Конспект урока Сила трения. Методы определения коэффициента трения. Физика 11 класс.

Конспект урока

Учитель: Попова Елена Александовна.

Предмет: физика.

УМК «Физика 10-11"» Г.Я. Мякишев и др., Просвещение.

Возраст учащихся: 11 класс.

Тема урока: Сила трения. Методы определения коэффициента трения.

Цель: создание условий для углубления представления учащихся о силе трения и методах определения коэффициента трения..

Задачи:

Образовательные:

• сформировать умения и навыки учащихся по теме: "Сила трения. Методы определения коэффициента трения";

• с помощью эксперимента установить от чего зависит сила трения, экспериментально определить коэффициент трения несколькими альтернативными способами.

Развивающие:

• продолжить работу над развитием умения анализировать, сравнивать, развивать внимание и наблюдательность, умение проверять себя и результат своей деятельности; развивать физическую речь, умение строить графики на основе опытных данных, умение работать с приборами; развивать умение действовать самостоятельно, выделять главное, делать выводы.

Воспитательные:

• воспитывать в учащихся умение общаться, выслушивать мнение соседа, умение вести беседу, отстаивать свою точку зрения, воспитывать аккуратность, собранность, дисциплинированность, максимальную работоспособность на уроке.

Оборудование: компьютер, интерактивная доска, приборы и материалы для демонстрационного и фронтального физического экспериментов.Содержание этапа

(заполняется педагогом)

1.

Организационный момент, включающий:

• постановку цели, которая должна быть достигнута учащимися на данном этапе урока;

• определение цели, которую педагог хочет достичь на данном этапе урока;

• описание методов организации работы учащихся на начальном этапе урока, настроя учащихся на учебную деятельность, предмет и тему урока.

- Добрый день ребята. Готовясь к сегодняшнему занятию, мне попалась в интернете интересная информация: «Когда вратарь команды "динамо" обиделся на тренера и ушел домой, мяч, посланный с другого конца поля, не докатился трех метров до линии пустых ворот. Что спасло команду "Динамо" от гола?».

(Ответ: сила трения. Она всегда болела за "Динамо")

(На слайде открывается тема урока, слайд 1)

Трение - наш друг и враг. За этими словами кроется очень многое. Много пословиц, в которых используется знание силы трения и способов ее уменьшения:

(Слайд 2)

Трение может быть полезным и вредным - эту аксиому человек освоил еще на заре цивилизации. Ведь два самых главных изобретения - колесо и добывание огня - связаны именно со стремлением уменьшить и увеличить эффекты трения. Однако понимание природы трения и законов, которым подчиняется это явление, возникло не так уж давно и, к сожалению или к счастью, еще далеко от совершенства.

(цель: организовать класс на успешную работу.)

.

2.

Опрос учащихся по заданному на дом материалу (или актуализация знаний для изучения нового учебного материала), включающий:

• определение цели, которую педагог ставит перед учащимися на данном этапе урока (какой результат должен быть достигнут учащимися;

• определение цели, которую педагог хочет достичь на данном этапе урока;

• описание методов, способствующих решению поставленной цели;

• описание критериев достижения цели данного этапа урока;

• определение возможных действий педагога в случае, если ему или учащимся не удается достичь поставленной цели;

• описание методов организации совместной деятельности учащихся с учетом особенностей класса, с которым работает педагог;

• описание методов мотивирования (стимулирования) учебной активности учащихся в ходе опроса;

• описание методов и критериев оценивания ответов учащихся в ходе опроса.

С силой трения вы уже знакомы, сегодня вы пополните и расширите свои знания по этому вопросу.

Давайте вспомним, почему возникает трение, виды прения и какова природа силы трения.

Выступление учащихся:

1.Причины возникновения трения, природа трения, виды трения.

(Презентация 1)

2. Трение в природе и технике.

(Презентация 2)

(Учащиеся подготовили обобщающий материал по данным ворпросам в форме презентации и самостоятельно его представили на уроке).

- Каков физический смысл коэффициента трения?

(Ответ: Коэффициент трения показывает какую часть от силы нормального давления составляет сила трения).

- От чего зависит сила трения?

Среди бесчисленных научных достижений и первая формулировка законов трения. Леонардо (1519) утверждал, что сила трения, возникающая при контакте тела с поверхностью другого тела, пропорциональна нагрузке (силе прижатия), направлена против направления движения и не зависит от площади контакта. Модель Леонардо была переоткрыта через 180 лет Г. Амонтоном и получила окончательную формулировку в работах Ш.О. Кулона (1781). Амонтон и Кулон ввели понятие коэффициента трения как отношения силы трения к нагрузке, придав ему значение физической константы, полностью определяющей силу трения для любой пары контактирующих материалов.

Пока скорости движения тел малы, силы трения остаются постоянными.

(учащиеся должны вспомнить ранее изученный материал, подготовиться к проведению эксперимента)

3.

Изучение нового учебного материала. Данный этап предполагает:

• постановку конкретной учебной цели перед учащимися (воспитанниками) (какой результат должен быть достигнут учащимися (воспитанниками) на данном этапе урока (занятия));

• определение цели, которую ставит перед собой педагог на данном этапе урока (занятия);

• изложение основных положений нового учебного материала, который должен быть освоен учащимися;

• описание форм и методов изложения нового учебного материала;

• описание основных форм и методов организации индивидуальной и групповой деятельности учащихся (воспитанников) с учетом особенностей класса (группы), в котором(ой) работает педагог;

• описание критериев определения уровня внимания и интереса учащихся (воспитанников) к излагаемому педагогом учебному материалу;

• описание методов мотивирования (стимулирования) учебной активности учащихся (воспитанников) в ходе освоения нового учебного материала.

- Можно ли силу трения измерить?

- Каким образом?

- Предложите метод измерения силы трения.

- Какие приборы вам для этого потребуются? Предлагаю выбрать самим необходимое оборудование.

(Приборы и материалы: трибометр, состоящий из деревянного бруска с тремя отверстиями и деревянной линейки, школьный динамометр, набор грузов по механике, амперметр, вольтметр, линейки, весы, динамометры демонстрационные, пружины, термометры…… )

- Если положить на горизонтальную поверхность брусок и подействовать на него с достаточной силой в горизонтальном направлении, то брусок начнет двигаться.

Чтобы брусок двигался равномерно и прямолинейно, нужно, чтобы модуль силы тяги был равен модулю силы трения.

На этом основан метод измерения силы трения.

Обратить внимание на силу трения покоя.

Слайд 3)

Фронтальный эксперимент.

(работа в парах)

- Воспользовавшись данным методом, предлагаю вам измерить силу трения.

Задание1 . Определить зависимость силы трения от массы тела.

1. Определите массу бруска и груза из набора.

2. Зацепив крючок динамометра за крючок бруска, приведите их в равномерное движение по линейке (или поверхности стола), измерьте силу тяги. Заметим, что во время движения бруска указатель динамометра колеблется, поэтому за результат измерения принимают среднее значение положения указателя между его крайними отклонениями. Результат измерения занесите в таблицу.

3. Нагружая брусок одним, двумя и тремя грузами, измерьте в каждом случае силу трения. Данные занесите в таблицу.

Испытуемое

тело

Масса m, кг

Сила тяжести F, Н

Сила реакции опоры N, Н

Сила трения F, Н

Брусок

Брусок с одним грузом

Брусок с двумя грузами

Брусок с тремя грузами

Задание 2. Определить коэффициент трения

По экспериментальным точкам постройте график зависимости силы трения от силы реакции опоры (силы нормального давления).

Эта зависимость _________________.

Так как неизбежен разброс экспериментальных точек, то график зависимости силы F от силы реакции опоры (прямая, проходящая через начало координат) надо построить так, чтобы он проходил по возможности ближе ко всем экспериментальным точкам.

График F(N). µ = F/N

Сделайте вывод: µ =____0,23____

(бланк результатов выдается на парту)

(Учитель использует интерактивную доску при построении графика, иллюстрируя метод средних значений). ( Слайд 4)

4.

Закрепление учебного материала, предполагающее:

• постановку конкретной учебной цели перед учащимися (воспитанниками) (какой результат должен быть достигнут учащимися (воспитанниками) на данном этапе урока (занятия);

• определение цели, которую ставит перед собой педагог на данном этапе урока (занятия);

• описание форм и методов достижения поставленной цели в ходе закрепления нового учебного материала с учетом индивидуальных особенностей учащихся (воспитанников), с которыми работает педагог;

• описание критериев, позволяющих определить степень усвоения учащимися (воспитанниками) нового учебного материала;

• описание возможных путей и методов реагирования на ситуации, когда педагог определяет, что часть учащихся (воспитанников) не освоила новый учебный материал.

- Мы экспериментально определили коэффициент трения дерева по дереву, используя равномерное прямолинейное движение бруска, при котором модуль силы тяги был равен модулю силы трения.

Есть ли еще способы определения коэффициента трения?

У групп было домашнее задание - найти и исследовать новый, ранее незнакомый метод определения коэффициента трения.

Представители групп возьмите необходимое вам оборудование, проведите эксперимент и получите результат, с которым потом нас всех познакомите.

Выступления групп. (работа по группам)

• 1 группа «Метод моментов». (Слайд 5)

1. В чем суть метода?

2. Какие законы и закономерности лежат в основе данного метода?

3. Приложите силу F, под действием которой опрокидывается брусок.

4. Найдите экспериментально минимальную высоту, при которой опрокидывается брусок - h.

5. Измерить ширину бруска - а.

6. Выведите данную формулу µ =

7. Найти коэффициент трения µ по формуле µ =

• 2 группа «Метод равновесия на наклонной плоскости». (Слайд 6)

1. В чем суть метода?

2. Какие законы и закономерности лежат в основе данного метода?

3. Изменяя угол наклонной плоскости, можно найти такой угол, при котором брусок начинает скользить равномерно. То есть, если остановить брусок, то он останавливается, если подтолкнуть, движется равномерно. Фиксируем данный угол, измеряем высоту наклонной плоскости и длину.

4. Выведите данную формулу µ = tg α = и найдите коэффициент трения.

• 3 группа «Энергетический метод /метод спуска». (Слайд 7)

1. В чем суть метода?

2. Какие законы и закономерности лежат в основе данного метода?

3. Зная высоту горки h, измеряем расстояние l, прошедшее бруском после спуска до остановки.

4. Выведите данную формулу µ =

• 4 группа «Энергетический метод». (Слайд 8)

1. В чем суть метода?

2. Какие законы и закономерности лежат в основе данного метода?

3. x - удлинение пружины динамометра, l - расстояние, прошедшее бруском при сжатии пружины.

Силу тяжести бруска F_т = mg можно определить, взвешивая его с помощью динамометра.

mg = kL₀ - используя данное равенство, выражаем k - коэффициент жесткости пружины.

4. Выведите данную формулу µ =

(Учащиеся описывают метод определения коэффициента трения, проводят эксперимент, обрабатывают результаты, используя интерактивную доску, и делают выводы).

- Итак, мы с вами повторили силу трения, вспомним почему возникает трение, виды прения и какова природа силы трения. Экспериментально определили коэффициент трения несколькими методами, используя законы динамики, статики и закон сохранения энергии. Эти знания вы можете использовать при решении задач, когда , зная коэффициент трения необходимо, например, найти путь, который пройдет тело при спуске с горки или угол, при котором тело находится в равновесии на наклонной плоскости, т.е. задачи, обратные которым мы сегодня решали.

5.

Задание на дом, включающее:

• постановку цели самостоятельной работы для учащихся (воспитанников) (что должны сделать учащиеся (воспитанники) в ходе выполнения домашнего задания);

• определение цели, которую хочет достичь педагог, давая задание на дом;

• определение и разъяснение учащимся (воспитанникам) технологии успешного выполнения домашнего задания.

Предлагаю решить следующие задачи:

1. Известно, что трение качения меньше трения скольжения. Тем не менее на роликовых коньках зимой по льду труднее перемещаться, чем на обычных. Почему?

2. Почему коньки и сани хорошо скользят по льду? Почему в сильные морозы это скольжение ухудшается? Исследовать, как влияет понижение температуры на трение.

3. Из рассказов членов экипажа космического корабля «Аполлон-12» Ч. Конрада и А. Бина следует, что по Луне ходить легко, однако они часто теряли равновесие и могли упасть. Объясните это явление.

Форма решения задач - презентация, эссе, творческий отчет.

(Закрепить знания умения и навыки полученные на данном уроке)

(Поддержание стабильного интереса к предмету, воспитание ответственности и дисциплины)

-Урок окончен, спасибо!