Урок по физике в 10-м классе на тему "Дерзновению подобно!" (Сила трения)

Разделы: Физика


Урок изучения нового материала

Задачи урока:

Образовательные:

К концу урока учащиеся должны:

1. Знать понятие силы трения.

2. Знать виды трения: трение покоя; трение скольжения; трение качения; жидкое трение.

3. Уметь:

  1. на основе наблюдений и измерений делать выводы и выдвигать гипотезы о связи физических величин;
  2. пользоваться динамометром;
  3. измерять силу.

Воспитательные:

1. Способствовать формированию

  1. познавательного интереса к предмету;
  2. научного мировоззрения учащихся.

2. Способствовать воспитанию чувства товарищества, коллективизма.

Развивающие:

Способствовать развитию:

  1. речи;
  2. творческого, логического мышления.

Оборудование:

1. Компьютер, мультимедийный проектор, экран.

2. Программное обеспечение:

  1. “Интерактивный мир”: Энциклопедия истории России: 862 – 1917:
    иллюстрации памятника Петру I в Санкт – Петербурге;
  2. учебное электронное издание “ФИЗИКОН”: Физика 7- 11 классы:
    фрагменты: “Подшипники”; “Роль силы трения - покоя при ходьбе”.

3. Доска магнитная, магниты

4. Рисунки – пазлы – 11 шт.

5. Пакет с экспериментальным заданием для групп – 4 шт.

6. Динамометр – 4 шт.

7. Брусок деревянный от лабораторного трибометра– 4 шт.

8. Тележка – 1 шт.

9. Сосуд с водой – 1 шт.

10. Тест – задания – 26 шт.

Ход урока

Вступление – создание эмоционального настроя.

Гаснет свет, возникает музыка, постепенно нарастающая. Одновременно на экране появляются сменяющие друг друга изображения памятника Петру I в Санкт-Петербурге. Звучат слова: “Без образа Петра Великого не почувствовать лица Петербурга. В ненастный осенний вечер, когда небо, превращенное в хаос надвигается на землю и наполняет ее своим смятением; река, стесненная гранитом стонет и мечется, всмотритесь в такую минуту в “Медного всадника” и вы почувствуете силу страстную, бурную, зовущую в неведомое. “Медный всадник – душа Петербурга!” Музыка стихает. На экране крупный план памятника “Медный всадник”.

Слово учителя: но далеко не всем известны некоторые технические подробности создания памятника великому организатору государства Российского.

Для пьедестала памятника подготовили монолитную гранитную глыбу массой более тысячи тонн! И доставили ее из деревни Лахти, что на берегу Финского залива, в Петербург. Обнаружена эта глыба была местным крестьянином Вишняковым. Глыбу называли Гром-камнем, так как в него однажды ударила молния, отбив большой осколок. Около 9 км пропутешествовал Гром-камень по суше, а потом по Неве на плотах был доставлен в Петербург. Небывалый успех русской техники того времени был даже отмечен медалью, на которой была вычеканена надпись: “ДЕРЗНОВЕНИЮ ПОДОБНО, 1770 ГОД!” (обратить внимание на тему урока).

И действительно, это был дерзновенный шаг! Как же в 18 веке, не имея ни мощных тягачей, ни подъемных кранов люди могли совершить такое чудо? Как же это было сделано?

Этап актуализации опорных знаний учащихся

Каждой из четырех групп выдана пара листов – пазлов, на обратной стороне, которых представлены примеры различных явлений.

№ группы Пазл №1 Пазл №2
1. Шайба при ударе клюшкой

увеличивает скорость

Луна, словно на привязи, обращается вокруг Земли, а Земля вместе с другими планетами обращаются вокруг Солнца
2. Пуля, попавшая в ствол дерева, останавливается Если к магниту, плавающему в воде на поплавке, приблизить другой магнит так, чтобы они не соприкасались друг с другом, то магнит на поплавке либо начнет приближаться ко второму магниту, либо оттолкнется от него, в зависимости от взаимного расположения их полюсов
3. Бедный поп
Подставил лоб:
С первого щелчка
Прыгнул поп до потолка
Созревшее яблоко отрывается от яблони и падает на землю
4. Непрямой массаж сердца Электрические заряженные тела, притягиваются или отталкиваются в зависимости от того, разноименные или одноименные их электрические заряды

ЗАДАНИЕ УЧАЩИМСЯ: выясните, что в доставшейся вам паре примеров общего

(все эти примеры убеждают нас в том, что причина ускорения – действие тел друг на друга – СИЛА - на магнитной доске появляется пазл со словом “сила”).

Слово учителя: однако, несмотря на то общее, что связывает эти примеры, следует обратить внимание и на различие между ними (силы, действующие при непосредственном соприкосновении и силы, действующие на расстоянии – на доске появляются соответствующие пазлы) < Рисунок 1>. Займемся сортировкой примеров по названному признаку. (Один из группы выходит к доске и укрепляет пазл с помощью магнита на соответствующее место).

Силы, возникающие на расстоянии, подробно были рассмотрены нами на предыдущих уроках.

Изучение нового материала

Какова сила, возникающая при непосредственном соприкосновении тел?

Для ответа на этот вопрос воспользуемся одним из важнейших инструментов физика – экспериментом.

Учащиеся в группах приступают к выполнению экспериментальных заданий в течение 7 минут. По окончании работы один из группы познакомит класс с ходом и результатами экспериментального задания.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ для группы №1.

На горизонтальном столе находится брусок. Зацепив за крючок кольцо динамометра, расположите динамометр горизонтально и потяните его с силой 0,1 Н.

1.Каков результат эксперимента (брусок находится в состоянии покоя ИЛИ брусок движется равномерно и прямолинейно)?

2.Почему (для ответа на вопрос проанализируйте силы, действующие на брусок; что вы можете сказать об этих силах)?

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ для группы №2.

На горизонтальном столе находится брусок. Зацепив за крючок кольцо динамометра, расположите динамометр горизонтально и тяните его с постоянной силой 0,2 Н.

1. Каков результат эксперимента (брусок находится в состоянии покоя ИЛИ брусок движется равномерно и прямолинейно)?

2.Почему (для ответа на вопрос проанализируйте силы, действующие на брусок; что вы можете сказать об этих силах)?

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ для группы №3.

I. На горизонтальном столе находится брусок. Зацепив за крючок кольцо динамометра, расположите динамометр горизонтально и тяните его с постоянной силой.

1) каков результат эксперимента? (брусок находится в состоянии покоя или брусок движется равномерно и прямолинейно)

2) сила тяги равна: 0,1 Н или 0,2 Н или 0,3 Н или > 0,3 Н.

II. Объясните результат экспериментального задания (для этого проанализируйте силы, действующие на брусок; что вы можете сказать об этих силах)

III. Поместите брусок на тележку и приведите с помощью динамометра брусок в равномерное прямолинейное движение. Сила тяги …: больше 0,1 Н или много больше 0,1 Н или меньше 0,1 Н или много меньше 0,1 Н.

IV. Сделайте вывод о том, что легче: катить тело или скольжением передвигать его по поверхности другого тела (волочить).

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ для группы №4.

I. На горизонтальном столе находится брусок. Зацепив за крючок кольцо динамометра, расположите динамометр горизонтально и тяните его с постоянной силой.

1) каков результат эксперимента? (брусок находится в состоянии покоя или брусок движется равномерно и прямолинейно)

2) сила тяги равна: 0,1 Н или 0,2 Н или 0,3 Н или > 0,3 Н.

II. Объясните результат экспериментального задания (для этого проанализируйте силы, действующие на брусок; что вы можете сказать об этих силах)

III. Поместите брусок на поверхность воды в сосуде. Приведите брусок с помощью динамометра в равномерное прямолинейное движение. Сила тяги …: больше 0,1 Н или много больше 0,1 Н или меньше 0,1 Н или много меньше 0,1 Н.

IV. Сделайте вывод о том, что легче: сдвинуть твердое тело, лежащее на другом твердом теле или тело в жидкости.

Проверка результатов работы групп:

Отчет 1 группы.

Ответ учащихся: На горизонтальном столе находится брусок. Зацепив за крючок кольцо динамометра, расположив динамометр горизонтально, мы потянули его с силой 0,1 Н. Брусок находится в состоянии покоя. Чтобы объяснить этот результат экспериментального задания, мы проанализировали силы, действующие на брусок. На брусок действует сила тяжести, которая уравновешивается силой реакции опоры со стороны поверхности стола. Кроме силы, действующей со стороны динамометра, на брусок действует еще какая-то сила, уравновешивающая первую.

Слово учителя: Верно! Именно эта сила – сила трения препятствует возникновению движения. Так как эта сила возникает, когда брусок еще не скользит по столу, то она называется силой трения покоя. Что такое сила трения покоя?

ЗАДАНИЕ КЛАССУ:

Среди приведенных утверждений выберете то, которое на ваш взгляд правильно и наиболее полно определяет силу трения покоя.

  1. Сила трения покоя – сила, возникающая при попытке вызвать движение одного тела по поверхности другого.
  2. Сила трения покоя – сила, возникающая при попытке вызвать движение одного тела по поверхности другого, приложенная к телу, направленная параллельно поверхности соприкосновения его с другим телом против движения и равная по модулю силе, приложенной к телу параллельно поверхности соприкосновения его с другим телом.
  3. Сила трения покоя – сила, сопутствующая любому движению.
  4. Сила трения покоя – сила, возникающая при попытке вызвать движение одного тела по поверхности другого, приложенная к телу, равная по модулю силе, приложенной к телу параллельно поверхности соприкосновения его с другим телом.

Ответ учащихся: 4 -ое утверждение правильно и наиболее полно определяет силу трения покоя. Именно в этом утверждении отражены такие характеристики силы как: точка приложения, направление и модуль (абсолютная величина силы).

Слово учителя: Верно! Во многих случаях движение, например ходьба, становится возможным только благодаря действию сил трения покоя

(ПОКАЗАТЬ ФРАГМЕНТ “Роль силы трения – покоя при ходьбе”).

Отчет 2 группы.

Ответ учащихся: На горизонтальном столе находится брусок. Зацепив за крючок кольцо динамометра, расположив динамометр горизонтально, мы тянули его с постоянной силой 0,2 Н, брусок движется равномерно и прямолинейно. Тело движется равномерно и прямолинейно и равномерно, если на него, как и в случае первой группы, не действуют другие тела или действия других тел скомпенсированы. Сила тяжести уравновешивается силой реакции опоры. Возникающая при скольжении сила трения по модулю равна приложенной силе. Если брусок скользит по столу, то на него действует уже другая сила трения – сила трения скольжения.

Слово учителя: Что такое сила трения скольжения? Сформулируйте определение силы – трения скольжения, не забывая о трех важных характеристиках силы.

Отчет 3 группы.

Ответ учащихся: Сначала брусок по горизонтальному столу, зацепив за крючок динамометра, мы тянули с постоянной силой. Она оказалась равной 0,2 Н. Затем мы поместили брусок на тележку и вновь привели с помощью динамометра брусок в равномерное прямолинейное движение. Сила, действующая со стороны динамометра меньше 0,1 Н. Следовательно, можно сделать вывод о том, что легче катить тело, чем скольжением передвигать его по поверхности другого тела (волочить). Сила трения, возникающая в этом случае, называется силой трения качения.

Слово учителя: Что такое сила трения качения? Ответ на этот вопрос вы дадите дома. Не забудьте учесть три основных характеристики силы: точка приложения, направление и модуль силы.

При качении стальных колес по стальным рельсам трение качения примерно в 100 раз меньше, чем трение скольжения. (ПОКАЗАТЬ ФРАГМЕНТ “Подшипники”).

Трение между соприкасающимися твердыми телами называют сухим трением. Все дело в том, что когда твердое тело движется, соприкасаясь с жидкостью или газом, тоже возникает сила, параллельная поверхности соприкосновения и направленная против движения, то есть против относительной скорости тела. Ее часто называют “сила жидкого трения”. Иногда ее называют также силой сопротивления. Продолжаем работу по проверке выполнения экспериментальных заданий. Слово 4 группе.

Отчет 4 группы.

Ответ учащихся: Сначала брусок по горизонтальному столу, зацепив за крючок динамометра, мы тянули с постоянной силой. Она оказалась равной 0,2 Н. Затем мы поместили брусок на поверхность воды в сосуде и вновь привели с помощью динамометра брусок в равномерное прямолинейное движение. Сила, действующая со стороны динамометра много меньше 0,1 Н. Следовательно, можно сделать вывод о том, что легче сдвинуть твердое тело в жидкости.

Слово учителя: Что такое сила жидкого трения? Ответ на этот вопрос вы дадите дома. Не забудьте учесть три основных характеристики силы: точка приложения, направление и модуль силы.

Человек вообще никогда не сдвинет с места голыми руками камень массой в сто тонн. В то же время баржу массой сто тонн, плавающую на воде, один человек, хотя и очень медленно, но все же сможет двигать. Если трение мешает, его стремятся уменьшить. Если трение помогает, то его увеличивают. Это, безусловно, касается и путешествия Гром – камня. Учитывая все рассмотренное нами, выясним, как же стало возможным перемещение Гром – камня с берега Финского залива в Санкт-Петербург?

Первичная проверка усвоения знаний

Ребята, предложите свою версию этой невиданной операции, какой не повторялось со времен перевозки в древний Рим египетских памятников.

Обсуждение вариантов идет в группах в течение трех минут. Затем учащиеся предлагают свои варианты.

Заключительное слово учителя: Смелый, остроумный проект передвижения Гром-камня дал кузнец из казенных мужиков, оставшийся, к сожалению, неизвестным. Он предложил перекатить камень на специально отлитых бронзовых шарах, заключенных в салазки. Салазки представляли собой большие бревна с выдолбленными вдоль них желобами, обитыми внутри медью. Гранитную глыбу поместили на помост из нескольких рядов плотно уложенных бревен, под которым находились желоба с шарами. Согнанные из ближайших деревень крестьяне при помощи канатов и воротов двигали камень к берегу. Несколько мужиков должны были все время смазывать шары говяжьим салом и переставлять их вперед после того, как глыба пройдет через них; 120 дней путешествовал так Гром-камень по суше – 9 км. А потом по Неве на плотах был доставлен в Петербург. Доставленный в Петербург и обработанный мастерами – каменотесами, он стал прекрасным пьедесталом памятнику Петру. (При этих словах на экране вновь появляется изображение памятника Петру 1 в Санкт-Петербурге в разных ракурсах).

Теперь, когда мы выяснили, что перемещение Гром-камня стало возможным благодаря замене силы трения скольжения силой трения качения и силой жидкого трения, когда мы убедились что вездесущие, мешающие, необходимые силы трения сопутствуют любому движению или попыткам вызвать его, мы покидаем мир сил, но ненадолго.

Однако на выходе нас ждет испытание. Возьмите листы контроля знаний и выполните предлагаемые в тесте задания. (Звучит музыка. Идет самостоятельная работа учащихся).

Самопроверка знаний

ТЕСТ

1. Именем, какого ученого названа единица измерения силы трения в Международной системе единиц (СИ)?

1) Галилей;

2) Гук;

3) Ньютон;

4) Кулон.

2. Что называется силой трения?

1) сила, возникающая при попытке вызвать движение или движении одного тела по поверхности другого, приложенная к поверхности, направленная параллельно поверхности соприкосновения его с другим телом против движения;

2) сила, возникающая при движении одного тела по поверхности другого, приложенная к телу, направлена параллельно поверхности соприкосновения его с другим телом против движения;

3) сила, возникающая при попытке вызвать движение или движении одного тела по поверхности другого, приложенная к телу, направленная параллельно поверхности соприкосновения его с другим телом в сторону движения;

4) сила, возникающая при попытке вызвать движение или движении одного тела по поверхности другого, приложенная к телу, направленная параллельно поверхности соприкосновения его с другим телом против движения.

3. “Посадил дед репку…бабка за дедку, внучка за бабку…тянут – потянут – вытянуть не могут. Прибежала мышка …Вытянули репку!” Для иллюстрации свойств, какого вида трения вы использовали бы эту сказку?

1) сила трения покоя; 2) сила трения скольжения;
3) сила трения качения; 4) сила жидкого трения.

4. Тележка с грузом движется. Какой вид трения возникает между столом и колесами?

1) сила трения покоя; 2) сила трения скольжения;
3) сила трения качения; 4) сила жидкого трения.

5. На транспортере равномерно движется ящик с грузом (без скольжения). Куда направлена сила трения покоя между лентой транспортера и ящиком, когда ящик поднимается?

1) в направлении движения ящика; 2) против движения ящика; 3) равна нулю.

6. Парашютист, масса которого 70 кг, равномерно опускается. Чему равна и куда направлена сила сопротивления воздуха, действующая на парашютиста?

1) 70 Н, вверх;

2) 700 Н, вниз;

3) 700 Н, вверх;

4) 7 Н, вверх.

Информация о домашнем задании

1. Для всех

Заполнить таблицу в помощь страница 100-104 учебника

Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский “Физика -10”

п/п

ВИД СИЛЫ ТРЕНИЯ Характеристики силы Определение силы трения
Точка приложения Направление Численное значение  
1.          
2.          
3.          
4.          

2. На выбор

Если трение вдруг исчезнет, что вы будете кричать “УРА!” или “КАРАУЛ!” Напишите сочинение на эту тему в прозе или стихах, как у вас лучше получится.

ИЛИ

Заполните таблицу:

“Злые” дела силы трения “Добрые” дела силы трения
   

Заключение

Проанализируйте, пожалуйста, “движение” своих мыслей, чувств, ощущений, которые возникали у вас в течение урока. Запишите их на листках и сдайте мне.

17.01.2008