Проект на тему - Сила тертя за та проти

Розділи: Фізика

Одна із проблем сучасної школи – зниження інтересу до фізики. Я запитала себе: Якими засобами може скористатися вчитель, щоб сформувати в учнів позитивне ставлення до предмета, викликати в них пізнавальний інтерес до знань? Можна запропонувати таку схему виховання у школярів захоплення навчальним предметом: від цікавості до подиву, від нього до активної допитливості та прагнення дізнатися, від них до міцного знання та наукового пошуку.

Новизна, безпосередній інтерес та емоційна привабливість викликають насамперед мимовільну увагу. У свою чергу мимовільну увагу викликає мимовільне запам'ятовування. Кожен учитель добре знає, що при перевірці домашнього завдання учень, відповідаючи на поставлене запитання, починає з опису досвіду, який він бачив на попередньому уроці. Зорові образи демонстраційних дослідів зберігаються у пам'яті та виконують функцію орієнтирів, опор, виходячи з яких відновлюється решта вивченого навчального матеріалу.

Я повністю згодна з психологами, які відзначають, що складний зоровий матеріал запам'ятовується краще, ніж його опис. Тому демонстрація дослідів запам'ятовується пам'яттю учнів значно краще, ніж розповідь вчителя про фізичні досліди.

Однак учні, згадуючи демонстраційні досліди, вносять у свій опис зміни, які обумовлені не тільки забуванням деяких деталей, а й перетворенням опису у форму, більш легку для розуміння. Згадуючи, учні виділяють деталі дослідів, які видаються їм найбільш значущими та цікавими. Усе це свідчить у тому, що пригадування не простим відтворенням, а конструктивним процесом.

Таким чином, я вважаю, що демонстрація дослідів розвиває увагу і пам'ять учнів на стадії емпіричного пізнання явищ, що вивчаються, і закономірностей.

У цьому пропонується використовувати ефектні досліди, оскільки в учнів виникає як живий інтерес до демонстрації явища, а й бурхливе обговорення розгадки явища (проблемна ситуація). Таким чином, при показі ефектного досвіду ми вбиваємо відразу двох зайців: демонструємо фізичне явище і створюємо проблемну ситуацію. А як "побічний ефект" пробуджуємо інтерес до предмета. Тому характер і форма організації навчально-пізнавальної діяльності учнів: проблемно – пошуковий, дослідницький та репродуктивний характер діяльності дозволяє здійснити комплексне застосування знань учнів.

Я як учитель разом із учнями ставила цілі:

Освітня: систематизація знань на тему “Сила тертя”: знати природу сили тертя, формувати вміння розрізняти види тертя; порівнювати їх у різних практичних ситуаціях; обґрунтовувати необхідність збільшення та зменшення сили тертя; формувати в хлопців уміння здійснювати самоконтроль з допомогою конкретних питань та використання дидактичного матеріалу.

Розвиваюча: удосконалювати навички самостійної роботи, активізувати мислення школярів, уміння самостійно формулювати висновки, розвивати мову. Розвиток творчих здібностей з урахуванням практичної роботи. Відпрацювання практичних навичок у роботі з фізичним обладнанням.

Виховна: розвиток почуття взаєморозуміння та взаємодопомоги у процесі спільного виконання експериментального завдання; розвиток мотивації вивчення фізики, використовуючи різноманітні прийоми діяльності, повідомляючи цікаві відомості.

У ході такого видудіяльності в учнів формуються здібності до структурування та систематизації досліджуваного предметного змісту. Висвітлення теми супроводжується демонстрацією презентації з подальшим обговоренням та поясненням явищ, що відбуваються через наявність сили тертя. Демонструються способи зміни сили тертя практично. Учні мають можливість аналізувати те, що відбувається, і робити висновки.

Поряд з цим відбувається розвиток метапредметних УУД: комунікативні – висловлювати з достатньою повнотою повнотою і точністю свої думки, добувати недостатню інформацію за допомогою питань; регулятивні - усвідомлювати самого себе як рушійну силу свого навчання, свою здатність до подолання перешкод та самокорекції, складати план розв'язання задачі, самостійно виправляти помилки; пізнавальні – вміти створювати моделі для вирішення навчальних та пізнавальних завдань, виділяти та класифікувати суттєві характеристики об'єкта. А також плануються особистісні результати: формування цілісного світогляду, що відповідає сучасному рівню розвитку науки і суспільної практики.

Мета:

ознайомити з видами сили тертя;
з'ясувати від чого залежить сила тертя

Завдання:

визначити значення сили тертя у повсякденному житті, природі.

Тертя - явище, що супроводжує нас з дитинства, на кожному кроці, а потім стало таким звичним і таким непомітним.

Сила тертя у казках: “Колобок” (сила тертя кочення), “Ріпка” (сила тертя спокою), “Ведмежа гірка” (сила тертя ковзання), “Царівна жаба” (сила тертя кочення).

Тертя – одне із видів взаємодії тел. Воно виникає при зіткненні двох тіл. Тертя, як і всі інші види взаємодії, підпорядковується третьому закону Ньютона: якщо наодне з тіл діє сила тертя, то така сама за модулем, але спрямована в протилежний бік сила діє і на друге тіло.

Види сили тертя: Fтр.качення, Fтр.ковзання, Fтр.спокою, але можлива заміна одного виду тертя іншим (Fтр.ковзання на Fтр.качення). За допомогою бруска, динамометра та двох олівців можна продемонструвати, що Fтр.ковзання більше, ніж Fтр.качення.

Залежність сили тертя від деяких показників демонструють такі досліди:

- за допомогою динамометра, бруска та набору вантажів показуємо, що сила тертя залежить від сили нормального тиску;

- на місце гладкої поверхні кладемо шорсткий аркуш паперу (сила тертя залежить від матеріалу);

- усуваємо пластилін з поверхні, вимірюємо при цьому силу тертя до та після;

- використовуємо мастило, що веде до зменшення сили тертя;

- сила тертя майже залежить від площі опори.

Сила тертя має свої плюси і, на жаль, мінуси. У тому випадку, коли воно корисне – намагаються збільшити. Якщо шкідливо - намагаються зменшити (використання мастила, підшипників, які зменшують силу тертя у 20-30 разів).

Ось кілька прикладів. Мелодія, що походить від скрипки існує за рахунок того, що смичок призводить до коливання струни. Струна під смичком завжди рухається повільніше, ніж змичок. Коли струна рухається назустріч смичку, сила тертя ковзання гальмує струну, сповільнюючи її рух. А коли смичок рухається у напрямку струни, то сила тертя ковзання навпаки "тягне" струну за собою, не даючи їй відставати. Коли взимку на дорогах утворюється лід, то велика ймовірність аварій, також пішоходи можуть отримати травми на замерзлих стежках. Щоб цього уникнути, можна насипати пісок на дорогу, тим самим збільшивши силу тертя.Користь сили тертя кочення в тому, що колесо, що котиться, трохи вдавлюється в дорогу, і перед ним утворюється невеликий горбок, який доводиться долати. Так відбувається рух. В 1779 французький фізик Кулон встановив, від чого залежить максимальна сила тертя спокою. Чим важча книга, що лежить на столі, чим сильніша вона притискається до столу, тим важче її зрушити. Саме за рахунок тертя спокою все залишається на своїх місцях: шнурки не розв'язуються, цвях тримається у стіні, шафа стоїть на своєму місці. Можна зробити висновки про плюси сили тертя. Завдяки цій силі ми можемо стояти чи рухатися вперед, уповільнювати чи прискорювати рух окремих тіл.

Але поряд із плюсами є ще й мінуси. Людина будь-коли зможе винайти вічний двигун, т.к. згодом будь-який рух припиниться через силу тертя і доводиться час від часу цей рух зберігати - впливати на нього. Тертя не тільки гальмо для руху, це ще й головна причина зношування технічних пристроїв - проблема, з якою людина зіткнулася на зорі цивілізації.

Леонардо де Вінчі займався багатьма питаннями деталей машин, тертя та зносу. Сила тертя спрямована в протилежний від прикладеної сили бік, і це призводить до здійснення великої роботи.

Основною характеристикою тертя є коефіцієнт тертя "мю", який визначається матеріалами, з яких виготовляють поверхні тіл, що взаємодіють.

У багатьох рослин тертя грає позитивну роль. Наприклад, ліани, хміль, горох, боби та ін. кучеряві рослини завдяки тертю можуть чіплятися за опори, утримуються на них і тягнуться до світла. Між опорою і стеблом з'являється велика сила тертя, т.к. стебла щільно прилягають до опори. У рослин, що мають коренеплоди, такі, як морква, буряк, силатертя об ґрунт сприяє утриманню їх у ґрунті. Зі зростанням коренеплоду тиск навколишньої землі на нього збільшується, і сила тертя теж зростає. Тому так важко витягнути із землі велику ріпу, буряк. Таким рослинам, як реп'ях, тертя допомагає поширювати насіння, що має колючки з невеликими гачками на кінцях. Ці колючки зачіплюються за шерсть тварин і разом із ними переміщаються. Насіння ж гороху, горіха, завдяки своїй кулястій формі і малому тертю кочення, легко переміщаються самі.

Організми багатьох живих істот пристосувалися до тертя, навчилися його зменшувати чи збільшувати. Тіло риб мають обтічну форму і вкрите слизом, що дозволяє розвивати при плаванні велику швидкість. Щетинний покрив моржів, тюленів, морських левів допомагає їм пересуватися суходолом і крижинами. Щоб збільшити зчеплення з ґрунтом, стовбурами дерев, на кінцівках тварин є цілий ряд пристосувань: пазурі, гострі краї копит, підковні шипи, тіло плазунів покрите горбками та лусочками. Дія органів хапання (хапальні органи жуків, клешні раку; передні кінцівки та хвіст деяких порід мавп; хобот слона) теж пов'язане з тертям. У багатьох живих організмів існують пристосування, завдяки яким тертя виходить невеликим під час руху в одному напрямку і різко збільшується при русі у зворотному напрямку. Це, наприклад, шерсть і лусочки, що ростуть похило до поверхні шкіри. На цьому принципі ґрунтується рух дощового хробака. Водяний жук-вертячка швидко гасає на поверхні води. Швидкості пересування він зобов'язаний жировому мастилу, що покриває тіло, яка значно зменшує тертя про воду.

Кістки тварин та людини у місцях їх рухомого зчленування мають дуже гладку поверхню, а внутрішня оболонка порожнинисуглоба виділяє спеціальну рідину, яка є суглобовим “мастилом”. При ковтанні їжі та її русі стравоходом тертя зменшується за рахунок попереднього дроблення та пережовування їжі, а також змочування її слиною. При дії органів руху у тварин і людини тертя проявляється як корисна сила.

Прислів'я та приказки про силу тертя, сказані людьми та взяті з життєвого досвіду:

Скрипить, як незмазаний віз.
Від того воза заспівала, що давно дьогтю не їла.
Проти вовни не гладять.
Пройшло діло як по маслу.
Добре змастив – добре поїхав.
Живе як сир у маслі.
Де скрипить, там і мажуть
Чи не терта стріла в бік йде.
Плуг від роботи блищить.
Три, три – буде дірка.

Досліди, що демонструють силу тертя:

Досвід №1. Обертання сирого та вареного яйця. Варене яйце обертається швидше. У сирому яйці його жовток і білок намагаються зберегти нерухомий стан (у цьому проявляється їхня інерція) і своїм тертям про шкаралупу гальмують його обертання.

Досвід №2. Розвести в маленькій баночці марганцівку до темно-фіолетового кольору. Налити в іншу банку просту воду. Потім набрати піпеткою розчин марганцівки і капнути в банку з висоти 1-2 сантиметри від поверхні води. Кінчик піпетки не повинен вагатися. Руки повинні спиратися на лікті. Крапля, впавши у воду, перетворюється на кільце правильної форми, яке опускатиметься на дно банки, збільшуючись у розмірі. Це пояснюється тим, що коли крапля впала у воду, вона, зустрівши опір, розплющилася. Під час руху її вниз внаслідок тертя про воду її краї загорнулися. Вийшло вихрове кільце у вигляді бублика, що обертається навколо своєї кільцевої осі.

Досвід №3. Покласти на книгушестигранний олівець паралельно до її корінця. Повільно піднімати верхній край книги доти, доки олівець не почне ковзати вниз. Ледве зменшити нахил книги і закріпити її в течому положенні, підклавши під неї щось. Тепер олівець, якщо його знову покласти на книгу, не з'їжджатиме. Його утримує дома сила тертя спокою. Достатньо клацнути пальцем по книзі, сила тертя спокою ослабне, і олівець поповзе вниз.

Французький фізик Гільйом про роль сили тертя: “Усім нам траплялося виходити в ожеледицю; скільки зусиль варто було нам утримуватися від падіння, скільки смішних рухів доводилося нам зробити, щоб устояти! Це змушує нас визнати, що зазвичай земля, якою ми ходимо, має дорогоцінну властивість, завдяки якій ми зберігаємо рівновагу без особливих зусиль. Та сама думка виникає в нас, коли ми їдемо на велосипеді слизькою бруківкою, або коли кінь ковзає асфальтом і падає. Вивчаючи подібні явища, ми приходимо до відкриття наслідків, до яких призводить тертя. Інженери прагнуть його усунути в машинах і добре роблять. Однак, це правильно лише у вузькій спеціальній галузі. У всіх інших випадках ми повинні бути вдячні тертю: воно дає нам можливість ходити, сидіти і працювати без побоювання, що книги та чорнильниця впадуть на підлогу, що стіл ковзатиме, доки не впереться в кут, а перо вислизне з пальців”.