Уроки 21

V nO K 91
1
Решение задач по теме
«Сложение сил.
Равнодействующая сила».
Самостоятельная работа 2 по теме
«Сила упругости. Вес тела.
Единица силы. Сложение сил»
Образователь- Обеспечить овладение умениями графически изоные цели урока бРажать силы, находить их равнодействующую.
Методы и средства обучения
Актуализация опорных знаний. С этой целью полезно предложить
учащимся ответить на следующие вопросы.
1. Какие характеристики силы вы можете назвать?
2. Какое направление имеют сила тяжести, сила упругости, вес?
3. Какая сила называется равнодействующей нескольких сил?
4. Как найти равнодействующую двух или более сил, действую­
щих на тело вдоль одной прямой в одном направлении?
90
5. Как найти равнодействующую двух или более сил, действую­
щих на тело вдоль одной прямой в противоположных направлениях?
6. Как будет двигаться тело, если модули сил, приложенных
к нему, равны, а направления противоположны? Чему будет равна
их равнодействующая?
7. Почему в известной сказке «Репка» ее персонажи, только со­
бравшись все вместе, смогли вытащить репку?
Затем рассматриваются задачи, решения которых следует за­
писать на доске, сопровождая их рисунками, формулами и поясне­
ниями.
0 На тело вдоль одной прямой действуют две силы Fx = 15 Н
и F2 = 20 Н. Изобразите эти силы графически для случаев, когда их
равнодействующая F = 35 Н и Fp = 5 Н.
Решение. В задаче не сказано, вдоль какой прямой действуют
силы. Поэтому направление выбирается произвольно: пусть силы
направлены горизонтально. Учащимся известно, что сила изобра­
жается в определенном масштабе в виде отрезка прямой со стрел­
кой на конце. Выбирается масштаб для изображения сил в тетради:
5 Н — 1 см (для изображения на доске масштаб можно взять 1 Н —
1 см). Выясняется, что для того чтобы равнодействующая сил была
Fp = 35 Н, силы должны быть направлены в одну сторону; равнодей­
ствующая Fp = 5 Н может быть для сил, направленных в противопо­
ложные стороны.
ф На тело действуют две силы Fx и F0. Максимальное значе­
ние равнодействующей этих сил Fmax = 5 Н. Чему равна сила F9,
если Fx = 1 Н? Каково минимальное значение Fmin их равнодей­
ствующей? В каком состоянии будет находиться тело под действием
сил Fx и F.p.
ф Вороне, как гласит басня И. Крылова, «...Бог послал кусочек
сыра». Ворона массой т = 1,0 кг сидит на ветке, которая под тяже­
стью вороны с сыром согнулась. Сила упругости, с которой ветка
действует на ворону, F= 12 Н. Определите массу сыра.
Дано:
тх - 1,0 кг
F= 12 Н
Решение.
F=gm,
т
F
>
g
ш2 - ?
91
тп = т -т ^ = ---- тх.
g
12 Н
т2 =-----гг
Н
10
кг
кг = 0,2 кг.
Ответ. т2 = 0,2 кг.
После этого выполняется самостоятельная работа 2.
УрОК
22
тРение- Сила трения
Образователь- Обеспечить формирование понятий «трение» как финые цели урока зическое явление и «сила трения» как физическая ве­
личина; усвоение знаний о зависимости силы трения
• от рода трущихся поверхностей, степени их обработ­
ки, прижимающей силы и вида трения (скольжение,
качение).
Методы и средства обучения
Демонстрации и оборудование для демонстрационного экспери­
мента. Трибометр, брусок, набор грузов с двумя крючками, цилиндр
массой т = 0,25 кг от прибора «Диск вращающийся с принадлеж­
ностями». Опыты по измерению силы трения (рис. 85, Физика, 7),
исследованию зависимости силы трения от степени обработки, рода
трущихся поверхностей и прижимающей силы (рис. 86, 87, 89, Ф и­
зика, 7); опыты по сравнению силы трения скольжения с силой тре­
ния качения (рис. 90, Физика, 7).
Компьютер, проектор, ЭСО «Наглядная физика. Введение».
Актуализация опорных знаний о силе как причине изменения ско­
рости и (или) деформации при механическом взаимодействии тел;
о силе тяжести, весе, силе упругости, их направлениях, точках при­
ложения и происхождении; о равнодействующей силе и правилах
ее нахождения в простейших случаях. С этой целью учащиеся по
вариантам решают задачи, условия которых записаны на доске или
спроецированы на экран.
О Как будет двигаться тележка, получившая некоторую началь
ную скорость, под действием приложенных к ней сил (рис. 96)?
v
7)
■V
ш.
7/ 77/ 7/ / '
ТУТ)
Рис. 96
102
Ч7777777777777777777777Т,
777777777
W///////Г/7777777777/77777/У//////////
© Каким будет состояние тела, которое можно считать матери­
альной точкой, под действием приложенных к нему сил (рис. 97)?
Р
1 упр
if
F2 F !
Ft
f2
f\
F\
////////////////////
/////////// '///Г////////////////////////.
'Fr
1 У'Ф
УПР
'Fr
'Fr
Рис. 97
ф Парашютист с раскрытым парашютом движется равномерно.
Чему равна равнодействующая сил, приложенных к парашютисту?
Изобразите на рисунке эти силы.
Изучение нового материала. Подводя итоги предыдущего этапа
урока, учитель подчеркивает, что если на тело действуют не ском­
пенсированные силы, то это приводит к изменению его скорости
или к деформации. Изложение нового материала целесообразно
начать с анализа примеров, аналогичных примеру, рассмотренному
в Физике, 7 (рис. 84), и опытов по движению игрушечного автомо­
биля по столу после толчка, шарика по наклонному желобу, который
останавливается на горизонтальной поверхности и др. На основе
анализа этих примеров и опытов вводится понятие о трении как
явлении и силе трения как физической величине, количественно
характеризующей это явление.
Опыты показывают, что тело, приведенное в движение на го­
ризонтальной поверхности, останавливается, т. е. его скорость
изменяется. Поскольку сила тяжести и сила упругости компенси­
руют друг друга, на тело действует третья сила, а именно — сила
трения. Определение числового значения силы трения прово­
дится на опыте по рисунку 85 (Ф изика, 7) по результатам изме­
рения силы, с которой динамометр действует на брусок при его
равномерном движении. После этого с опорой на эксперимент
ио рисункам 86, 87, 89, 90 (Ф изика, 7) анализируются причины
возникновения силы трения и факторы, от которых зависит ее
числовое значение.
Использование модели «Трение на наклонной плоскости» ЭСО
«Наглядная физика. Введение» (рис. 98 а, б) позволит продемон­
стрировать зависимость силы трения скольжения от вещества, из
103
которого изготовлены наклонная плоскость и соскальзывающее тело
(брусок) и от угла наклона плоскости к горизонту.
Громив на наклонной плоскости
Трение на наклонной плоскости
„а
б
Рис. 98
На основании анализа этих опытов учащиеся совместно с учите­
лем делают следующие выводы:
1) Причиной возникновения силы трения являются шерохова­
тость трущихся поверхностей и силы притяжения между молекула­
ми соприкасающихся тел (если в кабинете есть плитки Иогансона,
целесообразно показать опыт с ними).
2) Сила трения скольжения зависит от вещества, из которого
изготовлены трущиеся поверхности, и от степени их обработки (ше­
роховатости).
3) Сила трения скольжения зависит от силы давления и растет
при ее увеличении.
4) Сила трения не зависит от площади соприкасающихся по­
верхностей.
В заключение рассматриваются способы уменьшения трения
(замена трения скольжения трением качения, использование смаз­
ки). Для замены трения скольжения трением качения используют
подшипники. Внешний вид и устройство роликового и шарикового
подшипников можно продемонстрировать, используя модели «Ша­
риковый подшипник», «Роликовый подшипник» ЭСО «Наглядная
физика. Введение» (рис. 99 а, б).
Для закрепления знаний можно предложить учащимся ответить
на вопрос № 4, приведенный на панорамной странице 5 учебника,
и решить следующие качественные задачи.
1. Почему в гололед тротуары посыпают песком?
2. Для чего на подошвы обуви и шины автомобилей наносят ре­
льефный рисунок (протектор)?
104
а
б
Рис. 99
Интересно знать.
На древних рисунках, найденных в пирамидах, изображены
египтяне, подливающие для уменьшения трения молоко под
полозья саней, на которых волокли каменные глыбы.
Организация домашней работы учащихся. Повторить § 14, решить
задачи № 2, 3,4 из упражнения 8.
В результате работы на уроке учащиеся должны на уровне понима­
ния усвоить, что силы трения в конечном итоге обусловлены сила­
ми взаимодействия молекул и поэтому имеют одинаковую природу
с силой упругости; научиться измерять силу трения динамометром;
знать факторы, влияющие на числовое значение силы трения; способы
изменения силы трения и практическое использование трения.
У О О К 2 3 Трение покоя.
Полезное применение трения.
Лабораторная работа 3
«Изучение силы трения»
Обоазователь- Обеспечить формирование первоначальных знаний
ны« цели урока ° силе трения покоя, ее проявлениях и полезном при­
менении; формирование практических умений экс­
периментально определять силы трения и выяснять
факторы, влияющие на ее значение.
Методы и средства обучения
Демонстрации и оборудование для демонстрационного экспери­
мента. Опыты по рисунку 93 (Физика, 7).
Динамометр, брусок, грузы.
105
Актуализация опорных знаний о трении как физическом явлении,
силе трения скольжения и силе трения качения, о способе измерения
силы трения, факторах, влияющих на ее числовое значение, путях
уменьшения силы трения. С этой целью полезно предложить уча­
щимся ответить на вопросы:
1. Как направлена сила трения скольжения?
2. От чего зависит сила трения скольжения?
3. Объясните физические закономерности, о которых идет речь
в пословицах: «Пошло дело как по маслу»; «Что кругло — легко
катится».
Изучение нового материала. Объяснение нового материала учителем
осуществляется в процессе наблюдений за показаниями динамометра,
с помощью которого делается попытка сдвинуть с места тяжелый бру­
сок. Сила трения покоя противодействует возможному перемещению
бруска под действием внешней силы. Причем числовое значение силы
трения покоя может изменяться от нуля до некоторого максималь­
ного значения. Ее возникновение обусловлено теми же факторами,
что и возникновение силы трения скольжения (неровности соприка­
сающихся поверхностей и силы притяжения молекул). Сила трения
покоя играет полезную роль при движении. Это можно подтвердить
опытом. Будем передвигать книгу по поверхности стола (рис. 100).
Вместе с ней перемещается гиря, хотя рука с ней не контактирует.
Объясняем учащимся, что, обладая инерцией, гиря должна бы пере­
мещаться влево относительно «уходящей» вправо из-под нее книги,
но она покоится. Это обусловлено появлением силы трения покоя,
направленной вправо, по направлению движения. Именно эта сила
является для гири силой, увеличивающей ее скорость относительно
стола. Далее можно провести обсуждение процессов ходьбы, движения
транспортных средств и роли силы трения покоя в этих процессах.
После объяснения нового материала учащиеся приступают к вы­
полнению лабораторной работы.
106
Лабораторная работа 3
«Изучение силы трения»
Оборудование —в соответствии с описанием лабораторной работы.
Выполнение работы. Работа проводится по алгоритмическому пред­
писанию, приведенному в тетради для лабораторных работ. Чтобы
учащийся смог равномерно передвигать брусок, необходимо поре­
комендовать ему провести несколько тренировочных упражнений.
Суперзадание. Постройте график зависимости силы трения
скольжения от силы давления (веса) бруска. Какой вывод можно сде­
лать из полученного графика?
Выполнение этого задания требует соблюдения некоторых пра­
вил. Чтобы избежать грубых ошибок, каждый опыт надо проводить
не менее трех раз и найти среднюю силу трения при движении бру­
ска сначала без груза, а затем с одним, двумя, тремя... грузами (см.
таблицу).
Вес бруска
с грузом
1
Р
Fl
2
3
(p
\_
V r p i/ -
P + mg
f;
n
Р + 2 mg
F"
F{
fi
+F2 + F3
з
,
. p '+ p '+ p '
p \— 1 2 3
\ тр2 /
3
F i'
.
. p"+ p"+ p "
/r \_ 1 2 3
\ трз /
^
Р + 3 mg
График строится на миллиметровой бумаге (имеется в тетради).
Размер используемой площади определяется интервалами измене­
ния веса бруска с грузами и средней силы трения. По оси ординат
откладываются средние значения силы трения, по оси абсцисс —
значение прижимающей силы (вес бруска с грузом).
Экспериментальные точки на график наносятся остро заточен­
ным карандашом и обводятся кружком (®). Прямая проводится так,
чтобы она располагалась по возможности ближе ко всем нанесенным
точкам. По обе стороны от нее число точек должно быть примерно
одинаковым (см. рис. 101). Учащиеся очень часто проводят график,
соединяя все точки и получая ломаную линию. Следует обратить
107
внимание на то, что график должен
соответствовать изучаемой физиче­
ской закономерности: прямой про­
порциональной зависимости силы
трения от прижимающей силы F .
В выводах следует отметить, что сила
трения скольжения зависит от модуля
прижимающей силы. Сила трения каче­
ния меньше силы трения скольжения.
Организация домашней работы уча­
щихся. Повторить § 15, ответить
письменно на контрольные вопросы к § 15, коротко записать не­
сколько примеров, в которых встречаются силы трения покоя.
В результате работы на уроке учащиеся должны знать и понимать
причины возникновения трения, виды трения, факторы, влияющие
на числовое значение силы трения; уметь измерять силу трения
скольжения и силу трения качения динамометром.
У р о к 2 4 Обобщение и систематизация знаний
/к
по теме «Взаимодействие тел. Сила»
Образователь- Обеспечить повторение, обобщение и систематизаные цели урока цию знаний учащихся по данной теме.
Методы и средства обучения
Актуализация опорных знаний проводится в процессе обсуждения
ответов на вопрос «Если бы ученые-физики решили выдать «паспорт»
физической величине «Сила», то какие бы три основные графы могли
быть в нем?» и решения качественных задач № 101.116,165, \ 69 (Сб.).
Далее переходят к решению расчетных задач.
v 7 ^ /^ ///V /)//////Z 7 ? 7 7 /
Рис. 102
% № 2 (упр. 7). Дима помогает отцу
передвигать шкаф (рис. 102). Дима толкает
шкаф с силой Fl = 100 Н, а отец — с силой
F2 = 500 Н. Обе силы направлены горизон­
тально. Определите равнодействующую
сил, с которыми отец и сын действуют
на шкаф. Изобразите эти силы (масштаб:
1 клетка — 100 Н).
108
© На поддоне массой тх = 20,0 кг находится N= 400 кирпичей
кг
размером 250x120x65 мм каждый. Плотность кирпича р = 1800 —
м
Определите вес поддона с кирпичом.
Решение.
Дано:
т 1= 20,0 кг
iV= 400
а = 250 мм = 0,25 м
b - 120 мм = 0,12 м
с = 65 мм - 0,065 м
т = т{ + т2,
V = abc,
т2 = N p a b c ;
т2 = pVTV,
P = g(m { +Npabc).
P= 10,0— (20,0 кг + 400 x
кг
р = 1 8 0 0 ^ - = 1,8 • 103
м3
м
р - ?
P -g m ,
КГ
TCT*
x 1,8 • 103 ^ ■0,25 м • 0,12 м • 0,065 m ) =
м
= 14 240 H = 14 kH.
Ответ: Р= 14 кН.
№ 153 (С б.). Одна гиря, висящая на
упругой пружине, увеличивает ее длину на
A/t = 0,50 см. Каким будет удлинение этой
пружины, если к ней подвесить четыре такие
гири?
© № 154 (С б.). На рисунке 103 изо­
бражены подвешенный к динамометру ла­
тунный цилиндр и мензурка с водой. Чему
равны вес цилиндра, его масса и объем? До
какого уровня поднимется вода в мензурке,
если в нее опустить цилиндр?
Дано:
р = 8500
кг
м
Р -1
т —1
V -?
к,-?
Решение.
Рис. 103
Р= 1,7 Н (см. рис. 103);
Р 1,7 Н Л ._
гп = — =---- — = 0,17 кг;
Н
10
кг
0,17 кг
V=™
= 0,00002 мд= 20 см3;
р 8500 Ц м
109
мл
^ -6 0
-=-•40
-^ 2 0
V0 =40 см3 (см. рис. 101);
y t = v 0+ V= 40 см3 + 20 см3 = 60 см3.
Ответ-. Р - 1,7 Н, т = 0,17 кг, V= 20 см3, Vx = 60 см3.
Организация домашней работы учащихся. Решить следующие за­
дачи.
© В каком случае остаются постоянными вес и масса тела (пра­
вильный ответ обведите кружком):
1) космонавт находится в кабине стартующего корабля;
2) человек неподвижно стоит в кабине: а) равномерно поднимаю­
щегося лифта; б) тормозящего лифта; в) лифта, набирающего скорость.
® С какой силой Земля действует на шарик
(рис. 104)?
т = 200 г
Рис. 104
Дано:
т = 180 кг
тх = 80 кг
© Штангист зафиксировал штангу массой
т = 180 кг. Если масса штангиста т х = 80 кг, то
с какой силой он давит на помост? Изобрази­
те графически силы, действующие на штанги­
ста. Чему равна равнодействующая этих сил
(рис. 105)?
Решение.
Fa = g(m + mxy,
Fр = Fт - F упр .
F = 10 — (180 кг + 80 кг) =
кг
= 2600 Н = 2,6 кН;
f , = V f P= 0 Ответ: Fr = 2,6 кН, Fp = 0.
О Увеличивая горизонтальную
силу, с которой вы действуете на тя­
желый стол, вы наконец сдвигаете его
с места и передвигаете по полу. Ка­
ким будет график зависимости силы
трения от прилагаемой вами к столу
силы (рис. 106)?
110
Рис. 106
© Определите вес канистры, полностью заполненной бензином,
если масса канистры т = 2,5 кг, а ее вместимость V = 20 л. Плотность
КГ
бензина р —710 —
м
Дано:
т = 2,5 кг
У= 20 л = 0,020 м3
КГ
р=п
710 —
м
Решение.
P - g ( m + т х), тх = pV;
P = g(m + pV).
кг
Н
Р=10 — • 2,5 кг + 710— 0,020 мс = 167 Н =
кг V
= 0,17 кН.
Ответ: Р= 0,17 кН.
В результате работы на уроке учащиеся должны закрепить, обоб­
щить и систематизировать знания и практические умения по теме
«Взаимодействие тел. Сила».
УРОК
к
25
Контрольная работа 2 по теме
v/ «Взаимодействие тел. Сида»
Образователь- Проверить и оценить степень усвоения учащимися
ные цели урока матеРиала по теме «Взаимодействие тел. Сила».