Сила трения покоя

Сила трения покоя
План урока.
Тема урока: Силы сопротивления движения. Сила трения покоя.
Тип урока: Комбинированный.
Вид урока: Смешанный.
Цели урока:
1.Развивающая: Развитие умений решать задачи .
2.Обучающая: Обеспечить формирование понятий сил сопротивления
движения и силы трения покоя.
3.Воспитывающая:
Формирование
диалектико–материалестического
мировоззрения.
Ведущая идея урока: Сила трения покоя всегда направлена
параллельно поверхности соприкосновения двух тел и
противоположная силе, которая стремится вывести тело из
состояния покоя.
Этапы урока:
1.Организационный момент (1-2 мин.).
2.Проверка домашнего задания (5-7 мин).
3.Актуализация опорных знаний (3-5 мин.)
4.Изучение нового материала (10-15 мин.).
5.Закрепление изученного материала (10 мин.).
6.Организация домашней работы учащихся (2-3 мин.)
7.Подведение итогов урока (2-3 мин.).
Методы
обучения:
беседа,
демонстрационный
иллюстративный метод, решение задач.
ТСО, демонстрации
демонстрация, чертежи.
и
оборудование:
учебник,
эксперимент,
сборник
задач,
План–конспект урока.
1.Организационный момент.
Здравствуйте, ребята! Сегодня на уроке мы познакомимся с силами
сопротивления движения и силой трения покоя.
2.Проверка домашнего задания.
А начнем мы наш урок с проверки домашнего задания. На прошлом
уроке вы изучали закон Гука. А теперь мы посмотрим, как вы усвоили этот
учебный материал. Для этого мы проведем физический диктант.
Физический диктант.
1.Записать закон Гука формулой и словами
( Fyпр  k l . Сила упругости возникающая при деформации тела прямо
пропорциональна величине абсолютного удлинения.).
2.Что называют коэффициентом пропорциональности k? В чем он
измеряется? (Жесткость,Н/м.)
3.Какая величина показывает, на какую часть изменяется каждая единица
первоначальной длины тела? Запишите ее формулу. (Относительное
удлинение или деформация,   l .).
l0
4.Что такое механическое напряжение? (Механическое напряжение
характеризует силу упругости, которая возникает в единичном сечении тела.)
Fупр
5.Запишите формулу механического напряжения. (  
)
S
6.В чем измеряется механическое напряжение? (Н/м, Па.)
7.Что характеризует деформируемый образец? (Жесткость.)
8.Что характеризует модуль Юнга (упругости)? (Материал, из которого
изготовлен предмет.)
9.Запишите формулу для жесткости, когда она определяется материалом
образца и его начальными размерами. ( к 
ЕS
l0 )
Ребята сдают работы.
3.Актуализация опорных знаний.
Давайте, вспомним, что такое сила?
Какие силы вы знаете?
Что вы знаете о трении?
Какие примеры трения вы можете привести?
Трение встречается практически на каждом шагу, без него и шага не
сделаешь: держу карандаш в руке – трение, пишу эту фразу – трение (а перо
поскрипывает!); стоят на столе разные предметы, не соскальзывают – трение;
гвозди держат полку с книгами, не выползают из стены – трение и т.д..
Давайте, вспомним, как возникает сила трения?
Сейчас мы познакомимся с тем, как сила трения направлена, как она
действует на тела со стороны опоры.
4.Изучение нового материала.
На практике все силы сопротивления движения делятся на силы сухого
трения (покоя, скольжения, качения), которые возникают при
взаимодействии твердых тел, которые соприкасаются одно с другим, и силы
вязкого трения, которые проявляются при движении тела в жидкости или
газе.
А теперь на опыте рассмотрим, как проявляются и от чего зависят сила
трения покоя.
К бруску, который лежит на горизонтальной поверхности, прикрепим
динамометр, на который будем действовать в горизонтальном направлении.
Потянем слегка за динамометр так, чтобы брусок оставался в покое. Отметим
показания прибора. Сделаем рисунок нашего опыта и определим
направление сил.
Какие силы действуют на брусок? (Сила тяжести, упругости, трения.)
Как действует сила тяжести? (вертикально вниз) Как направлена сила
упругости? (вертикально вверх) Куда будет направлена сила, приложенная к
динамометру? (Горизонтально, в сторону движения динамометра. В нашем
случае вправо.)
Поскольку брусок находится в покое, то по второму закону Ньютона
векторная сумма всех сил равна нулю.
Сила тяжести уравновешивается силой упругости строго в вертикальном
направлении.
Значит, и в горизонтальном направлении воздействие динамометра на брусок
должно быть скомпенсировано какой-либо силой. Как вы думаете, какой?
Почему возникает сила трения покоя? (При всяком движении одного тела по
поверхности другого, или при попытке к такому движению возникает сила
трения. Она направлена против движения (или против возможного
движения).
Под микроскопом на поверхности любого твердого тела хорошо видны
различные выступы и впадины.
Неровности поверхностей, которые соприкасаются, цепляются одна за
другую, деформируются и мешают относительному перемещению тел. Кроме
этого, расстояние между молекулами, расположенными на выступах
поверхностей, которые соприкасаются, маленькая, поэтому возможно
электромагнитное взаимодействие молекул.
Все эти сложные взаимодействия в механике характеризуются силой
трения покоя.
Как вы думаете, уменьшится ли сила трения покоя, если отшлифовать
поверхности тел? Сила трения покоя уменьшится, но только до
определенной степени шлифования, а при дальнейшей обработке сила трения
покоя возрастает, Это происходит потому, что по мере сглаживания
неровностей поверхностей, которые соприкасаются, в значительной степени
увеличивается число межмолекулярных взаимодействий.
Будем постепенно увеличивать силу воздействия. Как вы думаете,
показания динамометра будут изменяться или нет? Каким образом? Тело
еще находится в покое, значит, и сила трения покоя возрастает. В этом
главная особенность силы трения покоя.
Сила трения покоя равная по модулю и направлена
противоположно силе, приложенной к телу, которое находится в покое,
параллельно поверхности соприкосновения его с другим телом:
Fтр   F
Как вы думаете, что будет происходить, если увеличивать
действующую силу?
Если еще увеличить действующую силу, то при определенном показании
динамометра тело начнет двигаться. Это значит, что существует
определенная максимальная сила трения покоя и действующая сила должна
ее превысить, чтобы тело обрело ускорение.
Вы знаете, что наиболее трудно на практике сдвинуть с места тяжелые
предметы. Давайте узнаем, почему это так.
Поставим на брусок дополнительный груз и измерим максимальную
силу трения покоя. Ее числовое значение увеличивается.
Как изменится величина силы трения покоя, если добавить еще один
груз?
Снимем с бруска грузы и подействуем на него дополнительной силой
вертикально вниз.
Сила трения покоя тоже увеличивается.
Ребята, как можно объяснить эти опыты? При добавлении грузов и
воздействии вертикальной силы увеличилась сила давления бруска на опору.
Опыт показывает, что модуль максимальной силы трения покоя прямо
пропорционален модулю силы давления на опору:
Fтр0  0 Fд ,
где 0 - коэффициент трения покоя, Fд - модуль силы нормального
давления тела на опору.
Коэффициент трения покоя зависит от строения предметов, из которых
изготовлены тела, которые соприкасаются, и степени обработки их
поверхностей.
Сила трения покоя всегда направлена параллельно поверхности
соприкосновения двух тел и противоположная силе, которая стремится
вывести тело из состояния покоя.
На основании этого сила трения покоя удерживает тело, которое лежит
на наклонной плоскости,
а также брусок, который прижат к вертикальной стене.
Чем тяжелее брусок, тем больше должна быть сила трения покоя, чтобы
уравновесить его силу тяжести. Поэтому тяжелый брусок приходится
прижимать к стене со значительной по модулю силой.
По третьему закону Ньютона Fт   N , где
N-
сила нормальной
реакции опоры, которая действует на тело. Поскольку Fт  N , то часто
используют формулу:
Fтр0  0 N .
Как вы думаете, всегда ли сила трения покоя препятствует движению?
Во многих случаях сила трения покоя содействует движению. Например,
цаглина, которая неподвижно лежит на ленте транспортера, двигается вместе
с ней потому, что на цаглину действует сила трения покоя.
Ведущее колесо автомобиля, если не пробуксовывает, воздействует на
опору против направления движения с силой Fтр0 .
По третьему закону Ньютона со стороны опоры на него действует сила
 0 , которая вызывает движение:
трения покоя Fтр
 0   Fтр
о.
Fтр
Таким образом, сила трения покоя всегда направлена параллельно
поверхности соприкосновения двух тел и противоположная силе,
которая стремится вывести тело из состояния покоя.
Модуль силы трения покоя может быть разным и в данный момент равен
модулю силы, которая стремится вывести тело из состояния покоя.
Максимальная сила трения покоя, которая действует на тело со стороны
опоры, прямо пропорционально силе нормального давления тела на данную
опору.
5.Закрепление изученного материала.
Какие силы сопротивления движения вы знаете?
Давайте, еще раз вспомним, когда возникает сила трения покоя?
Как направлена сила трения покоя?
А сейчас мы с вами будем решать следующие задачи.
Задача.1.
На стол, который стоит в комнате, действуют горизонтальной силой
10Н. Чему равна сила трения покоя? (10Н)
Задача.2.
С какой минимальной силой, направленной горизонтально, нужно
прижать плоский брусок к стене, чтобы он не соскользнул вниз? Масса
бруска m  5кг . Коэффициент трения между стеной и бруском   0, 4 .
Дано:
Решение:
m  5кг
  0, 4
N ?
F  N
N
F
N
5  9,8
 122,5 Н .
0, 4


mg

Ответ: чтобы плоский брусок не соскользнул вниз, его нужно прижать к
стене с силой равной 122,5Н, направленной горизонтально.
Ребята, с какую силу мы изучали сегодня на уроке?
Как направлена сила трения покоя? (сила трения покоя всегда
направлена параллельно поверхности соприкосновения двух тел и
противоположная силе, которая стремится вывести тело из состояния
покоя.)
Каким может быть модуль силы трения покоя?
Что можно сказать о максимальной силе трения покоя?
От чего зависит коэффициент трения покоя?
6.Организация домашней работы учащихся.
Откройте дневники и запишите домашнее задание.
§27,упр.20(1, 2, 3.), контрольные вопросы.
.
7.Подведение итогов урока.
Сегодня на уроке мы с вами изучали силы сопротивления движения,
силу трения покоя.
На уроке лучше всех работали…(называю лучших учеников). За работу
на уроке (называю) получают оценки… (Анализирую ответы учеников.)