«Трение полезное и вредное. Способы увеличения и уменьшения силы трения».
В рамках регионального семинара
Введение курса «Элементы физики в быту и на производстве» как инновационной технологии в систему обучения учащихся коррекционных школ VIII вида
04.12.2013г
Учитель БРЫКСИНА Е. С
Цель:
продолжить знакомство с силой трения, узнать способы увеличения и уменьшения силы трения.
Тип урока
: комбинированный.
Задачи урока
:
Обучающие
: формирование навыков работы с физическими приборами,
умение самостоятельно делать выводы.
теоретическим материалом и явлениями в жизни.
Оборудование:
Брусок, набор грузов, линейки, динамометры, круглые палочки, полоски наждачной бумаги, карточки для индивидуальной работы, ноутбук, мультимедийный проектор, экран.
Структура урока:
1.Оргмомент
Приветствие гостей. Сообщение темы и цели урока.
Сегодня на уроке у нас присутствует много гостей. Поприветствуем их. Тихо сели. Посмотрели друг на друга, улыбнулись, пожелали удачи. Начинаем работать.
Скажите название общей темы, которую мы изучаем? (Сила)
С какой силой мы познакомились на предыдущем занятии? (с силой трения).
Сегодня мы продолжаем знакомство с силой трения. Тема нашего сегодняшнего урока «Трение полезное и вредное. Способы увеличения и уменьшения силы трения».
2. Повторение ранее изученного материала.
Когда возникает сила трения? В какую сторону она направлена? (когда одно тело движется по поверхности другого, направлена против движения).
Назовите причины возникновения силы трения.
а) шероховатость поверхности
б) взаимное притяжение молекул.
- Какие виды трения вы знаете? (трение скольжения, трение качения, трение покоя).
Итак, Существует на свете сила трения,
Она имеет большое значение!
Есть три вида трения:скольжения, покоя, качения.
Все по себе очень важны
И в этом мире, конечно нужны!
-
Когда возникает сила трения скольжения?(когда одно тело скользит по поверхности другого), привести примеры.
Когда возникает сила трения качения?(когда одно тело катится по поверхности другого, привести примеры.
Что означает сила трения покоя?(это сила, которая мешает сдвинуть с места предмет),привести пример.
Приготовили сигнальные карточки (они у вас в тетрадях)
Взяли карточку №1. Задание: под рисунками подписать виды трения.
Виды трения
трение покоя
трение качения
трение скольжения
(фронтальный опрос по картинкам: привести примеры на каждый вид трения, вклеивание карточек в тетрадь).
Приготовили свои пальчики. Разомнём и потрём их. Какой вид трения мы сейчас наблюдаем? (трение скольжения). (вклеиваем карточку в тетрадь).
Трение может быть полезным и вредным.
Скажите когда нам трение помогает? (полезное трение)
При ходьбе
Удерживать предметы
Остановка автомобиля
Начало движения машины
При письме
Чистить зубы
Накладывать повязку
Носить одежду
Зажигать огонь и т д.
Нагреваются и изнашиваются движущиеся части машин
Скрип дверей, полов
Мозоли на ногах и руках
Боли в суставах
Взяли карточку №2. Посмотрите внимательно на свои рисунки и скажите: где вы видите полезное трение, где вредное? (отвечают по цепочке) Под рисунками подписали вредное трение или полезное. (фронтальный опрос по картинкам). Вклеиваем карточку в тетрадь.
Трение полезное и вредное
____________ ________________________
изнашивание механизма __________________ _____________________
__________________ _____________________
Сегодня мы с вами познакомимся со способами увеличения и уменьшения трения.
Колесо и добывание огня – связаны именно
Со стремлением увеличить или уменьшить трение.
Вы знаете, что трение – физическая величина.
Повторим в каких единицах измеряется сила? (в Ньютонах)
В честь кого названа единица измерения силы?
Какой буквой обозначается сила (F)
- Как называется прибор для измерения силы? (динамометр).
Какова цена деления динамометра? (1\10 Н) (повторить правило определения цены деления динамометра)
Взяли карточку №3
Демонстрация опыта: тележка (перевёрнутая) с грузом с прикреплённым динамометром движется по столу. Какой вид трения вы наблюдаете? (трение скольжения). Какова сила трения скольжения? (С помощью динамометра определяем силу трения скольжения).
Если тело двигать сложно
Трение уменьшить можно.
Человечество давно колесо изобрело.
Возникает трение, трение качения.
Переворачиваем тележку, ставим на колёса вместе с грузом. Какой вид трения вы наблюдаете? (Возникает трение, трение качения).
С помощью динамометра определяем силу трения качения.
Что легче: катить или скользить?
На карточке внизу написан вывод:………..
Заменяя трении скольжения на трение качения мы тем самым увеличиваем или уменьшаем силу трения?
Сравнение трения скольжения и трения качения
Вывод:
трение качения
больше\меньше
трения скольжения.
Сейчас вы установите зависимость силы трения от материала поверхности..
Зависимость силы трения от материала поверхности.
Вывод:
чем больше шероховатость поверхности, тем больше\меньше
сила трения.
-Какое физическое тело будете двигать? (брусок)
По каким поверхностям будите двигать брусок?
Положили перед собой деревянную линейку, поставили на неё брусок, зацепили динамометр и двигаем брусок. Записали значение силы в таблицу.
Теперь измерьте силу трения при движении бруска по наждачной бумаге.
Сравните силы трения и сделайте вывод.(вклеиваем таблицы в тетрадь).
Физминутка
Надо телу отдых дать.
Быстро с вами разомнёмся
И на место вновь вернёмся.
Мышцы бёдер мы потрём
Трение вспомним мы при том
Польза здесь от трения
От трения скольжения.
Мышцы плеч мы разминаем
Трение снова вспоминаем
Руки сцепим меж собою
Будет трение покоя.
Тихо сели, продолжаем знакомиться со способами увеличения и уменьшения трения.
если трение полезное, то его усиливают
:
Посыпают дорожки песком во время гололёда
Подошвы зимней обуви делают ребристыми (спортивная обувь)
Шины колес (летняя резина и зимняя)
Гимнасты, штангисты натирают руки тальком перед выступлениями
Резиновые коврики, ручки инструментов, ребристая поверхность прицепки, плоскогубцев и т д.
Вводят смазки, масла
Применяют подшипники (шариковые и роликовые)(где?) (в автомобилях, токарных станках, электродвигателях, велосипедах. и т д)
Зарядка для глаз:
Время зря вы не теряйте
И движенья повторяйте
Теплота от трения поможет нам для зрения.
Карточка №5 способы уменьшения и увеличения силы трения (вклеить в тетрадь)
ТЕСТ
(карточка №6)
Тестовое задание
1)Какая сила не позволяет сдвинуть с места тяжёлый шкаф?
А.Сила трения скольжения Б. Сила трения покоя . В.Сила тяжести
В . Уменьшается
А.Не изменяется Б . Увеличивается В. Уменьшается
А.Не изменяется Б. Увеличивается В. Уменьшается
А.Не изменяется Б. Увеличивается В . Уменьшается
Надоело это тренье! Просто нет уже терпенья!
Про него я всё учу! Сколько можно? Не хочу!
Я учебник закрываю. Спать ложусь и забываю я про всё.
Покой предвижу. Только странный сон я вижу:
Наблюдаю вдруг картину- тренья нет и в половину.
Мир без трения друзья изменился.
Вижу я как по льду скользит прохожий,
А любой автомобиль знал инерцию, похоже,
И нигде не тормозил.
Нитки в тканях заскользили, вмиг одежда разошлась.
Чудеса те удивили. Видно,впрямь, беда стряслась.
Я кричу, что без сомненья, плохо всем без силы тренья.
Развязались все узлы, падают предметы.
Я цепляюсь за углы – всё скользит. «Ну, где ты?
Только сну я подивился – глядь, учебник сам открылся,
Нелишним будет мне узнать всё о силе трения.
Итак, ребята подведём итоги, внимание на экран!!
5. Подведение итогов (презентация)
- Что нового вы сегодня узнали на уроке?
Как вы будете применять знания, полученные на уроке, в своей жизни.
Написать мини-сочинение о трении с использованием слов: трение скольжения, трение покоя, трение качения.
Движение по скользкой поверхности Ходить по льду нелегко, т.к. трение, возникающее между поверхностью льда и подошвой обуви, мало. Ходить по льду нелегко, т.к. трение, возникающее между поверхностью льда и подошвой обуви, мало. Как можно облегчить хождение по скользкой поверхности? Как можно облегчить хождение по скользкой поверхности?
Опорный конспект ПОЛЬЗА ВРЕД ПОЛЬЗА ВРЕД 1. F тр. пок. – «движущая сила» 1. Препятствует движению 2. «тормозящая сила» 2. Изнашивает поверхность УВЕЛИЧИТЬ УМЕНЬШИТЬ УВЕЛИЧИТЬ УМЕНЬШИТЬ а) шероховатость («песок») а) смазка б) «нагрузить» б) подшипники F тр. кач.
Уменьшение силы трения Во-первых, мы знаем, трение бывает не всегда твердым, хотя именно от него в тысячах ситуаций стремятся избавиться. Например, смазывают детали механизмов и машин, чтобы уменьшить их износ и не терять впустую энергию, уходящую на бесполезный нагрев.
Уменьшение силы трения Подшипники Внутреннее кольцо подшипника насаживают на вал, который при вращении не скользит, а катится на шариках или роликах. Внутреннее кольцо подшипника насаживают на вал, который при вращении не скользит, а катится на шариках или роликах.
Воздушная подушка Суда на воздушной подушке - это аппараты, поддерживающие себя над опорной (земной или водной) поверхностью с помощью воздушной подушки, создаваемой судовыми вентиляторами. В отличие от обычных судов и колесного транспорта суда на воздушной подушке (СВП) не имеют физического контакта с поверхностью, над которой движутся
Трение играет важную роль в повседневной жизни. Эту силу приходится учитывать при проектировании самых различных технических систем, принцип действия которых основан на непосредственном соприкосновении движущихся частей. Не всегда трение является вредным фактором, но все же в большинстве случаев разработчики стараются самыми разнообразными способами уменьшить .
В самом простом случае постарайтесь изменить степень шероховатости поверхностей соприкасающихся объектов. Этого можно добиться путем шлифовки. Тела, взаимодействующие поверхности которых являются гладкими, доведенными до глянца, будут двигаться друг относительно друга значительно легче.
По возможности замените одну из соприкасающихся поверхностей на ту, которая имеет более низкий коэффициент трения. Это может быть искусственное покрытие- так, тефлон имеет один из самых низких коэффициентов трения, равный 0,02. Изменить проще тот элемент системы, который играет роль инструмента.
Используйте смазочные материалы, введя их между трущимися поверхностями. Этот способ применяется, например, в лыжном спорте, когда на рабочую поверхность лыж наносится специальная парафиновая смазка, соответствующая температуре снега. Смазки, применяемые в других технических системах, могут быть жидкими (масло) или сухими (графитовый порошок).
Рассмотрите возможность применения «газообразной смазки». Речь идет о так называемой «воздушной подушке». Уменьшение силы трения происходит в этом случае за счет создания потока воздуха между соприкасавшимися ранее поверхностями. Метод используется при проектировании вездеходов, предназначенных для преодоления труднопроходимых местностей.
Если в рассматриваемой системе используется трение скольжения, замените его на трение качения. Проделайте простой эксперимент. Поставьте на ровную поверхность стола обычный стакан и рукой попытайтесь его сдвинуть. Теперь положите стакан на бок и сделайте то же самое. Во втором случае сдвинуть предмет с места будет значительно легче, поскольку вид трения изменился.
Используйте подшипники в узлах, где происходит трение. Эти элементы позволяют преобразовать вид движения, тем самым существенно снизить потери на трение, уменьшив его силу. Этот способ наиболее широко применяется в технике.
На первый взгляд, излишняя сила трения вредна. Она уменьшает КПД механизмов, изнашивает детали. Но есть случаи, когда силу трения необходимо увеличить. Например, при качении колес необходимо улучшить их сцепление с дорогой. Посмотрите, каким образом это можно сделать.
Чтобы понять, как увеличить силу трения, вспомните, от чего она зависит. Рассмотрите формулу: Fтр=мN, где м – коэффициент трения, N – сила реакции опоры, Н. Сила реакции опоры, в свою очередь, зависит от массы: N=G=mg, где G - вес тела, Н- m – масса тела, кг- g – ускорение свободного падения, м/с2.
Из формулы можно сделать вывод, что сила трения зависит от коэффициента трения. Коэффициент трения определяется для каждой пары взаимодействующих материалов и зависит от природы материала и качества поверхности.
Таким образом, первый способ увеличить трение – изменить материал скользящей поверхности. Наверное, вы замечали, что в одной обуви практически невозможно передвигаться по влажному кафельному полу, а в другой вы не ощущаете каких-либо неудобств. Это объясняется тем, что подошвы ботинок сделаны из различных материалов. Скользкая обувь имеет низкий коэффициент трения скольжения подошвы относительно влажного кафеля.
Второй способ – увеличить шероховатость поверхности. Пример - зимние шины для автомобиля имеют более рельефный протектор, чем летние. За счет этого на скользкой зимней дороге автомобиль может уверенно двигаться.
Третий способ – увеличение массы. Как видно из формулы, сила трения напрямую зависит от массы. Это объясняет, почему груженому автомобилю в отдельных случаях легче выбраться из грязи, чем тому, что налегке. Это правило работает при определенном качестве грунта – в вязкую, болотистую почву тяжелая машина просядет больше, чем легкая.
Четвертый способ – удаление смазки. Представьте транспортер технологической линии, состоящий из вращающихся валиков, на которые натянута лента. Валики транспортера начинают проскальзывать по ленте, если они загрязнены. В этом случае грязь действует как смазка. Очистив детали механизма, вы увеличите силу трения и повысите КПД оборудования.
Пятый способ – полировка. Отполировав поверхность, вы можете увеличить силу трения. Это объясняется тем, что при соприкосновении отполированных поверхностей включаются силы межмолекулярного притяжения. Например, очень трудно раздвинуть два листа стекла, сложенных вместе.
Вы никогда не задумывались, почему ваши руки становятся теплыми, когда вы трете их друг о друга, или почему трением двух деревяшек можно добыть огонь? Ответ – трение! Когда два тела перемещаются относительно друг друга, появляется сила трения, препятствующая такому перемещению. Трение может вызвать высвобождение энергии в виде тепла, согревая руки, высекая огонь и так далее. Чем больше трение, тем больше энергии высвобождается, поэтому, увеличив трение между движущимися частями в механической системе, вы получите немало тепла!
Когда два тела перемещаются относительно друг друга, могут возникнуть следующие три процесса: неровности на поверхности тел мешают движению тел относительно друг друга; одна или обе поверхности тел могут деформироваться в результате такого перемещения; атомы каждой поверхности могут взаимодействовать друг с другом. Все перечисленные процессы участвуют в возникновении трения. Поэтому для увеличения трения выберите тела с абразивной поверхностью (например, наждачная бумага), с деформируемой поверхностью (например, резиновой) или с поверхностью, имеющей адгезивные свойства (например, липкую).
Сильнее прижмите тела друг к другу, чтобы увеличить трение, так как сила трения пропорциональна силе, действующей на трущееся тела (силе, направленной перпендикулярно направлению перемещения тел относительно друг друга).
Если одно тело находится в движении, остановите его. До сих пор мы рассматривали трение скольжения, возникающее при перемещении тел относительно друг друга. Трение скольжения намного меньше трения покоя, то есть силы, которую необходимо преодолеть для того, чтобы привести два контактирующих тела в движение. Поэтому труднее сдвинуть с места тяжелый предмет, чем управлять им, когда он уже движется.
Избавьтесь от смазки между двумя поверхностями, чтобы увеличить трение. Смазочные материалы (масла, вазелин и так далее) значительно уменьшают силу трения между трущимися телами, потому что коэффициент трения между твердыми телами значительно выше коэффициента трения между твердым телом и жидкостью.
Избавьтесь от подшипников, колес и других катящихся тел, чтобы избавиться от трения качения и получить трение скольжения, которое намного больше первого (поэтому катить одно тело относительно другого проще, чем толкать/тянуть его).
Увеличьте вязкость жидкости, чтобы увеличить силу трения. Трение имеет место не только при перемещении твердых тел, но и в жидкостях и газах (вода и воздух, соответственно). Трение между жидкостью и твердым телом зависит от нескольких факторов, например, вязкости жидкости – чем больше вязкость жидкости, тем больше сила трения.
Увеличьте площадь поверхности тела. Как отмечалось выше, при движении твердых тел в жидкостях и газах также возникает сила трения. Сила, препятствующая движению тел в жидкостях и газах, называется лобовым сопротивлением (иногда его называют сопротивлением воздуха или сопротивлением воды). Лобовое сопротивление больше при увеличении площади поверхности тела, которая направлена перпендикулярно направлению движения тела сквозь жидкость или газ.
Используйте форму тела с большим коэффициентом лобового сопротивления. По площади поверхности тела, направленной перпендикулярно движению, можно судить о лобовом сопротивлении только в общих чертах. Тела различной формы взаимодействуют с жидкостями и газами по-разному (при движении тел сквозь газ или жидкость). Например, круглая плоская пластина имеет большее лобовое сопротивление, чем круглая шарообразная пластина. Величина, характеризующая лобовое сопротивление тел различной формы, называется коэффициентом лобового сопротивления.
Используйте тела менее обтекаемой формы. Как правило, большие тела кубической формы имеют высокое лобовое сопротивление. Такие тела имеют прямоугольные углы и не сужаются к концу. С другой стороны, тела обтекаемой формы имеют закругленные края и обычно сужаются к концу.
Используйте тела без сквозных отверстий. Любое сквозное отверстие в теле уменьшает лобовое сопротивление, так как позволяет воздуху или воде течь сквозь такое отверстие (благодаря отверстиям уменьшается площадь поверхности тела, перпендикулярная движению). Чем больше сквозные отверстия, тем меньше лобовое сопротивление. Вот почему парашюты, которые предназначены для создания большого лобового сопротивления (чтобы замедлить скорость падения), сделаны из прочного, легкого шелка или нейлона, а не из марли.
Увеличьте скорость тела, чтобы повысить лобовое сопротивление (это верно для тел любой формы и сделанных из любого материала). Чем выше скорость объекта, тем сквозь больший объем жидкости или газа оно должно пройти и тем больше лобовое сопротивление. Тела, движущиеся на очень высоких скоростях, испытывают огромное лобовое сопротивление, поэтому они должны быть обтекаемыми; в противном случае сила сопротивления разрушит их.
Цель урока:
Формируемые умения: работать с приборами, наблюдать, сравнивать результаты опытов, делать выводы.
Тип урока: комбинированный.
Оборудование: динамометр; деревянные бруски; набор грузов; песок.
Демонстрации:
Презентация . Тема урока “Сила трения” (слайд 1)
Опыт 1. Влияние силы трения на движение тел. Толкнуть брусок по доске трибометра. Выявить причину быстрой остановки бруска.
Первым силу трения исследовал Леонардо да Винчи (1452-1519г.г.). Позже исследовали эту силу Гилиома Амонтон (1663-1705г.г.) и Шарль Кулон (1736-1806г.г.). Амонтон и Кулон ввели понятие коэффициента трения.
Существуют различные виды сухого трения:
Трение покоя (слайд6). Сила, которая удерживает шкаф на месте - сила трения покоя. Чтобы сдвинуть тело с опоры нужно приложить силу. Эта сила уравновешивает силу трения. На наклонной опоре сила трения удерживает тело. Сила трения покоя по величине может достигать больших значений. (Ролик “Трение покоя”)
Задание №1. Измерение силы трения.
Оборудование:
Ход работы:
Вывод: пока сила тяги мала, брусок остаётся в покое. Значит кроме силы тяги, на брусок действует еще какая-то сила, противодействующая данной. Эту силу называют силой трения покоя.
Трение скольжения (слайд7). Когда тело начинает двигаться по опоре, возникает сила трения скольжения, направленная в сторону, противоположную движению.
Задание №2. Измерение силы трения скольжения.
Оборудование: бруски, набор грузов, динамометр, линейка.
Ход работы:
Вывод: между молекулами соприкасающихся тел возникают силы взаимного притяжения, которые и являются причиной трения. Если тела хорошо отполированы, то сила трения может стать очень большой.
Трение качения (слайд8). Трение качения - сила трения, которая возникает, когда одно тело катится по поверхности другого. (ролик “Сила трения качения”).
В технике часто для уменьшения сил сухого трения наносят смазку, или заменяют трение скольжения трением качения (применяют подшипники). Сила трения качения намного меньше трения скольжения.
Задание №3: Сила трения качения всегда меньше силы трения скольжения.
Оборудование: брусок, динамометр, каток (вместо катка можно взять брусок и деревянные карандаши), линейка.
Ход работы:
![]() |
![]() |
Рис.1. | Рис.2. |
(Ролик “Отличие сил трения”)
При движении твердых тел в жидкостях возникает сила вязкого трения. Величина вязкого трения зависит от формы тела, рода жидкости и скорости движения тела.
Представим нашу жизнь без трения (беседа с учащимися)