Тема: Трение в природе и технике.
Цель урока:
1. Обучающая
Выяснить какое важное значение имеют силы трения в окружающей жизни, технике; какими способами можно увеличить и уменьшить трение.
2. Развивающая
Формировать у учащихся умение пользоваться учебно - популярной и справочной литературой; проявлять творческие способности.
3. Воспитательная
Воспитывать трудолюбие, точность и четкость при ответе; умение видеть физику вокруг себя.
Ход урока.
Мотивация урока.
Учитель: Сегодня на уроке мы должны выяснить: трение союзник или враг человека.
I. Доклады о трении
Доклады подготовлены учениками заранее.
1. Трение и движение (скольжение и качение).
2. Трение и покой.
3. Жидкое трение (смазка).
4. Почему возникает трение (причины трения)?
5. Скользить и катиться. (Рассказ о подшипниках; качения и скольжения).
II. Кто лучше?
Учащиеся отвечают на вопросы по желанию, подняв руку.
1. Почему любое тело, приведенное в движение, в конце концов, останавливается?
Ответ: На движущееся тело действует сила трения скольжения, которая направлена против движения и уменьшает скорость тела.
2. Как измеряют силу трения скольжения?
Ответ: К телу прикрепляют динамометр и перемещают тело равномерно. Показания динамометра (сила упругости пружины) равны силе трения скольжения.
3. Зачем для передвижения тяжелого груза под него кладут катки?
Ответ: В данном случае заменяют силу трения скольжения силой трения качения, которая значительно меньше.
4. Какими способами можно уменьшить трение?
Ответ: Смазка уменьшает трение, и заменить скольжение тела качением. Сила трения качения меньше силы трения скольжения.
5. Как увеличить трение?
Ответ: Сделать поверхность неровной (шероховатой) или увеличить силу давления.
6. Почему труднее санки сдвинуть с места, чем их везти?
Ответ: Сила трения покоя при трогании с места санок больше силы трения скольжения.
7. Для чего иголки тщательно полируют?
Ответ: Гладкая отполированная поверхность иголки имеет меньшую силу трения скольжения и ею легче шить.
8. Какую роль играет слюна при глотании пищи?
Ответ: Роль смазки, уменьшается трение и легче глотать.
9. Почему мел оставляет след на классной доске?
Ответ: Когда прижимают мел к доске, создают большую силу трения, которая и отрывает частички мела - возникает след на доске.
10. Для чего "разводят" пилы, т.е. соседние зубья, наклоняют в противоположные стороны?
Ответ: При разведенной пиле пропил имеет ширину, большую толщины полотна пилы. Это уменьшает трение движущейся пилы о стенки пропила.
11. У автомобиля повышенной проходимости при движении по плохим дорогам обе оси могут работать как ведущие. При движении же по хорошим дорогам у этих автомобилей, как и у обычных, в качестве ведущей применяют только заднюю ось. Почему проходимость автомобиля увеличивается, когда обе оси делают ведущими?
Ответ: При вращении ведущей оси между колесами и грузом возникает сила трения покоя, толкающая автомобиль. Чем больше ведущих осей, тем больше сила, действующая на автомобиль.
12. Дайте физическое обоснование пословице: " Коси коса, пока роса, роса долой, и мы домой" Почему при росе легче косить?
Ответ: Роса увеличивает массу стебля. Поэтому при ударе косой он в меньшей степени изгибается, и коса срезает его. Роса создает смазку и уменьшает силу трения, когда при обратном движении косы она скользит по траве.
13. Почему осенью около трамвайных путей, проходящих в районе парков, бульваров, садов, вывешивают надписи " Осторожно листопад!"
Ответ: Потому что лист на рельсах уменьшает трение и может помешать торможению.
14. Почему колеса порожней автомашины буксуют больше, чем колеса груженой?
Ответ: У груженой машины вес больше и больше сила давлении на дорогу, поэтому сила трения увеличивается и машина не пробуксовывает.
15. По заявлению членов экипажа " Апполон - 12 " Ч.Конрода и А.Бина, по Луне легко ходить, но они часто теряли равновесие, так как даже при легком наклоне вперед можно упасть. Объясните явление.
Ответ: Устойчивость ходьбы человека определяется силой трения между подошвой обуви и почвой. Поскольку сила тяжести на Луне в 6 раз меньше, чем на Земле, то там при ходьбе возникала и малая сила трения.
III. Практические задания
(экспериментальные задачи.)
Сравнить силу трения покоя, скольжения, качания и вес тела. Оборудование: динамометр, 2 груза, брусок деревянный, 2 круглых карандаша (палочки).
IV. Заслушивание сказок учащихся.
А теперь представим себе мир без трения.
Например:
" Приключения Ивана-дурака. "(Травматология)
Однажды Иван–дурак получил двойку по физике. Они как раз проходили тему " Сила трения ".
Придя домой, закинув учебник по физике в дальний угол, он с ненавистью подумал: "Пропади ты пропадом, сила трения ".
И вдруг он поскользнулся и упал на ровном месте, попытался встать, ухватившись за ножку стула. Стул с легкостью выскочил из его рук и, отлетев в сторону, опрокинул этажерку с книгами. В комнате начался кавардак. Предметы слетали со своих мест и, кружась по комнате, сталкивались и разлетались в разные стороны. Из дальнего угла, размахивая страницами, вылетел учебник физики. Комната была похожа на космический корабль, находящийся в невесомости. Иван-дурак, собравшись с силами, попытался поймать учебник. Вдруг его осенило: по его желанию исчезла сила трения. Наконец он ухватил учебник физики, на лету открыл заданную страницу и прочитал параграф и понял, какое огромное значение имеет сила трения в жизни. Благодаря силе трения по улицам ездят автобусы, ходят люди и животные, лыжники скользят по снегу, фигуристы катаются на льду, предметы стоят на своих местах.
Вдруг в комнате все встало на свои места. Сила трения возобновила свое действие. С этого дня Иван перестал быть дураком и стал серьезно заниматься физикой.
Подведение итогов:
А теперь подведем итоги и оценим трение по заслугам. Конечно, только благодаря наличию в природе силы трения возможна жизнь в том виде, в каком она существует на Земле. Но вместе с тем, трение изнашивает машины и подошвы нашей обуви, двигатели автомобилей, самолетов, паровозов. Они все работают против трения (сухого и жидкого), на это тратится огромное количество различных видов горючего. Трение в одних условиях полезно, а в других вредно. Следовательно, надо умело использовать силы трения. Когда в повседневной жизни, в производстве, в технике, на транспорте трение нам необходимо, нужно увеличивать его.
Когда трение мешает, вызывает расход энергии и материалов, необходимо уменьшать его. Так люди поступают с незапамятных времен. Но, чтобы подчинить себе трение, нужно знать какие законы им управляют.
а) Чем больше давление между соприкасающимися поверхностями, тем больше сила трения покоя.
б) Во сколько раз увеличивается давление, во столько раз увеличивается трение покоя.
в) Величина силы трения зависит от рода трущихся поверхностей.
г) Сила трения качения меньше силы трения скольжения.
д) Смазка уменьшает трение.
Дома: повторить п. 30 - 32
Литература:
1.Буров и др. " Фронтальные экспериментальные задания по физике ", Просвещение, 1981 г.
В жизни человека, природе и технике трение имеет большое значение. В одних случаях трение может быть полезным и его стараются увеличить, в других случаях трение может быть вредным и тогда его стремятся уменьшить.
Без трения покоя ни люди, ни животные не могли бы ходить по земле, так как при ходьбе происходит отталкивание ногами от земли. Во время гололедицы трение между подошвой обуви и землёй мало, отталкиваться от земли очень трудно и ноги скользят. Для увеличения силы трения между подошвой обуви и льдом, тротуары посыпают песком (рис. 32).
Увеличение силы трения при помощи песка
Рис. 32
Сила трения останавливает автомобиль при торможении, но без трения покоя он не смог бы и начать движение. Колёса вращаясь, проскальзывали бы, а автомобиль продолжал бы стоять на месте, буксовал. Чтобы увеличить трение, поверхность шин у автомобиля делают с ребристыми выступами (рис. 33). Зимой, когда дорога бывает особенно скользкая, её посыпают песком, очищают ото льда.
Виды поверхностей шин
Рис. 33
Трение служит искусству. Так, без трения смычка о струны была бы невозможна игра на скрипке или виолончели.
В результате трения истираются трущиеся поверхности, поэтому трение широко используется в процессах заточки инструментов, шлифовки и полировки поверхностей металлов, стекла, алмазов, дерева и других материалов.
Трение обеспечивает скрепление различных материалов, деталей инструментов, различных устройств, сооружений. За счет трения между нитями не расползаются ткани, удерживаются на рукоятках молотки, топоры, лопаты и другие инструменты. Болты с гайками, гвозди, шурупы, клинья, скрепляют части конструкций силой трения. Трение помогает человеку удерживать предметы в руках.
В жизни многих растений трение играет положительную роль. Например, лианы, хмель, горох, бобы и другие вьющиеся растения благодаря трению могут цепляться за находящиеся поблизости опоры, удерживаются на них и тянутся к свету. Между опорой и стеблем возникают достаточно большое трение, так как стебли многократно обвивают опоры и очень плотно прилегают к ним.
У растений, имеющих корнеплоды, такие, как морковь, свекла, брюква, сила трения о грунт способствует удержанию их в почве. С ростом корнеплода давление окружающей земли на него увеличивается, что приводит к увеличению силы трения. Поэтому трудно вытащить из земли большую свеклу, редьку или репу.
Таким растениям, как репейник, трение помогает распространять семена, имеющие колючки с небольшими крючками на концах. Эти колючки зацепляются за шерсть животных и вместе с ними перемещаются. Семена гороха, орехи благодаря своей шарообразной форме и малому трению качения перемещаются легко сами.
Организмы многих живых существ приспособились к трению, научились его уменьшать или увеличивать. Тело рыб имеет обтекаемую форму и покрыто слизью, что позволяет им развивать при плавании большую скорость. Щетинистый покров моржей, тюленей, морских львов помогает им передвигаться по суше и льдинам.
Кости животных и человека в местах их подвижного сочленения имеют очень гладкую поверхность, а внутренняя оболочка полости сустава выделяет специальную жидкость, которая служит суставной «смазкой». Ежедневные нагрузки, например, в тазобедренном суставе человека превышают тысячу ньютонов при прыжках, а трение и изнашивание практически отсутствует. Это связано с тем, что суставная жидкость по своему составу сходна с плазмой крови, но обладает большей вязкостью, чем кровь. Внутреннее трение суставной жидкости падает в сотни раз при резком повышении скорости. Кроме того, тончайший слой этого вещества ведет себя при сжатии так же, как слой резины. При ходьбе, жидкость начинает выдавливаться из капилляров хряща, усиливая смазочное действие, и уменьшая трение. Суставная жидкость обладает необычной способностью резко увеличивать вязкость под давлением. В итоге процесс выдавливания смазки из хряща автоматически регулируется под действием нагрузки.
При действии же органов движения у животных и человека трение проявляется как полезная сила. Чтобы увеличить сцепление с грунтом, стволами деревьев, на конечностях животных имеется целый ряд различных приспособлений: когти, острые края копыт, подковные шипы, тело пресмыкающихся покрыто бугорками и чешуйками.
Действие органов хватания: хватательные органы жуков, клешни рака; передние конечности и хвост некоторых пород обезьян; хобот слона тоже тесно связано с трением. Органы хватания имеют шероховатую поверхность для увеличения трения (рис. 34).
Предмет или живое существо будет тем прочнее схвачено, чем больше трение между ним и органом хватания. Величина же силы трения находится в прямой зависимости от прижимающей силы. Поэтому органы хватания устроены так, что могут либо охватывать добычу с двух сторон и зажимать ее, либо обвивать несколько раз и за счет этого стягивать с большой силой.
Трение в природе
Рис. 34
При глотании пищи и ее движении по пищеводу трение уменьшается за счет предварительного дробления и пережевывания пищи, а также смачивания ее слюной.
У многих живых организмов существуют приспособления, благодаря которым трение получается небольшим при движении в одном направлении и резко увеличивается при движении в обратном направлении. Это, например, шерсть и чешуйки, растущие наклонно к поверхности кожи. На этом принципе основано движение дождевого червя. Щетинки, направленные назад, свободно пропускают тело червя вперед, но тормозят обратное движение. При удлинении тела головная часть продвигается вперед, а хвостовая остается на месте, при сокращении головная часть задерживается, а хвостовая подтягивается к ней.
Водяной жук - вертячка быстро перемещается на поверхности воды. Чтобы захватить их сачком, требуется большая ловкость. Вертячка - лучший пловец среди водных жуков. Быстроте передвижения он во многом обязан покрывающей тело жировой смазке, которая значительно уменьшает трение о воду.
Трение в технике
Во многих случаях трение вредно, например, во всех машинах из-за трения нагреваются и изнашиваются движущиеся части. Для уменьшения трения соприкасающиеся поверхности делают гладкими, между ними делают смазку. Чтобы уменьшить трение вращающихся валов машин и станков, их опирают на подшипники. Деталь подшипника, непосредственно соприкасающуюся с валом, называют вкладышем. Вкладыши делают из твёрдых материалов бронзы, чугуна или стали. Внутреннюю поверхность их покрывают особыми материалами, чаще всего баббитом (сплавом свинца или олова с другими металлами), и смазывают. Подшипники, в которых вал при вращении скользит по поверхности вкладыша, называют подшипниками скольжения (рис. 35).
Автор проекта
Третьяк Ксения ученица 7 класса
Зайцева Любовь ученица 7 класса
Тема исследования группы
Трение -друг или враг?
Цели исследования
Выяснить роль трения.
Ход исследования
1.Выяснить природу трения.
2.Роль трения в жизни животных и растений.
3.Роль трения в технике.
4.Трение в нашей жизни.
Результаты проведённого исследования
Природа трения.
Трение – удивительный феномен природы! Оно подарило человечеству тепло и огонь, возможность в короткое время остановить скоростной поезд и автомобиль, ускорить химическую реакцию в сто тысяч раз, записать человеческий голос на пластинку, услышать звуки скрипки и многое другое.В 1883 году знаменитый русский инженер и учёный Николай Павлович Петров писал: «Силу трения можно замечать всегда и повсюду, и её надо поставить в ряду могущественнейших способов, при посредстве которых природа превращает один вид энергии в другой, мало-помалу заменяя их тепловыми. Эта сила обнаруживает своё влияние в самых разнообразных явлениях природы, возбуждая живой интерес учёных самых разнообразных направлений. Знание законов трения необходимо и астроному, и физику, и физиологу, и технику».
Роль трения в жизни растений и животных. Без трения покоя ни люди, ни животные не могли бы ходить по земле, так как при ходьбе мы отталкиваемся ногами от земли. Не будь трения, предметы выскальзывали бы из рук. У многих растений и животных имеются различные органы, служащие для хватания (усики растений, хобот слона, цепкие хвосты лазающих животных). Все они имеют шероховатую поверхность для увеличения силы трения. Среди живых организмов распространены приспособления (шерсть, щетина, чешуйки, шипы, расположенные наклонно к поверхности), благодаря которым трение получается малым при движении в одном направлении и большим – при движении в противоположном направлении. На этом принципе основано движение дождевого червя. Щетинки, направленные назад, свободно пропускают тело червя вперед, но тормозят обратное движение. При удлинении тела головная часть продвигается вперед, а хвостовая остается на месте, при сокращении головная часть задерживается, а хвостовая подтягивается к ней.
Трение в технике. Направления использования сил трения в технике: передача движений с помощью трения, обработка материалов с помощью трения и использовании трения в механических конструкциях и орудиях труда.Трение – это главная причина изнашивания технических устройств, проблема, с которой человек столкнулся также на самой заре цивилизации. И в наше время борьба с изнашиванием технических устройств – важнейшая инженерная проблема, успешное решение которой позволило бы сэкономить десятки миллионов тонн стали, цветных металлов, резко сократить выпуск многих машин, запасных частей к ним.
Трение в нашей жизни. Огромная польза трения в нашей жизни настолько привычна и так сжилась с нашим бытом, что почти незаметна. Напомним, что человек, обитающий на суше и не умеющий летать, передвигается только благодаря наличию трения покоя в защищающей ступни обуви, конструкция которой при всем разнообразии становится постепенно все более совершенной. Увы, многие модели современной обуви, радующие глаз отделкой или модным фасоном, свидетельствуют, скорее, об обратном. Надев такую обувь, нередко чувствуешь себя беспомощным не только на обледеневшем тротуаре, но и на хорошо натертом паркете какого-нибудь фойе концертного зала. Похоже, обувщики и не подозревают, что полимерные материалы, из которых сейчас все чаще изготовляют обувь, имеют значительно более низкий коэффициент трения, чем натуральная кожа, не говоря уже о резине. Отсюда и скользкие башмаки – источники нешуточных неприятностей.
Мы провели небольшой социологический опрос группы жителей, которым задавались следующие вопросы:
1)Что Вы знаете о явлении трение?
2) Как Вы относитесь к гололёду, скользким тротуарам и дорогам?
3) Ваши пожелания администрации нашего поселка.
В опросе участвовали люди разных возрастов (60 человек)
На первый вопрос основная масса опрошенных не могла ответить определенно, т.к. не видела связи между трением и повседневным опытом.
На второй вопрос дети и школьники средних классов говорили, что лёд им нравится, можно покататься; а люди постарше уже понимают, в чём заключается опасность этого явления. Они высказывали в адрес администрации ряд предложений, например:
Посыпать дороги и тротуары песком, солью; - сделать хорошее освещение, чтобы были видны опасные места; - ограничить во время гололёда скорость транспорта на улицах; - проводить в школах беседы об оказании первой медицинской помощи в таких случаях; - проводить встречи с инспекторами ГИБДД.
Мы обратились в больницу поселения с просьбой о пострадавших во время гололеда
Мы обратились в ГИБДД за сведениями о дорожно - транспортных проишествиях по вине гололеда.
Вывод
Благодаря наличию в природе трения возможна жизнь в том виде, в каком она существует на Земле. Но вместе с тем, трение изнашивает машины и подошвы нашей обуви, двигатели автомобилей, самолетов, паровозов. Они все работают против трения, на это тратится огромное количество различных видов горючего. Трение в одних условиях полезно, а в других вредно. Следовательно, надо умело использовать силы трения. Когда в повседневной жизни, в производстве, в технике, на транспорте трение нам необходимо, нужно увеличивать его.
Пробовали ли вы ездить на автомобиле в гололед? Удовольствие не из приятных. Так же, впрочем, как и быть пешеходом в такую же пору года. Когда дорога покрыта коркой льда, мы говорим: плохое сцепление. Что это означает?
Это означает, что трение между колесами и дорогой очень маленькое. И если это полезно в случае перемещения грузов волоком, например, на санках, то очень вредно в ситуации, когда необходимо резко затормозить или сменить направление движения. Роль силы трения в жизни человека огромна, этого нельзя отрицать. И наша задача сводится к тому, чтобы максимально эффективно использовать силу трения в быту и в технике для облегчения жизни.
Роль силы трения в быту
Роль силы трения в быту сводится к тому, что мы можем ходить и ездить, что предметы не выскальзывают у нас из рук, что полки и картины висят на стенах, а не падают, даже одежду мы носим благодаря трению, которое удерживает волокна в составе нитей, а нити в структуре тканей. Но трение может играть и отрицательную роль. Именно из-за него нагреваются и изнашиваются движущиеся части различных механизмов. В таких случаях его стараются уменьшить. Существует несколько способов уменьшения трения. Один из них - это введение смазки между трущимися поверхностями. Смазка уменьшает соприкосновение тел, и трутся не тела, а слои жидкости. А трение в жидкости намного меньше, чем сухое трение.
Сила трения в технике
Еще одним способом уменьшить трение является применение шариковых и роликовых подшипников. Внутреннее кольцо подшипника одевается на вал какого-либо механизма, а наружное кольцо закрепляют в корпусе машины или станка. И когда вал начинает вращаться, то он не скользит, а катится на шариках или роликах между кольцами подшипника. А мы знаем, что сила трения качения значительно меньше трения скольжения. Поэтому вращающиеся части изнашиваются гораздо медленнее. Применяют также воздушную подушку, уменьшение площади соприкасающихся тел, а также шлифовку. Например, чтобы уменьшить силу трения между льдом и коньками, коньки точат, делая поверхность соприкосновения меньше, а лед шлифуют, делая его максимально гладким. Так же уменьшают трение при резке чего-либо в быту и на производстве, затачивая ножи как можно острее. Роль силы трения в технике не всегда отрицательна, как могло показаться. Ведь, например, когда мы заменяем силу трения скольжения трением качения, чтобы уменьшить взаимодействие трущихся поверхностей, то следует помнить, что если бы трение отсутствовало совсем, то колеса или шарики в подшипниках просто-напросто прокручивались бы, не приводя тело в движение.
Роль силы трения в природе
Стоит упомянуть и о роли силы трения в природе. Пример - это шероховатые лапки насекомых для улучшения сцепления с поверхностью, или, наоборот, это гладкие тела рыб, покрытые слизью для уменьшения трения о воду. В природе животные и растения давно научились приспосабливаться и использовать силу трения себе во благо. То же необходимо делать и человеку, дабы обеспечить себе комфортное существование на планете Земля.
Трение в природе и технике
Пробовали ли вы ездить на автомобиле в гололед? Удовольствие не из приятных. Так же, впрочем, как и быть пешеходом в такую же пору года. Когда дорога покрыта коркой льда, мы говорим: плохое сцепление. Что это означает?Это означает, что трение между колесами и дорогой очень маленькое. И если это полезно в случае перемещения грузов волоком, например, на санках, то очень вредно в ситуации, когда необходимо резко затормозить или сменить направление движения. Роль силы трения в жизни человека огромна, этого нельзя отрицать.Сила трения в техникеЕще одним способом уменьшить трение является применение шариковых и роликовых подшипников. Внутреннее кольцо подшипника одевается на вал какого-либо механизма, а наружное кольцо закрепляют в корпусе машины или станка. И когда вал начинает вращаться, то он не скользит, а катится на шариках или роликах между кольцами подшипника.А мы знаем, что сила трения качения значительно меньше трения скольжения. Поэтому вращающиеся части изнашиваются гораздо медленнее. Применяют также воздушную подушку, уменьшение площади соприкасающихся тел, а также шлифовку.Например, чтобы уменьшить силу трения между льдом и коньками, коньки точат, делая поверхность соприкосновения меньше, а лед шлифуют, делая его максимально гладким. Так же уменьшают трение при резке чего-либо в быту и на производстве, затачивая ножи как можно острее.Роль силы трения в технике не всегда отрицательна, как могло показаться. Ведь, например, когда мы заменяем силу трения скольжения трением качения, чтобы уменьшить взаимодействие трущихся поверхностей, то следует помнить, что если бы трение отсутствовало совсем, то колеса или шарики в подшипниках просто-напросто прокручивались бы, не приводя тело в движение.Еще примеры силы трения в технике:автомобиль может тормозитьна севере люди передвигаются на санках и лыжах - так быстрее, т.к. меньше сила тренияезда на велосипеделюбые смазанные детали работают лучшев шарикоподшипниках возникает сила трения каченияколеса с шипами или даже с цепямимеханизмы для передачи или преобразования движения с помощью трения, т.н. фрикционные механизмыРоль силы трения в природеСтоит упомянуть и о роли силы трения в природе. Пример – это шероховатые лапки насекомых для улучшения сцепления с поверхностью, или, наоборот, это гладкие тела рыб, покрытые слизью для уменьшения трения о воду.В природе животные и растения давно научились приспосабливаться и использовать силу трения себе во благо. То же необходимо делать и человеку, дабы обеспечить себе комфортное существование на планете Земля.Еще примеры силы трения в природе:мы можем ходить по землебелки прыгают по веткам деревьевленивец висит на веткептичка может присесть на веткувода точит каменьобразование планет и кометидет дождь и вода стекает в низину, хотя камень лежит и не скатывается в низину (у воды сила трения меньше, чем у камня)огромные валуны лежат на краях скал и не падают вниз - их держит сила трения
