость силы трения от материала и качества обработки трущихся поверхностей, называется коэффициентом трения. Коэффициент трения измеряется отвлеченным числом, показывающим, какую часть силы нормального давления составляет сила трения
µ=Ν/Fтр
µ зависит от ряда причин. Опыт показывает, что трение между телами из одинакового вещества, вообще говоря, больше, чем между телами из разных веществ. Так, коэффициент трения стали по стали больше, чем коэффициент стали по меди. Объясняется это наличием сил молекулярного взаимодействия, которые у однородных молекул значительно больше, чем у разнородных.
Влияет на трение и качество обработки этих поверхностей различно, то неодинаковы и размеры шероховатостей на трущихся поверхностях, тем прочнее сцепление этих шероховатостей, т.е. больше µ трения. Следовательно, одинаковому материалу и качеству обработки обеих трущихся поверхностей соответствует наибольшее значение µ трения. Отметим, что при трении между гладко полированными поверхностями большую роль играют силы взаимодействия. Если в предыдущей формуле под Fтр подразумевали силу трения скольжения, если же Fтр заменить наибольшим значением силы трения покоя Fмакс., то µ будет обозначать коэффициент трения покоя
µ =Fмакс/Рд
Теперь проверим, зависит ли сила трения от площади соприкосновения трущихся поверхностей. Для этого положим на полозья трибометра 2 одинаковых бруска и измерим силу трения между полозьями и «сдвоенным» бруском. Затем положим их на полозья порознь, сцепив друг с другом, и снова измерим силу трения. Оказывается, что, несмотря на увеличение площади трущихся поверхностей во втором случае, сила трения остается прежней. Отсюда следует, что сила трения не зависит от величины трущихся поверхностей. Такой, на первый взгляд странный, результат опыта объясняется очень просто. Увеличив площадь трущихся поверхностей, мы тем самым увеличили количество зацепляющихся друг за друга неровностей на поверхности тел, но одновременно уменьшили силу, с которой эти неровности прижимаются друг к другу, так как распределили вес брусков на большую площадь.
Опыт показал, что сила трения зависит от скорости движения.. Однако при малых скоростях этой зависимостью можно пренебречь. Пока скорость движения невелика, сила трения возрастает при увеличении скорости. Для больших скоростей движения наблюдается обратная зависимость: с увеличением скорости силы трения убывает. Следует отметить, что все установленные соотношения для силы трения носят приближенный характер.
Сила трения значительно изменяется в зависимости от состояния трущихся поверхностей. Особенно сильно она уменьшается при наличии жидкой прослойки, например масла, между трущимися поверхностями (смазка). Смазкой широко пользуются в технике для уменьшения сил вредного трения.
Роль силы трения
В технике и в повседневной жизни силы трения играют огромную роль. В одних случаях силы трения приносят пользу, в других - вред. Силы трения удерживает вбитые гвозди, винты, гайки; удерживает нитки в материи, завязанные узлы и т.д. При отсутствии трения нельзя было бы сшить одежду, собрать станок, сколотить ящик.
Наличие трения покоя позволяет человеку передвигаться по поверхности Земли. Идя, человек отталкивает от себя Землю назад, а Земля с той же силой толкает человека вперед. Сила, движущая человека вперед, равна силе трения покоя между подошвой ноги и Землей.
Чем сильнее человек толкает Землю назад, тем больше сила трения покоя, приложенная к ноге, и тем быстрее движется человек.
Когда человек отталкивает Землю с силой большей, чем предельная сила трения покоя, то нога скользит назад, и это затрудняет ходьбу. Вспомним, как трудно ходить по скользкому льду. Чтобы легче было идти, необходимо увеличить трения покоя. С этой целью скользкую поверхность посыпают песком. Сказанное относится и к движению электровоза, автомобиля. Колеса, соединенные с двигателем, называются ведущими.
Когда ведущее колесо с силой, создаваемой двигателем, толкает рельс назад, то сила, равная трению покоя и приложенная к оси колеса, двигает вперед электровоз или автомобиль. Итак, трение между ведущим колесом и рельсом или Землей – полезно. Если оно мало, то колесо буксует, а электровоз и автомобиль стоит на месте. Трение же, например, между движущимися частями работающей машины вредно.
Силой трения также пользуются для удержания тел в состоянии покоя или для их остановки, если они движутся. Вращение колес прекращается с помощью тормозных колодок, тем или иным способом прижимаемых к ободу колеса. Наиболее распространены воздушные тормоза, в которых тормозная колодка прижимается к колесу при помощи сжатого воздуха.
ОТЧЕТ ГРУППЫ ЭКСПЕРИМЕНТАТОРОВ
Цель: выяснить зависимость силы трения скольжения от следующих факторов:
От нагрузки;
От площади соприкосновения трущихся поверхностей;
От трущихся материалов (при сухих поверхностях).
Оборудование: динамометр лабораторный с жесткостью пружины 40 Н\м; динамометр
круглый демонстрационный (предел – 12ң); деревянные бруски – 2 штуки; набор грузов;
деревянная дощечка; кусок металлического листа; плоский чугунный брусок; лед; резина.
Результаты экспериментов
м (г) | 1120 |
||
F тр (Н) |
S (см) | |||
F тр (Н) | 0,35 | 0,35 | 0,37 |
Fтр=µ·N
Мы рассчитывали коэффициенты трения скольжения для следующих материалов:
№ п/п | Трущиеся материалы (при сухих поверхностях) | Коэффициент трения (при движении) |
Дерево по дереву (в среднем) | ||
Дерево по дереву (вдоль волокон) | 0,075 |
|
Дерево по металлу | ||
Дерево по чугуну | ||
Дерево по льду | 0,035 |
ОТЧЕТ ГРУППЫ КОНСТРУКТОРОВ
Цели: создать демонстрационные эксперименты; объяснить результаты наблюдаемых явлений.
Опыты по трению
Изучив литературу, мы отобрали несколько опытов, которые решили осуществить сами. Мы продумали эксперименты, изготовили приборы и попытались объяснить результаты наших экспериментов. В качестве приборов и инструментов мы взяли: скрипку, канифоль; деревянную линейку; деревянное яйцо, через которое пропущена нить.
Опыт №1
Тщательно натираем смычок канифолью, затем проводим им по струне. Продолжительны поющие звуки получают благодаря трению. Когда скрипач начинает вести смычок вдоль струны, струна и под действием силы трения покоя увлекается смычком и выгибается. При этом натяжение стремится вернуть ее в первоначальное положение. Когда эта сила превысит силу покоя, струна срывается и приходит в колебание, скрипач перемещает смычок в противоположную сторону, а затем навстречу. Скрипка поет. Если играть на скрипке без смычка, дергая струны пальцами, получится звук, как у балалайки; если натянуть пальцем струну и отпустить ее, то раздастся резкий звук, который быстро затухнет.
Затем натирают смычок канифолью? Играет ли канифоль роль смазки при трении? Оказывается, смычок натирают канифолью не только для того, чтобы эта сила заметно зависела от скорости скольжения – быстрее уменьшалась бы с ростом скорости. Струна под смычком движется всегда медленнее смычка. Когда смычок и струна движутся в одну сторону, струна отстает от смычка. Сила трения препятствует отстаиванию и увлекает струну за смычком. Сила трения совершает работу, смычок тащит за собой струну и, наоборот, тормозит струну, замедляя ее движение. Совершается работа против сил трения. Выходит, что на одной половине пути смычок помогает струне, а на другой – ей мешает? Этого не происходит по двум обстоятельствам. Во-первых, скорость, с которой смычок скользит по струне, относительно струны разная. Когда струна и смычок идут в одну сторону, скорость смычка мала. Вспомните, как медленно отстает едущий по дороге попутный автомобиль, если смотреть на его из окна быстро едущего поезда. Когда же струна движется навстречу смычку, его скорость гораздо больше – подобно скорости, с которой мелькает в окне встречный автомобиль. Второе обстоятельство – сила трения скольжения зависит от относительной скорости трущихся поверхностей. При медленном скольжении, когда она движется в одну сторону со струной, при быстром скольжении струна и смычок движутся в разные стороны. Таким образом, за каждое колебание струны силы трения подталкивает ее, не давая этим колебаниям затухать.
Опыт №2
Деревянное яйцо с пропущенной через середину нитью. Берут в руки концы этой нити, и одну руку высоко поднимают вверх. Деревянное яйцо по нити быстро соскальзывает вниз. Поднимают вверх другую руку. Яйцо снова устремляется вниз, но вдруг неожиданно застревает на середине нити, затем опять скользит и останавливается. В этом опыте сила трения скольжения пропорциональна силе нормального давления. Яйцо состоит из двух соединяющихся половинок. В центре перпендикулярно нити укреплена корковая пробка. При натяжении нити сила трения нити о пробку увеличивается и яйцо замирает в определенном положении на нити. Если нить не затянута, то сила трения меньше и яйцо свободно скользит вниз.
Опыт №3
Деревянная линейка. Кладут линейку горизонтально на указательные пальцы начинают сближать. Линейка не движется равномерно по двум пальцам сразу. Она скользит по очереди то по одному, то по другому пальцу. Почему? Под линейкой скользит лишь тот палец, который стоит дальше от центра масс линейки, так как он испытывает меньшую нагрузку и меньшее трение. Его скольжение прекращается, как только он оказывается ближе к центру масс линейки, чем второй палец, и тогда начинает скользить второй палец. Так пальцы движутся к центру тяжести линейки поочередно.
Вначале декабря была проведена неделя математики, физики. Авторы проекта сделали конкурс сказок среди учащихся «Представим себе мир без трения.» Лучшие сказки получились у следующих учеников.
Сказка 1.
" В мире трения ". (Лакпа Ч)
Сидя на уроке физики, Иванов не слушал учителя. " И зачем надо знать про это трение, оно никому не нужно, и без него можно обойтись," - думал он. И вдруг он ощутил, что ударился обо что-то твердое, он попытался встать, но снова упал. Иванов все-таки встал и еле-еле передвигаясь пошел. Все вокруг было какое-то странное, гладкое, до чего бы он не дотронулся, все было гладким. "Странно, и машин нет?" - удивился Иванов. "А как же они будут ездить?" - раздался голос сзади. Иванов оглянулся и увидел мальчика с короной на голове и с какими-то странными приспособлениями на ногах.
- Как же они будут ездить, если нет трения? - сказал мальчик с короной.
- Как нет трения?
- Так ведь ты попал в страну без трения, а я король этой страны.
- А что у тебя на ногах?
- Это специальные приспособления для передвижения, тебе нужно их одеть, иначе ты не пройдешь и трех шагов.
Иванов одел эти приспособления и ему стало легче передвигаться. Внимательно посмотрев на короля, он увидел, что корона была прикреплена к голове, каким-то необычным приспособлением.
- Зачем ты прикрепил корону?
- Ты забыл, что в нашей стране нет трении, попробуй надеть головной убор, он тут же упадет.
И тут, Иванов понял, что зря он говорил о том, что трение не нужно. Он стал смотреть по сторонам и его взору предстала стройная картина: все люди ходили на каких-то особых приспособлениях, на дерево было невозможно залезть, так как оно было очень гладким. Все предметы, при малейшем прикосновении, падали.
- Как плохо без трения!
- Да, но и без него у нас кое-что идет хорошо. Самолеты очень быстро летают, двигатели не изнашиваются, корабли быстро плавают. Но все-же без трения плохо. Ты видишь, что в моей стране нет ничего красивого и удивительного, нельзя рисовать, бегать, лазать по деревьям, а виноват в этом ты!
- Я!?
- Да ты, ведь это ты сказал, что трение не нужно, вот и оставайся здесь королем, а я ухожу!
- Но, я же не хотел, не хотел, я не знал!
" Иванов, что же такое трение? "- спросил учитель.
Иванов проснулся, он сидел за партой в кабинете физики: " Трение - это сила, без которой прожить нельзя." - ответил он и был прав!
Сказка 2.
" Приключения Савушкина. " (Доктугу А 8класс)
Однажды Савушкин получил двойку по физике. Они как раз проходили тему " Сила трения ".
Придя домой, эакинув учебник по фиэике в дальний угол, он с ненавистью подумал: "Пропади ты пропадом, сила трения ".
И вдруг он поскользнулся и упал на ровном месте. Савушкин попытался встать, ухватившись за ножку стула. Стул с легкостью выскочил из его рук и отлетев в сторону, опрокинул этажерку с книгами. В комнате начался кавардак. Предметы слетали со своих мест и, кружась по комнате, сталкивались и разлетались в разные стороны. Из дальнего угла, размахивая страницами, вылетел учебник физики. Комната была похожа на космический корабль, находящийся в невесомости. Савушкин, собравшись с силами, попытался поймать учебник. Вдруг его осенило: по его желанию исчезла сила трения. Савушкин летал по комнате и догонял учебник. Наконец он ухватил его, на лету открыл заданную страницу и прочитал параграф и понял, какое огромное значение имеет сила трения в жизни. Благодаря силе трения по улицам ездят автобусы, ходят люди и животные, лыжники скользят по снегу, фигуристы катаются на льду, предметы стоят на своих местах.
Вдруг в комнате все встало на свои места. Сила трения возобновила свое действие. Савушкин с облегчением вздохнул. С этого дня он стал серьезно заниматься физикой.
Сказка 3.
" В мире без трения. " (Чооду А-11класс)
Однажды мой друг поехал в другой город. Вот, что он мне рассказал: " Я приехал в город и пошел искать гостиницу. Найдя ее, я заплатил за неделю вперед и пошел в свой номер. Только я решил отдохнуть, как раздался противный гудящий звук. Вдруг кровать отъехала от стенки на середину комнаты. Пол из под моих ног уехал и я упал. Звук прекратился. Я встал, поправил костюм и сел на кровать. Казалось бы ничего и не произошло, но кровать оказалась на середине комнаты, а на моей коленке была ссадина. Но, что это было? Я не стал мучить себя этим вопросом и все же решил отдохнуть. Вдруг снова раздался этот звук. В этот раз я решил не оставаться в комнате. Еле держась за стены я вышел в коридор. Что там было! Дорожки ехали из-под моих ног. Шкаф отъезжал от стены, теряя по дороге дверцы, и разваливаясь на части. Еле-еле я вышел на улицу. На моем пути все разваливалось и падало. На улице прохожие делали какие-то беспорядочные движения, падали. Автобус гнал с бешеной скоростью, из кабины высунулось искаженное страхом лицо водителя и он закричал: " Не могу остановить машину, тормоза не действуют!" Наконец звук прекратился. Из гостиницы выбежал мой сосед с коробочкой в руках. "Наконец-то! Наконец- то! Сила трения. Я изобрел ее" - так он кричал. Он подбежал ко мне и крикнул " Посмотрите! " Он включил какую-то кнопку и.....Но звука не было. Машинка развалилась. Вместо нее на асфальте лежала груда винтиков, шурупов и всяких деталей. Это все, что от нее осталось. Машинка была не исключением и сила трения не действовала и в ней.
Подведение итогов:
А теперь подведем итоги и оценим трение по заслугам. Конечно, только благодаря наличию в природе силы трения возможна жизнь в том виде, в каком она существует на Земле. Но вместе с тем, трение изнашивает машины и подошвы нашей обуви, двигатели автомобилей, самолетов, паровозов. Они все работают против трения (сухого и жидкого), на это тратится огромное количество различных видов горючего. Трение в одних условиях полезно, а в других вредно. Следовательно, надо умело использовать силы трения. Когда в повседневной жизни, в производстве, в технике, на транспорте трение нам необходимо, нужно увеличивать его.
Когда трение мешает, вызывает расход энергии и материалов, необходимо уменьшать его. Так люди поступают с незапамятных времен. Но, чтобы подчинить себе трение нужно знать какие законы им управляют.
а) Чем больше давление между соприкасающимися поверхностями, тем больше сила трения покоя.
б) Во сколько раз увеличивается давление, во столько раз увеличивается трение покоя.
в) Величина силы трения зависит от рода трущихся поверхностей.
г) Сила трения качения меньше силы трения скольжения.
д) Смазка уменьшает трение.
В ы в о д ы
По результатам работы над проектом.
Мы выяснили, что человек издавна использует знания о явлении трения, полученные опытным путем. Начиная с XV-XVI веков, знания об этом явлении становятся научными: ставятся опыты по определению зависимостей силы трения от многих факторов, выясняются закономерности.
Теперь точно знаем, от чего зависит сила трения, а что не влияет на нее. Если говорить более конкретно, то сила трения зависит: от нагрузки или массы тела; от рода соприкасающихся поверхностей; от скорости относительного движения тел; от размера неровностей или шероховатостей поверхностей. А вот от площади соприкосновения она не зависит.
Теперь мы можем объяснить все наблюдаемые в практике закономерности строением вещества, силой взаимодействия между молекулами.
Мы провели серию экспериментов, проделали примерно такие же опыты, как и ученые, и получили примерно такие же результаты. Получилось, что экспериментально мы подтвердили все утверждения, высказанные нами.
Нами была создана серия экспериментов, помогающих понять и объяснить некоторые «трудные» наблюдения.
Но, наверное, самое главное – мы поняли, как здорово добывать знания самим, а потом делиться ими с другими
Литература
1.Блудов М.И. «Беседы пофизике»-М: Просвещение 1980г
2. Горелов Л.А. «Занимательные опыты по физике»-М: Просвещение 1985г
3.Дерягин Б.В. «Что такое трение»-М: Просвещение 1986г
4.Кабардин О.Ф. «Факультативный курс физики»-М: Просвещение 1977г
5. Мощанский В.Н, Савелов Е.В. «История физики в средней школе». Просвещение 1981г
6. Тарасов Л.В. «Физика в природе»-М: Просвещение 1988г
7. Русские народные сказки, пословицы, поговорки.
Цели и задачи…………………………………………………………………………1
Отчет группы исследователей общественного мнения…………………………….2
Отчет группы теоретико в…… ……………….………………………………………3
Историческая справка …….………………………………………………………….4 Роль силы трения………………….………………………………………………….5
Отчет группы экспериментаторов……………..……………………………………..6
Отчет группы конструкторов ………………………………………………………..7
Конкурс сказок ………………………………………………………………………….8
Заключение………………………………………………………………………………9
Районный конкурс исследовательских работ и проектов школьников
«Умное поколение».
Тема проекта: «Сила трения»
Чооду Аржаана, Лакпа Чодураа
МОУ ОСШ с.Ильинка
10,11 класс
Руководитель: Доктугу О.Б.
Учитель физики
МОУ ОСШ с.Ильинка.
Февраль 2010г
Особенность педагогической системы многоуровневого непрерывного креативного образования НФТМ-ТРИЗ состоящая в том, что учащийся из объекта обучения становится субъектом творчества, а учебный материал (знания) из предмета усвоения становится средством достижения некоторой созидательной цели , до недавнего времени, являлась моей мечтой, как учителя. Сегодня, медленно, но верно, мечта становится реальностью.
Внести в урок элемент творчества, навести мосты между физикой и лирикой, связать скучные физические законы с накопленным жизненным опытом учащихся, - всегда было одной из важных составляющих моей педагогической деятельности. Но одно дело - «вариться» в собственном котле, а другое, - когда на всех уровнях образования идет непрерывное формирование творческого мышления и развитие творческих способностей обучающихся, поиск высокоэффективных творческих решений.
Немецкий педагог А. Дистервег сказал: «Ученик проходит в несколько лет дорогу, на которую человечество употребило тысячелетия. Однако его следует вести к цели не с завязанными глазами, а зрячим: он должен воспринимать истину не как готовый результат, а должен ее открыть. Учитель должен руководить этой экспедицией открытий, следовательно, также присутствовать не только в качестве простого зрителя. Но ученик должен напрягать свои силы, ему ничто не должно доставаться даром. Дается только тому, кто стремится». Как правильно и в унисон с требованиями нового образовательного Стандарта сказано!
Я с каким-то душевным трепетом предвкушаю встречу с семиклассниками, готовыми самостоятельно ставить цели, ориентироваться в ситуации, творчески мыслить, действовать…
Но тогда и учителю придется по-новому принять для себя принцип Гиппократа «не навреди» как: помоги ребенку развить личность, обрести духовно-нравственный опыт и социальную компетентность.
В Федеральном государственном образовательном стандарте основного общего образования (ФГОС ООО) в требованиях к естественнонаучным предметам отмечаются, в частности,
Овладение умениями формулировать гипотезы, конструировать, проводить эксперименты, оценивать полученные результаты;
Овладение умением сопоставлять экспериментальные и теоретические знания с объективными реалиями жизни .
О том, как, применяя блочную структуру сдвоенного креативного урока , эти требования можно реализовать, используя приемы и методы НФТМ-ТРИЗ, я покажу на примере урока физики в 7-м классе по теме «Сила трения. Виды трения. Трение в природе и технике».
Принцип работы - воспитание личности через творчество.
Задача - создать педагогические условия для выявления творческих способностей и их развития.
Эпиграфом к уроку взяла два афоризма (хотя, они отражают, на мой взгляд, всю линию развития творческого мышления и способностей, поэтому могут занять почетное место в оформлении кабинета):
Человек рожден для мышления и действий.
Афоризм древних греков и римлян
Способности, как и мускулы, растут при тренировке.
Отечественный геолог и географ В. А. Обручев (1863-1956)
Блок 1 . Мотивация (5 мин). Для развития любознательности учащихся в начале урока - опыт.
На демонстрационном столе стоят две глубоких тарелки, наполненные до краев водой. Учитель приглашает к доске двух помощников и предлагает поучаствовать в эксперименте. Дает в руки одному ученику теннисный шарик, другому - такой же резиновый. Задача: заставить шарики вращаться в воде как можно быстрее .
Что наблюдаем?
Какой шарик крутится в воде быстрее?
Как вы думаете, почему теннисный шарик крутится быстрее, чем резиновый?
Вывод, к которому приходим после всестороннего анализа задачи: теннисный шарик вращается быстрее, чем резиновый, т.к. его поверхность вызывает меньше трения с водой.
Трение - это взаимодействие, возникающее при соприкосновении одного тела с другим и препятствующее их относительному движению. А сила, характеризующая это взаимодействие, - сила трения. Сегодня на уроке мы с вами раскроем все секреты этого удивительного явления - трения. Готовы? Тогда за дело!
Блок 2. Содержательная часть (30 мин)
У детей на столах: катушка из-под ниток; петля из резинки; гладкая пуговица, две спички, клей . Учитель предлагает, пользуясь набором этих инструментов, создать движущуюся конструкцию.
Работа в группах (учитель контролирует процесс поисковой и коммуникативной деятельности), демонстрация того, что получилось и рассказ о том, как действовали:
Какие идеи рождались?
Почему остановились на этой?
Как ее воплощали?
С какими проблемами столкнулись?
Как их решали? Все ли удалось?
Как работалось в команде?
Образец возможной конструкции:
Рис. 1
1 - катушка из-под ниток;
2 - петля из резинки;
3 - гладкая пуговица;
4 - обломок спички, продетый в петлю (его лучше приклеить к катушке);
5 - спичка.
Все группы поработали изобретателями, результат работы творческой мысли - движущаяся конструкция. Цель достигнута. Не малую роль в этом сыграла слаженность команды, умение слушать друг друга, формулировать и аргументировать свое мнение и корректное отстаивание своей позиции. Но все вы отмечаете, что скорость вашей машинки не так высока, как хочется.
Для того чтобы понять, как сделать полученную конструкцию более быстроход-ной, надо разобраться с тем, что ей мешает двигаться так, как нам того хочется.
Поиск будем вести в 3 направлениях: причина трения, виды трения, факторы его определяющие. На классной доске открываются записи:
Причины трения: Виды трения: Трение зависит от:
Не сомневаюсь в том, что уже есть идеи. Есть желание изложить свою точку зрения, - с удовольствием послушаем.
Работаем в группах сменного состава по сценарию: идея → опыт → вывод.
Каждая группа получает оборудование для постановки опытов: деревянный брусок с крючком, грузы, динамометр, деревянная доска 50×10 см, доски такого же размера, обитые линолеумом, резиной, круглые карандаши. А на интерактивной доске - подсказки в виде картинок:
Рис. 2 Рис. 3 Рис. 4
Рис. 5 Рис. 6 Рис. 7
Найдите рисунки, на которых встречается трение. Объясните свою точку зрения.
Обратите внимание на рис. 3, 4, 5. Что между ними общего, и чем отличаются? (Общее - трение. Но при этом хоккеист - скользит, телега - катится, а пианино - стоит на месте).
В природе и технике встречаются три вида трения: покоя, скольжения, качения (+запись на доске). Попробуйте дать им определения. Найдите их на других рисунках.
Чем же обусловлено возникновение силы трения? Как вы считаете?
Положите брусок с грузом на деревянную доску. Прикрепите к нему динамометр и, подействовав с силой, параллельной доске, равномерно перемещайте груз. Запишите показания динамометра. Какую силу мы измерили? (силу тяги, равную силе трения скольжения).
Повторите опыт на линолеуме и резине. Сделайте выводы
(1) одна из причин трения - неровности соприкасающихся поверхностей, которые при движении цепляются друг за друга; 2) сила трения зависит от материала соприкасающихся поверхностей) → записи на доске.
Добавить груз на брусок. Повторить эксперимент. Сформулировать вывод. (Сила трения прямо пропорциональна силе нормального давления) → запись на доске.
Положите брусок с гирями на карандаши. Эксперимент. Вывод.
Ребята, а что вы знаете о смазке? Какова ее роль? На каких рисунках она присутствует?
В свое время великий итальянский художник и ученый Леонардо да Винчи, удивляя окружающих, проводил странные опыты: он таскал по полу веревку то во всю длину, то собирая ее кольцами. Он изучал: зависит ли сила трения скольжения от площади соприкасающихся тел?
Прежде, чем мы узнаем, к какому выводу пришел Леонардо да Винчи, давайте тоже попробуем ответить на этот вопрос. Но вот оказия: веревки у нас нет. Как быть? Можно ли обойтись подручными средствами? Находим выход из положения в бруске, у которого различны площади граней. Сравнив силу трения скольжения при трех положениях бруска, приходим к выводу, что сила трения скольжения во всех случаях оказалась одной и той же, т. е. она не зависит от площади соприкасающихся тел. А что же Леонардо? (зачитываю ответ). И вот она - радость познания!
А сейчас я предлагаю вам с целью самоанализа изученного материала заполнить 2 таблицы , составив по получившимся записям устный рассказ. В случае затруднений обращаться к 30 и 31 параграфам учебника .
Таблица 1
Изученное физическое явление
Таблица 2
Силы, с которыми я познакомился
Работаете сначала самостоятельно, затем в группах обсуждаются, корректируются, «шлифуются» записи.
Но тут оказывается, что одна проблема возникла у всех: формулы для расчета силы трения в учебнике нет.
Ребята, вы уже знаете, что сила трения скольжения зависит от веса тела и материала соприкасающихся поверхностей. Величину, характеризующую зависимость силы трения от материала соприкасающихся поверхностей, их качества обработки называют коэффициентом трения скольжения μ. Таким образом, формула для расчета силы трения скольжения: F тр = μmg.
Думаю, что сейчас вы готовы сделать свою конструкцию быстроходной, доведя до совершенства. Это и будет вашим домашним заданием. На следующем уроке - соревнование ваших «машин». Победителей ждут высокие оценки. А сейчас…
Блок 3. Психологическая разгрузка (5 мин)
Мальчики жеребьевкой делятся на две команды, соревнуясь в перетягивании каната. Девочки - болельщицы. Им же предстоит объяснить, в чем могла быть причина победы или проигрыша команды. С каким видом трения и где столкнулись в данном состязании? Выступало оно в роли помощника или помехи? Что бы вы могли предложить для увеличения трения подошв о пол? рук о канат?
Блок 4. Головоломка (10 мин)
Скажите, ребята, кто из вас любит ходить на лыжах? Мы с моим классом иногда проводим выходные за этим замечательным занятием! Правда, воспоминания о нашем первом походе вызывают у нас смешанные чувства, т.к. намучались мы изрядно: лыжи все время «стремились» катиться назад, неимоверных усилий стоило подняться по самому небольшому взъёму.
Как думаете, что с нами было не так? - Смазка! А почему? Казалось бы, скольжение на лыжах требует уменьшения трения и все. Нет, не все. При беге на лыжах (классическим стилем) проявляются два вида трения. Какие? Одно полезное, и его нужно увеличить, другое вредное, и его нужно уменьшить. Вот так, увеличить и уменьшить одновременно! Ясно, как трудно подобрать такую грань, чтобы, как говорится, «и овцы были целы, и волки сыты». Для каждой погоды она своя - эта трудноуловимая грань. Ошибешься - и лыжи будут либо плохо скользить, либо плохо держать при отталкивании (отдача) . По этому поводу у финнов есть пословица «Лыжи скользят по погоде».
В пословицах - кратких изречениях, поучениях - проявляются национальная история, мировоззрение, быт людей. Но ведь все это неразрывно связано с физикой. Сегодня я предлагаю вам несколько пословиц, имеющих отношение к нашей теме (распределяются по группам жеребьевкой). Ваша задача: прочитать пословицу и ответить на вопросы:
Пословицы:
Пошло дело как по маслу (русская).
Лыжи скользят по погоде (финская).
Из навощенной нити трудно плести сеть (корейская).
Угря в руках не удержишь (французская).
Не подмажешь - не поедешь (французская).
Арбузную корку обошел, а на кокосовой поскользнулся (вьетнамская).
Коси коса, пока роса; роса долой, и мы домой (русская) .
Блок 5. Интеллектуальная разминка (15 мин)
Сегодня вам, мои юные физики, я расскажу сказку «Репка» о силе трения покоя, механизме ее возникновения, величине и направлении . Слушайте внимательно, т. к. по окончании вам предстоит ответить на 10 вопросов проще «пареной репы».
Итак, слушайте.
Посадил дед репку. Выросла репка большая-пребольшая, тяжелая-претяжелая, разрослась она во все стороны, грунт потеснила. Потому-то очень плотный контакт у ее клубня с почвой получился, во все мельчайшие трещины и выступы земля проникла. Пошел дед репку рвать. Тянет-потянет - вытянуть не может. Силы ему не хватает: упирается репка, неровностями и выступами за землю цепляется, своему движению противится. Местами зазор между репкой и участками почвы порядка радиуса действия молекулярных сил оказывается. Там слипание частичек грунта с репкой происходит, перемещению репки относительно земли оно препятствует.
Позвал дед бабку. Бабка за дедку, дедка за репку, тянут-потянут- вытянуть не могут: крепко утолщено-округленный корень в грунте держится. Сила тяжести его к земле прижимает. Нет, и вдвоем им не справиться.
Позвала бабка внучку. Внучка за бабку, бабка за дедку, дедка за репку, тянут-потянут - вытянуть не могут: все еще их общая сила тяги меньше той предельной силы, которая по поверхности соприкосновения репы с землей возникает. Силой трения покоя она называется. Вызвана внешней силой, но всегда против внешней силы и направлена. Неоднозначна эта сила - многолика. В широких пределах меняться может: от нуля до определенного максимального значения... Видно, еше не наступило это максимальное значение.
Позвала внучка Жучку. Жучка четырьмя лапами в землю уперлась. Между лапами и землей тоже сила трения покоя возникает. Помогает эта сила Жучке так же, как деду, бабке и внучке. Не будь этой силы, не смогли бы они упереться, по земле скользили бы, проскальзывали. Жучка за внучку, внучка за бабку, бабка за дедку, дедка за репку, тянут-потянут - вытянуть не могут. А на самом деле на микроны уже сдвинулась репка. Величина этих микро перемещений пропорциональна приложенной силе и от свойств самого грунта зависит. А слипание репки с землей и упругие деформации сдвига почвы и микро выступов самой репки при попытке ее вытянуть к росту силы упругости почвы приводят. А эта возникшая сила упругости почвы, по существу, и есть сила трения покоя. Не дает она никак вытянуть репку.
Позвала Жучка кошку. Кошка за Жучку, Жучка за внучку, внучка за бабку, бабка за дедку, тянут-потянут - вытянуть не могут: на самую малость, но все же меньше внешняя сила оказалась, чем максимально возможное значение силы трения покоя.
Позвала кошка мышку. Мышка за кошку, кошка за Жучку, Жучка за внучку, внучка за бабку, бабка за дедку, тянут-потянут - вытащили репку.
Только не подумайте, что маленькая мышка сильнее всех оказалась! Сколько тех сил у маленькой мышки! Но ее маленькая сила к общей силе тяги добавилась, и теперь результирующая сила даже превысила несколько максимальное значение величины силы трения покоя: больше силы трения скольжения стала. Возникли необратимые относительные перемещения. «Живая цепочка» - от деда до мышки - репку вытянула, а сама... упала! Больше приложенная сила, чем сила трения скольжения репки о грунт оказалась. Вот в сторону большей силы все и упали. Но это... уже другая сказка.
А теперь обещанные вопросы, проще «пареной репы»:
Блок 6 . Содержательная часть (15 мин)
Еще немного и о силе трения вы будете знать все.
Самостоятельная работа с учебником: изучить § 32 , структурировать текст (схема, таблица и пр.), обсудить в группе и наиболее удачный вариант представить всему классу, защитив его. Оцениваться работа будет по следующим критериям: интересная форма представления, компетентность защитника (четкое, понятное изъяснение, умение заинтересовать аудиторию, аргументированно ответить на заданные вопросы, если они возникнут), поддержка группы. В представлении результата деятельности должны прозвучать ответы на три вопроса: «Для чего делаю?», «Что делаю?» и «Как делаю?»
Блок 7 . Компьютерная интеллектуальная поддержка (10 мин)
Видеофрагмент мультфильма «Бременские музыканты» (Едут, поют «Ничего на свете лучше нету, чем бродить друзьям по белу свету»).
Рис. 8 Рис. 9
Найти все, что имеет отношение к нашей теме, аргументировать свой выбор. Но представить это надо «глазами» физика. Один начинает рассказ, эстафету принимает второй, затем третий и т. д. В случае необходимости, мультфильм повторяем, останавливаясь по просьбе отвечающего.
Блок 8. Резюме (5 мин)
«Сделай свою «фотографию» урока или работы»
Представьте, что каждый из вас фотограф, и вам надо сделать несколько снимков «стоп-кадров» с урока или того дела, которым вы только что занимались. Снимок может быть цветной или черно-белый. Цветной стоп-кадр отражает что-то понравившееся, доставившее вам радость от увиденного, услышанного, выполненного, сконструированного и пр. Черно-белый «стоп-кадр» должен показать то, что вам не понравилось, не удалось, огорчило.
Каждый изображает, как он делает свой снимок: держит в руках фотоаппарат, спускает затвор и громко комментирует кадр, поясняя, почему что-то понравилось или не понравилось. Затем фотоаппарат нужно передать другому учащемуся .
Последним несколько «стоп-кадров» делает учитель.
Цель: выяснить, какую роль играет сила трения в нашей жизни, как человек получил знания об этом явлении, какова её природа. Задачи: проследить исторический опыт человека по использованию и применению этого явления: выяснить природу явления трения, закономерности трения; провести эксперименты, подтверждающие; закономерности и зависимости силы трения; подумать и создать демонстрационные эксперименты, доказывающие зависимость силы трения от силы нормального давления, от свойств соприкасающихся поверхностей, от скорости относительного движения тел.
Отчёт группы теоретиков Цель: показать, какую роль играет явление трения или его отсутствие в нашей жизни; ответить на вопрос: «Что мы (обыватели) знаем об этом явлении? »
Группа изучила пословицы, поговорки, сказки, в которых проявляется сила трения, покоя, качения, скольжения, изучила человеческий опыт в применении трения, способов борьбы с трением. Пословицы и поговорки: Тише едешь, дальше будешь. Любишь кататься, люби и саночки возить. Врёт, что шёлком шьёт. Сказки: «Репка» — трение покоя. «Курочка ряба» — трение покоя «Медвежья горка» — трение скольжения.
Трение – явление, сопровождающее нас с детства, буквально на каждом шагу, а потому ставшее таким привычным и незаметным.
Трение даёт нам возможность ходить, сидеть, работать без опасения, что книги и тетради упадут со стола, что стол будет скользить, пока не упрётся в угол, а ручка выскользнет из пальцев.
Однако маленькое трение на льду может быть успешно использовано технически. Свидетельство этому так называемые ледяные дороги, которые устраивали для вывозки леса с места рубки к железной дороге или к пунктам сплава. На такой дороге, имеющий гладкие ледяные рельсы, две лошади тащат сани, нагруженные 70 тоннами брёвен.
Вот данные, которые нам сообщили в больнице; число обратившихся за медицинской помощью в декабре – январе, только школьников, в возрасте 15 -17 лет – 6 человек. В основном диагнозы: переломы, вывихи, ушибы. Есть среди обратившихся за помощью и люди пожилого возраста. 3 21 2 15 лет 16 лет 17 лет Пожилой возраст
Данные из ГИБДД о дорожно-транспортных происшествиях за зимний период: число ДТП, в том числе по причине скользких дорог —
Группа провела и небольшой социологический опрос группы жителей, которым задавались следующие вопросы: 1. Что вы знаете о явлениях трения? 2. Как вы относитесь к гололеду, скользким тротуарам и дорогам? 3. Ваши предложения администрации нашего района?
Отчет группы теоретиков Цели: изучить природу сил трения; исследовать факторы, от которых зависит трение; рассмотреть виды трения.
Сила трения Если мы попытаемся сдвинуть с места шкаф, то сразу убедимся, что не так-то просто это сделать. Его движению будет мешать взаимодействие ножек с полом, на котором он стоит. Различают 3 вида трения: трение покоя, трение скольжения, трение качения. Мы хотим выяснить, чем эти виды отличаются друг от друга и что между ними общего?
Трение покоя Прижмём свою руку к лежащей на столе тетради и передвинем её. Тетрадь будет двигаться относительно стола, но покоиться по отношению нашей ладони. С помощью чего мы заставили эту тетрадь двигаться? С помощью трения покоя тетради о руку. Трение покоя перемещает грузы, находящиеся на движущейся ленте транспортёра, препятствует развязыванию шнурков, удерживает гвозди, вбитые в доску, и т. д.
Из-за чего постепенно останавливаются санки, скатившиеся с горы? Из-за трения скольжения. Почему замедляет своё движение шайба, скользящая по льду? Вследствие трения скольжения, направленного всегда в сторону, противоположную направлению движение тела. Трение скольжения
Причины возникновения силы трения: Шероховатость поверхностей соприкасающихся тел. Даже те поверхности, которые выглядят гладкими, на самом деле всегда имеют микроскопические неровности (выступают, впадины). При скольжении одного тела по поверхности другого эти неровности зацепляются друг за друга и тем самым мешают движению Межмолекулярное притяжение, действующее в местах контакта трущихся тел. Между молекулами вещества на очень малых расстояниях возникает притяжение. Молекулярное притяжение проявляется в тех случаях, когда поверхность соприкасающихся тел хорошо отполированы. Так, например, при относительном скольжении двух металлов с очень чистыми и ровными поверхностями, обработанными в вакууме с помощью специальной технологии, сила трения между брусками дерева друг с другом, и дальнейшее скольжение становиться невозможно.
Трение качения Если тело не скользит по поверхности другого тела, а, подобно колесу или цилиндру, катится, то возникающее в месте их контакта трение называют трение качения. Катящееся колесо несколько вдавливается в полотно дороги, и потом перед ним все время оказывается небольшой бугорок, который необходимо преодолевать. Именно тем, что катящемуся колесу постоянно приходится наезжать на появляющийся впереди бугорок, и обусловлено трение качения. При этом, чем дорога тверже, тем трение качения меньше. При одинаковых нагрузках сила трения качения значительно меньше силы трения скольжения.
Но ведь знания о природе трения пришли к нам не сами. собой Этому предшествовала большая — исследовательская работа ученых экспериментаторов. на протяжении нескольких веков Не все знания, приживались легко и просто многие требовали, многократных экспериментальных проверок. доказательств Самые светлые умы последних столетий изучали зависимость модуля силы трения от: многих факторов от площади соприкосновения, поверхностей от рода материала от нагрузки от, неровностей поверхностей и шероховатостей от. относительной скорости движения тел Имена этих: , ученых Леонардо да Винчи Амонтон Леонард Эйлер – , Шарль Кулон это наиболее известные имена но были. , еще рядовые труженики науки Все ученые, участвовавшие в этих исследованиях ставили опыты в которых совершалась работа по преодолению силы. трения
Леонардо да Винчи Он таскал по полу то плотно свитую веревку, то ту же веревку во всю длину. Его интересовал ответ на вопрос: зависит ли сила трения скольжения от величины площади соприкасающихся в движении тел? Механики того времени были глубоко убеждены, что чем больше площадь касания, тем больше сила трения. Они рассуждали примерно так, что чем больше таких точек, тем больше сила. Совершенно очевидно, что на большей поверхности будет больше таких точек касания, поэтому сила трения должна зависеть от площади трущихся тел.
Он получил следующие результаты: 1. От площади не зависит. 2. От материала не зависит. 3. От величины нагрузки зависит (пропорционально ей). 4. От скорости скольжения не зависит. 5. Зависит от шероховатости поверхности.
Французский ученый Амонтон В результате своих опытов так ответил на те же пять вопросов. На первые три – так же, на четвертый – зависит. На пятый – не зависит. Получалось, и Амонтон подтвердил столь неожиданный вывод Леонардо да Винчи о независимости силы трения от площади соприкасающихся тел. Но в то же время он не согласился с ним в том, что сила трения не зависит от скорости скольжения; он считал, что сила трения скольжения зависит от скорости, а с тем, что сила трения зависит от шероховатостей поверхностей, не соглашался.
Российской Академии наук Леонард Эйлер Действительный член Российской Академии наук Леонард Эйлер опубликовал свои ответы на пять вопрос о трении. На первые три- такие же, как и у предыдущих, но в четвертом он согласился с Амонтом, а в пятом – с Леонардо да Винчи.
Французский физик Кулон Он ставил опыты на судостроительной верфи, в одном из портов Франции. Там о нашел те практические производственные условия, в которых сила трения играла очень важную роль. Кулон на все вопросы ответил – да. Общая сила трения в какой-то малой степени все же зависит от размеров поверхностей трущихся тел, прямо пропорциональна силе нормального давления, зависит от материала соприкасающихся тел, зависит от скорости скольжения и от степени гладкости трущихся поверхностей. В дальнейшем ученых стал интересовать вопрос о влиянии смазки, и были выделены виды трения: жидкостное, чистое, сухое и граничное.
Правильные ответы Сила трения не зависит от площади соприкасающихся тел, а зависит от материала тел: чем больше сила нормального давления, тем больше сила трения. Точные измерения показывают, что модуль силы трения скольжения зависит от модуля относительной скорости. Сила трения зависит от качества обработки трущихся поверхностей и увеличения вследствие этого силы трения. Если тщательно отполировать поверхности соприкасающихся тел, что число точек касания при той же силе нормального давления увеличивается, а следовательно, увеличивается и сила трения. Трение связано с преодолением молекулярных связей между соприкасающимися телами.
В опыте с трибометром силой нормального. давления служит вес бруска Измерим силу, нормального давления равную весу чашечки с гирьками в момент равномерного скольжения. бруска Увеличим теперь силу нормального, . давления вдвое поставив грузы на брусок, Положив на чашечку добавочные гирьки снова. заставим брусок двигаться равномерно. Сила трения при этом увеличится вдвое На, основании подобных опытов было установлено, что при неизменных материале и состоянии трущихся поверхностей сила их трения прямо, . . : пропорциональна силе нормального давления т е F тр =µ·N
Величина характеризующая зависимость силы трения от материала и качества обработки трущихся, поверхностей называется. коэффициентом трения Коэффициент трения измеряется отвлеченным, числом показывающим какую часть силы нормального давления составляет сила трения Μ= N/F ТР
В технике и повседневной жизни силы трения. играют огромную роль В одних случаях силы трения, – . приносят пользу в других вред Сила трения, ; удерживает вбитые гвозди винты гайки, . . удерживает нитки в материи завязанные узлы и т д При отсутствии трения нельзя было бы сшить, . одежду собрать станок сколотить ящик
Наличие трения покоя позволяет человеку передвигаться по поверхности Земли. Идя, человек отталкивает от себя Землю назад, а Земля с такой же силой толкает человека вперед. Сила, движущая человека вперед, равна силе трения покоя между подошвой ноги и Землей. Чем сильнее человек толкает Землю назад, тем больше сила трения покоя, приложенная к ноге, и тем быстрее движется человек. Когда человек отталкивает Землю с силой большей, чем предельная сила трения покоя, то нога скользит назад, и это затрудняет ходьбу. Вспомним, как трудно ходить по скользкому льду. Чтобы легче было идти, необходимо увеличить трение покоя. С этой целью скользкую поверхность посыпают песком.
ОТЧЕТ ГРУППЫ ЭКСПЕРИМЕНТАТОРОВ: Ц е л ь выяснить зависимость силы трения: скольжения от следующих факторов — ; от нагрузки — от площади соприкосновения трущихся; поверхностей — (от трущихся материалов при сухих). поверхностях: О б о р у д о в а н и е динамометр лабораторный 40 / ; с жесткостью пружины Н м динамометр (– 12); круглый демонстрационный предел Н – 2 ; ; деревянные бруски штуки набор грузов; деревянная дощечка кусок металлического; ; ; . листа плоский чугунный брусок лед резина
Результаты экспериментов: 1. Зависимость силы трения скольжения от нагрузки м (г) 120 620 1120 F тр (Н) 0, 3 1, 5 2,
2. Зависимость силы трения от площади соприкосновения трущихся поверхностей. S (см 2) 220 228 1140 F тр (Н) 00, 35 00,
3. Зависимость силы трения от размеров неровностей трущихся поверхностей: дерево по дереву (различные способы обработки поверхностей). ч 1 неровное 2 гладкое 3 отшлифованное F тр 1, 5 0, 7 0,
1. Неровная поверхность – брусок не обработан. 2. Гладкая поверхность – брусок обструган вдоль волокон дерева. 3. Отшлифованная гладкая поверхность обработана наждачной бумагой. 4. При нанесении силы трения от материалов трущихся поверхностей мы используем один брусок массой 120 г и разные контактные поверхности. Используем формулу: F тр = µ·N № п/п Трущиеся материалы (при сухих поверхностях) Коэффициент трения (при движения) 1 Дерево по дереву (в среднем) 0, 3 2 Дереву по дереву (вдоль волокон) 0, 075 3 Дерево по металлу 0, 4 4 Дерево по чугуну 0, 5 5 Дерево по льду 0,
№ 1 Опыт, . Тщательно натираем смычок канифолью затем проводим им по струне. Продолжительные поющие звуки получают благодаря трению Когда, скрипач начинает вести смычок вдоль струны струна под действием силы. трения покоя увлекается смычком и выгибается При этом натяжение. стремится вернуть ее в первоначальное положение, Когда эта сила превысит силу трения покоя струна срывается и приходит, в колебание скрипач перемещает смычок в противоположную сторону а. затем навстречу. , Скрипка поет Если играть на скрипке без смычка дергая струны, ; пальцами получится звук как у балалайки если натянуть пальцем струну, . и отпустить ее то раздастся резкий звук который быстро затухнет? Зачем натирают смычок канифолью Играет ли канифоль роль смазки при? , трении Оказывается смычок натирают канифолью не только для того, чтобы повысить силу трения но и для того чтобы эта сила заметно – зависела от скорости скольжения быстрее уменьшилась бы с ростом. . скорости Струна под смычком движется всегда медленнее смычка Когда, . смычок и струна движутся в одну сторону струна отстает от смычка Сила. трения препятствует отставанию и увлекает струну за смычком Сила, трения совершает работу смычок тащит за собой струну и наоборот, . тормозит струну замедляя ее движение Совершается работа против сил. трения
№ 2 Опыт Деревянное яйцо с пропущенной через середину нитью. Берут в руки концы этой нити, и одну руку высоко поднимают вверх. Деревянное яйцо по нити быстро соскальзывает вниз. Поднимают вверх другую руку. Яйцо снова устремляется вниз, но вдруг неожиданно застревает на середине нити, затем опять скользит и останавливается. В этом опыте сила трения скольжения пропорциональна силе нормального давления. Яйцо состоит из двух соединяющихся половинок. В центре перпендикулярно нити укреплена корковая пробка. При натяжении нити сила трения нити о пробку увеличивается и яйцо замирает в определенном положении на нити. Если нить не натянута, то сила трения меньше и яйцо свободно скользит вниз.
№ 3 Опыт Деревянная линейка. Кладут линейку горизонтально на указательные пальцы рук и, не торопясь, пальцы начинают сближать. Линейка не движется равномерно по двум пальцам сразу. Она скользит по очереди то по одному, то по другому пальцу. Почему? Под линейкой скользит лишь тот палец, который стоит дальше от центра масс линейки, так как он испытывает меньшую нагрузку и меньшее трение. Его скольжение прекращается, как только он оказывается ближе к центру масс линейки, чем второй палец, и тогда начинает скользить второй палец. Так пальцы движутся к центру тяжести линейки поочередно.
Выводы по результатам работы над проектом Мы выяснили, что человек издавна использует знания о явлении трения, полученные опытным путем. Начиная с ХY – ХYI веков, знания об этом явлении становятся научными: ставятся опыты по определению зависимостей силы трения от многих факторов, выясняются закономерности. Теперь мы точно знаем, от чего зависит сила трения, а что не влияет на нее. Если говорить более конкретно, то сила трения зависит: от нагрузки или массы тела; от рода соприкасающихся поверхностей; от скорости относительного движения тел; от размере неровностей ли шероховатостей поверхностей. А вот от площади соприкосновения она не зависит. Теперь мы можем объяснить все наблюдаемые в практике закономерности строение вещества, силой взаимодействия между молекулами. Мы провели серию экспериментов, проделали примерно такие же опыты, как и ученые, и получили примерно такие же результаты. Получилось, что экспериментально мы подтвердили все утверждения, высказанные нами. Нами была создан ряд экспериментов, помогающих понять и объяснить некоторые «трудные» наблюдения. Но, наверное, самое главное – мы поняли, как здорово добывать знания самим, а потом делиться ими с другими.
