Трение скольжения и трение покоя. Трение в природе и технике
Цели и задачи
- Цель: Сформировать у учащихся представление о силах трения покоя и скольжения, выявить причины возникновения трения и его роль в жизни человека.
- Образовательная задача: Научить экспериментально определять силу трения и сравнивать её значения для покоя и скольжения.
- Развивающая задача: Развивать навыки исследовательской деятельности, умение выдвигать гипотезы и анализировать данные в ходе парной работы.
- Воспитательная задача: Показать практическую значимость физики через примеры из техники и повседневной жизни, воспитывать культуру научного диалога.
Планируемые результаты
Личностные
- Формирование ответственного отношения к обучению и готовности к саморазвитию.
- Развитие критического мышления при анализе физических явлений.
- Осознание важности бережного отношения к технике и понимание механизмов износа деталей.
Метапредметные
- Познавательные: Умение выделять существенные признаки силы трения, проводить эксперимент и делать выводы.
- Регулятивные: Способность ставить цели, планировать ход эксперимента и корректировать действия в соответствии с результатами.
- Коммуникативные: Навыки эффективного сотрудничества в парах при выполнении лабораторных измерений.
Предметные
- Знать определение силы трения покоя и силы трения скольжения.
- Понимать причины возникновения трения (шероховатость и молекулярное притяжение).
- Уметь измерять силу трения с помощью динамометра и сравнивать её с весом тела.
- Приводить примеры полезного и вредного трения в природе и технике.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Самоопределение (понимание значимости изучения сил в природе).
- Смыслообразование (связь между физическим законом и безопасностью на дороге).
Регулятивные УУД
- Целеполагание как постановка учебной задачи на основе соотнесения того, что уже известно, и того, что еще неизвестно.
- Оценка — выделение и осознание учащимся того, что уже усвоено и что еще подлежит усвоению.
Познавательные УУД
- Моделирование физических процессов.
- Поиск и выделение необходимой информации из учебника и экспериментальных данных.
Коммуникативные УУД
- Инициативное сотрудничество в поиске и сборе информации.
- Умение с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить 15 комплектов лабораторного оборудования (динамометр, деревянный брусок, набор грузов, деревянная линейка, лист наждачной бумаги).
- Подготовить презентацию с видеофрагментом «Мир без трения» и интерактивным тестом.
- Распечатать рабочие листы для парной работы с таблицами для записи данных эксперимента.
- Подготовить карточки для игры «Верю — не верю» (полезное/вредное трение).
- Проверить работу проектора и ноутбука.
Ход урока
Этап 1. Мотивация и самоопределение (4 мин)
Цель этапа: вызвать интерес к теме через парадоксальную ситуацию и настроить на учебную деятельность.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель: «Здравствуйте, друзья! Представьте, что сегодня утром вы проснулись, попытались встать с кровати, но ваши ноги просто скользят по полу, как по идеальному льду. Вы хотите взять зубную щетку, но она выскальзывает из рук. Вы пытаетесь застегнуть пуговицы, но узлы развязываются сами собой. Что произошло с миром?» Учитель включает короткий ролик (1 мин) «Мир без трения». | Ученики с интересом слушают, смотрят видео, выдвигают предположения: «Исчезла сила, которая удерживает предметы», «Все стало очень скользким», «Исчезло трение». |
2 мин | Учитель: «Верно! Французский физик Гийом как-то сказал, что трение — это вездесущий, но при этом почти незаметный герой. Мы вспоминаем о нем, только когда его слишком много или слишком мало. Как вы думаете, какова тема нашего сегодняшнего урока?» Учитель записывает тему на доске. | Ученики формулируют тему урока: «Сила трения». Записывают дату и тему в тетради. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Итак, мы поняли, что без трения наш мир превратился бы в хаос. Сегодня мы станем исследователями и выясним, от чего зависит эта сила и как ею управлять».
Этап 2. Актуализация знаний (4 мин)
Цель этапа: повторить ранее изученные силы и способы их измерения.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель проводит блиц-опрос: «Ребята, давайте вспомним: какие силы мы уже изучили? В каких единицах измеряется сила? Каким прибором? Что такое вес тела?» | Ученики отвечают: «Сила тяжести, сила упругости», «Измеряется в Ньютонах», «Прибор — динамометр», «Вес — это сила, с которой тело давит на опору или растягивает подвес». |
2 мин | Учитель: «Посмотрите на брусок, лежащий на столе. Какие силы на него действуют сейчас? Почему он не проваливается сквозь стол и не взлетает?» | Ученики: «Действует сила тяжести вниз и сила реакции опоры вверх. Они уравновешивают друг друга». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Молодцы, фундамент у нас прочный. Теперь попробуем сдвинуть этот брусок горизонтально».
Этап 3. Выявление затруднения и постановка проблемы (4 мин)
Цель этапа: зафиксировать ситуацию, когда имеющихся знаний недостаточно для объяснения явления.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель демонстрирует опыт: прикрепляет динамометр к тяжелому бруску и начинает медленно тянуть. Динамометр показывает 1Н, 2Н, но брусок стоит на месте. «Смотрите, я прикладываю силу, а брусок не движется. По первому закону Ньютона (который мы скоро изучим глубже), если тело в покое, значит, мои усилия что-то уравновешивает. Что это за сила?» | Ученики предполагают: «Это сила трения», «Поверхность стола мешает бруску сдвинуться». |
2 мин | Учитель: «Внимание, вопрос-загадка! Почему, когда брусок наконец «сорвался» с места, показания динамометра немного уменьшились? И почему шкаф труднее сдвинуть с места, чем потом толкать? Сегодня нам нужно выяснить: одинакова ли сила трения, когда тело стоит и когда оно уже едет?» | Ученики фиксируют проблему: «Нужно сравнить трение покоя и трение скольжения». |
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Итак, наша задача на ближайшие 15 минут — провести серию экспериментов в парах и разгадать тайну бруска».
Этап 4. Открытие нового знания: Практическая работа в парах (15 мин)
Цель этапа: экспериментальным путем установить различия между видами трения и факторы, влияющие на силу трения.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель раздает рабочие листы и дает инструктаж: «Работаем в парах. Задание 1: Измерьте максимальную силу трения покоя (момент срыва) и силу трения скольжения (равномерное движение). Задание 2: Проверьте, изменится ли сила трения, если мы положим брусок на наждачную бумагу. Задание 3: Добавьте грузы на брусок и посмотрите, что станет с силой трения». | Ученики распределяют роли в паре: один тянет динамометр, второй следит за показаниями и записывает их в таблицу рабочего листа. |
10 мин | Учитель обходит класс, помогает настраивать динамометры, следит за техникой безопасности. «Обратите внимание, как вы тянете — динамометр должен быть строго горизонтально!» | Ученики проводят измерения. Обнаруживают, что $F_{тр.покоя} > F_{тр.скольжения}$. Замечают, что на наждачке сила резко возрастает, а с увеличением веса (грузов) — тоже растет. |
2 мин | Учитель просит пары озвучить свои результаты. «Что вы заметили общего?» | Ученики делают выводы: «Трение зависит от качества поверхности и от силы давления на опору. Трение покоя всегда чуть больше трения скольжения». |
Запись в тетрадях
- Сила трения — сила, возникающая при соприкосновении тел и препятствующая их относительному движению.
- Причины трения: 1) Шероховатость поверхностей; 2) Взаимное притяжение молекул (при очень гладких поверхностях).
- Виды трения: покоя, скольжения, качения.
- Формула (ознакомительно): $F_{тр} = \mu \cdot N$, где $\mu$ — коэффициент трения.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы получили научные данные. Теперь давайте дадим нашим телам немного подвигаться, используя ту самую силу трения».
Этап 5. Физкультминутка с межпредметными связями (2 мин)
Цель этапа: снять физическое напряжение и показать связь физики с биологией.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель: «Встаньте, пожалуйста. Представьте, что вы — спортсмены. Потрите ладони друг о друга быстро-быстро. Что чувствуете? Это превращение энергии трения в тепло. А теперь попробуйте сделать шаг на месте, не опираясь на пол (подпрыгните). Без трения подошвы о пол мы бы не сдвинулись. Кстати, знаете ли вы, что в наших суставах тоже есть трение, но оно минимально благодаря синовиальной жидкости — природной смазке? Биология и физика всегда вместе!» | Ученики трут ладони, прыгают, выполняют наклоны, слушают интересный факт о строении суставов человека. |
Этап 6. Первичное закрепление: Игра «Суд над трением» (6 мин)
Цель этапа: научиться классифицировать проявления трения в жизни как полезные или вредные.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
4 мин | Учитель: «Представьте, что мы в зале суда. Одна сторона защищает трение, другая — обвиняет. Я буду называть ситуацию, а вы поднимать карточку: ЗЕЛЕНАЯ — трение полезно, КРАСНАЯ — вредно. Ситуации: 1. Гололед на дороге. 2. Работа подшипников в колесе. 3. Тормоза велосипеда. 4. Песок на обледенелом тротуаре. 5. Истирание подошвы кроссовок. 6. Удержание гвоздя в доске». | Ученики поднимают карточки соответствующего цвета. Если мнения расходятся, один ученик аргументирует: «Трение в тормозах полезно, потому что позволяет остановиться и спасти жизнь». |
2 мин | Учитель: «А теперь вопрос на засыпку: как мы можем УМЕНЬШИТЬ вредное трение и УВЕЛИЧИТЬ полезное?» | Ученики: «Уменьшить — смазкой, шлифовкой, заменой скольжения на качение (подшипники). Увеличить — сделать поверхность шершавой, использовать специальные материалы (протектор шин)». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Трение — это и наш враг, с которым мы боремся смазкой, и наш лучший друг, без которого мы не смогли бы даже держать ложку».
Этап 7. Творческое применение знаний (5 мин)
Цель этапа: применить знания в нестандартной, творческой ситуации.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
5 мин | Учитель: «Творческое задание «Инженерное бюро». За 3 минуты в парах придумайте и схематично нарисуйте на черновике «Идеальный ботинок для Марса». Учтите, что там гравитация слабее, а поверхность — мелкая пыль. Как вы измените подошву, чтобы не скользить?» | Ученики в парах бурно обсуждают, рисуют подошвы с шипами, липучками или необычным рельефом. Затем 2-3 пары кратко презентуют свои идеи классу. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Ваши инженерные решения впечатляют! Физика — это прежде всего творчество и изобретательство».
Этап 8. Рефлексия и домашнее задание (5 мин)
Цель этапа: осознание учащимися своей учебной деятельности, самооценка результатов.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель использует прием «Билет на выход»: «Ребята, у вас на столах лежат стикеры. Напишите на них: 1. Один факт, который вас удивил. 2. Один вопрос, который остался. Приклейте их на дверь, когда будете выходить». | Ученики пишут свои мысли на стикерах. Примеры: «Удивило, что трение покоя больше трения скольжения», «Вопрос: а бывает ли трение в космосе?» |
2 мин | Учитель диктует домашнее задание, поясняя уровни сложности. | Ученики записывают задание в дневники. |
Критерии оценивания практической работы
- «5» — Все измерения проведены верно, таблица заполнена полностью, сделан правильный вывод о зависимости силы трения от веса и рода поверхности, активное участие в игре.
- «4» — Измерения проведены, но допущены небольшие погрешности в записях, вывод сделан неполный, участие в обсуждении ситуаций трения.
- «3» — Работа выполнена частично, ученик нуждался в постоянной помощи учителя или напарника, выводы не сформулированы.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Какое измерение в эксперименте было самым трудным? | Выявление технических сложностей при работе с приборами. |
Где в твоем доме трение «работает» на тебя, а где против? | Перенос знаний в реальный бытовой контекст. |
Если бы ты мог отключить трение на 5 минут, что бы ты сделал? | Развитие воображения и понимания последствий физических явлений. |
Завершающее слово учителя
«Друзья, сегодня мы убедились, что физика — это не просто формулы в учебнике, а сама жизнь под нашими ногами. Мы узнали, почему мы не падаем при ходьбе и зачем машинам зимняя резина. Вы отлично поработали в парах и проявили себя как настоящие исследователи. На следующем уроке мы узнаем, как трение помогает нам плавать и летать. Спасибо за урок, до встречи!»
Домашнее задание
Уровень сложности | Задания | Описание |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Параграф 32-34, вопросы в конце. | Прочитать теорию, выучить определения видов трения. |
Средний (повышающий) | Сборник задач Перышкина №345, 348. | Решить качественные задачи на сравнение сил трения. |
Продвинутый (дополнительный) | Мини-эссе «Один день в мире без трения». | Творческое описание последствий исчезновения силы трения для города. |
Контрольный вопрос перед выходом: «Во сколько раз изменится сила трения, если мы положим на брусок еще один такой же брусок?» (Ожидаемый ответ: увеличится в 2 раза).