Сила трения - Взаимодействие тел

Цели урока: познакомить учащихся с силой трения; закрепить полученные знания о силах в природе.

Оборудование: динамометр; 2-3 деревянных бруска разной массы; тележка; набор грузов; песок.

Демонстрации:

1. Силы трения покоя, скольжения, вязкое трение.

2. Сравнение сил трения скольжения и качения.

3. Зависимость силы трения от веса тела.

Ход урока

I. Проверка домашнего задания. Повторение пройденного

При проверке домашнего задания можно двум ученикам задать вопросы по пройденному материалу, например:

— Какой прибор измеряет силу?

— Опишите устройство динамометра.

— Что называется весом тела?

— Как можно рассчитать вес тела?

— Чем отличается сила тяжести от веса тела?

II. Изучение нового материала

Объясняя новый материал, продемонстрируйте опыт перемещения бруска по опоре при помощи динамометра с постоянной скоростью. Данный опыт помогает прийти к пониманию возникновения новой силы, которая препятствует движению тел.

Сила, возникающая при взаимодействии поверхности одного тела с поверхностью другого, когда тела неподвижны, либо перемещаются относительно друг друга, называется силой трения.

О силе трения знают все. Всем известно как трудно ехать на несмазанном велосипеде или тащить санки по посыпанной песком дорожке. Значит, трение препятствует движению.

Продемонстрируйте непосредственно на парте, что трение препятствует движению (используйте имеющиеся у вас предметы).

Трение нужно преодолевать, чтобы поддерживать движение. Кто безоговорочно рад сопротивлению среды? (парашютисты) Но разве трение только препятствует движению? Совершенно очевидно, что без трения буквально и шага не сделаешь. Трение удерживает все стоящие на столе и на полу предметы. Так вредно оно или полезно? В отношении Природы подобные вопросы неуместны. Трение есть, и этим нужно считаться. Когда же оно возникает? Трение возникает при соприкосновении поверхностей взаимодействующих тел (шкаф и пол).

Существуют различные виды сухого трения:

1. Трение 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. При движении резинового бруска по бетону, она составляет 0,6—0,7 часть от веса тела.

2. Трение скольжения

Когда тело начинает двигаться по опоре, возникает сила трения скольжения, направленная в сторону, противоположную движению.

Причина возникновения силы трения — межмолекулярное притяжение, действующее в месте контакта трущихся тел.

От чего же зависит величина силы трения? От шероховатости трущихся тел; от материала, из которого изготовлены тела. Чтобы уменьшить трение, на гладкие поверхности трущихся тел наносят жидкую смазку.

Ученики уже знакомы с основами строения веществ, остановитесь подробнее на такой причине возникновения трения, как взаимное притяжение молекул соприкасающихся тел.

Проведите опыт с гладкими, хорошо притертыми стеклянными пластинками, перемещая их друг относительно друга.

Почему между гладкими пластинами, не имеющими шероховатостей, возникает большая сила трения? 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.

На примере демонстрации движения брусков разной массы, можно показать, что сила трения тем больше, чем больше вес тела.

3. Трение качения

Когда необходимо уменьшить трение, то трение скольжения заменяют трением качения. Оно намного меньше трения скольжения.

Трение качения обусловлено преодолением колесом впадины, которая возникает при давлении тела на опору.

При движении твердых тел в жидкостях возникает сила вязкого трения.

Величина вязкого трения зависит от формы тела, рода жидкости и скорости движения тела.

В технике часто для уменьшения сил сухого трения наносят смазку, или заменяют трение скольжения трением качения (применяют подшипники).

Объясните эксперимент. Возьмите линейку и положите ее горизонтально на указательные пальцы рук. Не торопясь, перемещайте пальцы к центру линейки. Почему линейка двигается то по одному пальцу, то по другому.

Домашнее задание

§ 31-32; вопросы к параграфу; задачи №№ 422-426.

Задачи на смекалку:

1. На столе лежит стопка книг. Что легче: вытянуть нижнюю книгу, придерживая (не приподнимая!) остальные, или привести в движение всю стопку, потянув за нижнюю книжку?

2. К стенке дома прислонена лестница. Человек поднимается по лестнице. В некоторый момент времени концы лестницы начинают соскальзывать вдоль стенки дома. Почему это может произойти?

Домашние опыты с катушкой ниток

1. Возьмите обычную катушку ниток и размотайте ее на 30—40 см.

2. Взявшись за конец нити, потяните катушку на себя под очень небольшим углом к горизонтальной поверхности (см. рис. а). Катушка послушно «поползет» к вам.

3. Чуть увеличьте угол между ниткой и горизонталью и повторите опыт. Изменилось ли что-нибудь?

4. Повторите опыт несколько раз, увеличивая угол направления прикладываемой силы. Наступит момент, когда катушка перестанет катиться к вам, остановится и далее покатится в обратную сторону, разматывая нить (см. рис. б).

5. Попытайтесь объяснить полученный эффект.

Дополнительный материал

Трение скольжения и трение качения

Если сравнивать силы, которые приходится преодолевать, заставляя тело скользить и катиться, то разница получается очень внушительная - в несколько десятков раз. Неудивительно, что трение качения «победило» трение скольжения. Недаром человечество уже очень давно перешло на колесный транспорт.

Но замена полозьев колесами еще не была полной победой над трением скольжения — ведь колесо насажано на ось. На первый взгляд невозможно избежать трения осей о подшипники. На протяжении веков люди старались уменьшить трение скольжения в подшипниках различными смазками. Это уменьшало трение в 8—10 раз, но все же иногда и этого было недостаточно.

Только в конце 19 века возникла замечательная идея заменить в подшипниках трение скольжения трением качения. Эту замену осуществляет шариковый подшипник. Между осью и втулкой поместили шарики, заменив, таким образом, трение скольжения трением качения.

Роль подшипников качения в современной технике трудно переоценить. Их делают с шариками, с цилиндрическими роликами, с коническими роликами. Существуют шариковые подшипники размером в миллиметр; некоторые подшипники для больших машин весят более тонны.

На железной дороге

18 августа 1851 года император Николай 1 совершил первую поездку из Петербурга в Москву по железной дороге. Императорский поезд был готов к отправлению в 4 утра. Начальник строительства дороги, генерал Клейнмихель, чтобы подчеркнуть особенную торжественность события, приказал первую версту железнодорожного полотна покрасить белой масляной краской. Это красиво и подчеркивало то обстоятельство, что императорский поезд первым пройдет по нетронутой белизне уходящих вдаль рельсов. Однако Клейнмихель не учел одного обстоятельства... Он забыл о смазочном действий масляной краски, уменьшающем трение — паровоз буксовал. А что было дальше? Жандармы, подобрав полы шинелей, бежали эту версту перед поездом и посыпали песком покрашенные рельсы. Зачем?