В природе и технике трение имеет большое значение. Трение может быть полезным и вредным. Когда оно полезно, его стараются увеличить, когда вредно - уменьшить. Рассмотрим некоторые примеры.
Без трения покоя ни люди, ни животные не могли бы ходить по земле. Действительно, при ходьбе мы отталкиваемся ногами от земли. Когда же трение между подошвой обуви и землей (или льдом) мало, например, в гололедицу, то отталкиваться от земли очень трудно, ноги при этом скользят. Чтобы ноги прохожих не скользили, тротуары посыпают песком. Это увеличивает силу трения между подошвой обуви и льдом.
Не будь трения, предметы выскальзывали бы из рук.
Сила трения останавливает автомобиль при торможении. Без трения покоя он не смог бы и начать движение. Колеса вращались бы, проскальзывали, а автомобиль продолжал бы стоять на месте. Чтобы увеличить трение, поверхность шин у автомобиля делают е ребристыми выступами (рис. 71). Зимой, когда дорога бывает особенно скользкая, на колеса автомобиля надевают специальные цепи.
У многих растений и животных имеются различные органы, служащие для хватания (усики растений, хобот слона, цепкие хвосты лазающих животных). Все они имеют форму, удобную для навивания, и шероховатую поверхность для увеличения трения.
Подумайте и немного пофантазируйте: что бы произошло со всеми нами, если бы в природе вдруг исчезло трение?
Но мы уже говорили, что во многих случаях трение вредно и с ним приходится бороться. Например, во всех машинах из-за трения нагреваются и изнашиваются движущиеся части. Для уменьшения трения соприкасающиеся поверхности делают гладкими, между ними вводят смазку. Чтобы уменьшить трение вращающихся валов машин и станков, их опирают на подшипники. Деталь подшипника, непосредственно соприкасающуюся с валом, называют вкладышем. Вкладыши делают из твердых материалов - бронзы, чугуна или стали, - внутреннюю поверхность их покрывают особыми материалами, чаще всего баббитом 1 , и. смазывают. На рисунке 72 изображен подшипник, в котором вал 3 превращении скользит по поверхности вкладыша 2. Подшипники такого рода называют подшипниками скольжения.
Мы знаем, что сила трения качения при одинаковой нагрузке значительно меньше силы трения скольжения. На этом явлении основано применение шариковых и роликовых подшипников. В таких подшипниках вращающийся вал не скользит по неподвижному вкладышу подшипника, а катится по нему на стальных шариках или роликах.
Устройство простейших шарикового и роликового подшипников изображено на рисунке 73. Внутреннее кольцо подшипника, изготовленное из твердой стали, насажено на вал. Наружное же кольцо закреплено в корпусе машины. При вращении вала внутреннее кольцо катится на шариках или роликах, находящихся между кольцами.
Замена в машинах подшипников скольжения шариковыми или роликовыми подшипниками позволяет уменьшить силу трения в 20- 30 раз.
Шариковые и роликовые подшипники используют в разнообразных машинах: автомобилях, токарных станках, электрических двигателях, велосипедах и т. д. Без этих подшипников невозможно представить современную промышленность и транспорт.
1. Баббит - сплав свинца или олова с другими металлами.
Вопросы. 1. Какое значение имеет трение в жизни человека и животных? 2. Каково значение трения на транспорте? 3. Какие способы уменьшения трения вы знаете? 4. Для какой цели используют в машинах подшипники? 5. Как устроен подшипник скольжения? шариковый подшипник?
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.
Еще примеры силы трения в быту:
мы можем писать на бумагевещи, стоящие на вашем столе, не улетают от малейшего сквознякаодежда, которая висит на вашем стуле или плечиках в шкафувы можете водите компьютерной мышкой по коврикувы с трудом двигаете шкаф, т.к. есть сила тренияно если случайно разлить подсолнечное масло на кухне, любой входящий будет скользить, т.к. уменьшится сила трения об пол, но аккуратнее, не упадите сами:)ковер сильно уменьшает силу трениясмазывание петлей двереймузыкальные инструменты 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 механизмы Роль 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 тренияВ 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).
«Приложение 2»
Приложение 2
Вариант 1
Сани скатываются с горы под действием силы …, а, скатившись, останавливаются за счет силы …
Трения … тяжести;
Упругости … трения;
Трения … упругости;
Тяжести … трения
Совпадает ли сила трения с направлением скорости движения тела?
Совпадает с направление скорости;
Направлена в сторону, противоположную скорости.
При равных нагрузках сила трения скольжения всегда … силе (силы) трения качения.
Трактор при вспашке земли, двигаясь равномерно, развил силу тяги 15 кН. Чему равна сила сопротивления почвы?
Вариант 2
Два биллиардных шара, столкнувшись, отталкиваются друг от друга за счет силы …, а затем останавливаются за счет силы…
Трения …тяжести;
Упругости … трения;
Трения … упругости;
Упругости … тяжести.
На рисунке изображены силы, действующие на движущийся брусок. Какая из указанных сил – сила трения?
Для равномерного движения бруска (см. рис.) необходимо, чтобы сила 1 была … силы (силе) 3.
Электровоз, двигаясь равномерно, тянет состав силой 150 кН. Чему равна сила сопротивления (трения)?
150 кН; 2. 30 кН; 3. 15кН; 4. 120 кН; 5. 300кН.
Просмотр содержимого документа
«Трение в природе и технике»
X межмуниципальный конкурс «Мой мультимедийный урок»
(2016-2017 учебный год)
Трение в природе и технике
7 класс
(Е.М. Гутник, А.В. Перышкин (Программы для общеобразовательных учреждений. Физика. Астрономия.7-11 кл./ сост. Е.Н. Тихонова М.: Дрофа, 2013.))
Дзюрич Елена Алексеевна
учитель физики муниципального
общеобразовательного учреждения «Средняя
общеобразовательная школа с. Агафоновка
Питерского района Саратовской области»
e .dzyurich @yandex .ru
Аннотация
Урок физики в 7 классе. Урок объяснения нового материала и комплексного применения знаний. Рассказывается о способах уменьшения и увеличения силы трения. Показывается роль силы трения в природе и технике. На данном уроке отрабатываются навыки решения качественных задач. Расширяется кругозор обучающихся по предмету. Предложенные задачи помогают школьникам лучше узнать и полюбить предмет, увидеть проявление физики в повседневной жизни.
Тема урока. Трение в природе и технике.
Цель:
- расширение и уточнение знания о природе силы трения и способах её изменения, выяснение важности силы трения в природе и технике, оптимизация психоэмоционального состояния школьников на уроке
Задачи:
Образовательные:
- показать значение силы трения в жизни человека, быту, технике;
- познакомить учащихся со способами изменения силы трения.
Развивающие:
- формировать умения применять знания в нестандартных ситуациях;
- создать условия для развития мышления; способностей учащихся к анализу;
- способствовать развитию воображения, образного и логического мышления, развивать умение анализировать факты, развивать наблюдательность, память;
- формировать умение систематизировать информацию, находить требуемую информацию в различных источниках, формировать умения и навыки работы с научно-популярной и дополнительной литературой.
Воспитательные:
- развивать мотивацию изучения физики, используя интересные сведения, умение видеть физику вокруг себя;
- активизировать деятельность учащихся, снизить уровень тревожности при умственном напряжении, способствовать сохранению психического, физического, духовного здоровья школьников;
- воспитывать у детей отношения к ПК, как к инструменту, предназначенному для работы, учить методу проектирования.
Тип урока. Урок изучения и обобщения материала
Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, экран, презентация к уроку (Приложение 1), карточки-тесты по теме «Сила трения» (Приложение 2).
Ход урока.
| Этапы урока | Деятельность учителя | Деятельность обучающихся |
|
| Организационный момент. Сообщение целей урока. | Учитель направляет обучающихся на совместное формирование целей урока. | Совместно с учителем формулируют цели урока. |
|
| Самостоятельная работа. | Организует проведение тестового задания. Приложение 2 | Записывают ответы на вопросы теста По окончании осуществляют взаимопроверку, затем проверяют правильность ответов по готовому шаблону. |
|
| Объяснение нового материала | Объясняет новый материал | Участвуют в обсуждении вопросов |
|
| Решение качественных задач. | Осуществляет подборку качественных задач. | Обсуждают и решают предложенные задачи. |
|
| Подведение итогов урока. | Подводит итоги урока. Проводит рефлексию. | Отвечают на вопросы рефлексии. |
|
| Объясняет домашнее задание. | Записывают необходимую информацию по выполнению домашнего задания. |
Организационный момент. Формулирование целей урока.
Самостоятельная работа.
Объяснение нового материала
| Деятельность учителя | Деятельность обучающихся |
| Настраивает обучающихся на рабочий лад. Формулирует основополагающий вопрос: «Трение – полезно или вредно» (слайд 3) | Предлагают свои ответы на основополагающий вопрос |
| Первично вводит материал с учетом закономерностей познания при высокой активности учащихся. | Активные действия учащихся с изучаемым материалом. |
| Рассказывает о роли силы трения при ходьбе. (слайд 4) Рассматривается ходьба по скользкой поверхности. (слайд 5) | Приводят примеры. Обсуждают вредное и полезное проявление силы трения. Трение может быть полезным и вредным. Когда оно полезно, его стараются увеличить, когда вредно – уменьшить. |
| Подводит обучающихся к тому, чтобы они сами предлагали варианты уменьшения и увеличения силы трения | Предлагают свои ответы. |
| 1. Какие ещё виды смазки, кроме жидкой, вы знаете? 2. Знаете ли вы такую жидкость, которая увеличивает трение? 3. (слайд 6) Советский учёный К.Вейнберг доказал, что при трении о лёд (например, полозьев) выделяемое тепло заставляет лед плавиться; при этом образуется тонкая водяная плёнка, которая играет роль смазки и делает лёд скользким. Так как трение о бугристый лёд больше, то и тепла выделится больше, значит, он и будет более скользким. 4. Для чего подковывают лошадей? (слайд 7)
7. (слайд 10) | Сухая, графитовая Гудрон Скольжение лучше на шероховатом льду. Для увеличения сцепления между ногами и поверхностью земли.
Нагруженный автомобиль оказывает большее давление на дорогу, вследствие этого сцепление колёс с грунтом у него больше, чем у пустого. Вследствие большого трения можно обжечь руки и ноги. Скольжение уже заторможенного, не вращающегося колеса называется юзом. Попавшие под колеса свежие листья, будучи раздавленными, дают влагу, значительно уменьшающую трение. Начинается скольжение. |
| «Тихая вода подмывает берега» (слайд 11) Какой смысл заложен в этой пословице? С житейской точки зрения, по-видимому, ее смысл в том, что малое, но длительное воздействие приводит к значительному результату. С точки зрения физики можно дать такое объяснение. Между отдельными слоями воды, текущей в реке, действует трение, которое называется внутренним. В связи с этим скорость течения воды на разных участках поперечного сечения русла реки не одинакова. Самая большая в середине русла (на быстрине), самая маленькая у берегов. Но сила трения не только тормозит воду, но и действует на берег, вырывая частицы грунта и тем самым, подмывая берег. | |
| Формулирует совместно с обучающимися выводы: Сила трения зависит от свойств соприкасающихся тел (от рода поверхностей); | Записывают в тетрадях выводы. |
Решение качественных задач.
| Деятельность учителя | Деятельность обучающихся |
| Объясните с физической точки зрения некоторые пословицы. «Плуг от работы блестит.» (слайд 12) «Коси коса, пока роса; роса долой, и мы домой.» (слайд 13) «Корабли спускают, так салом подмазывают.» (слайд 14) | Поверхность плуга при работе испытывает большую силу трения о землю, в результате поверхность шлифуется, полируется, становится блестящей.. Уменьшение силы трения. Роса увеличивает массу стебля. Поэтому при ударе косой он в меньшей степени изгибается, и коса сразу срезает его. Роса создает смазку, и уменьшается сила трения, когда при обратном движении косы она скользит по траве. Роль смазки выполняет сало |
| Ответьте на вопросы: Почему кусок хозяйственного мыла легче разрезать крепкой ниткой, чем ножом? (слайд 15) Зачем зимой дорожки посыпают солью? (слайд 16) Почему уменьшается глубина рельефного рисунка на колесах тракторов, зерноуборочных комбайнов и другой сельскохозяйственной технике по мере ее эксплуатации? (слайд 17) Зачем легкоатлеты надевают спортивную обувь с шипами? (слайд 18) | При разрезании ниткой возникает меньшая сила трения, чем при разрезании ножом Чтобы увеличить силу трения Вследствие действия силы трения Для лучшего сцепления с поверхностью |
Подведение итогов урока.
| Деятельность учителя | Деятельность обучающихся |
| Сегодня на уроке мы познакомились с примерами проявления силы трения в природе и технике. (слайд 19) | |
| Какие понятия мы повторили? | Сила трения. Виды силы трения. |
| Что нового узнали на уроке? | Как уменьшать или увеличивать силу трения. Вредное и полезное проявления силы трения. |
| Чем запомнился вам урок? | Многие явления в произведениях можно объяснить с физической точки зрения. |
| Оценивают работу на уроке. |
Домашнее задание. (слайд 20)
Литература
1. Перышкин А.В. Физика. 7 кл.: учебник для общеобразовательных учреждений-9-е изд., дораб. – М.: Дрофа, 2010. – 192 с.: ил.
2. Тихомирова С.А. Физика в загадках, пословицах, сказках, полэзии, прозе и анекдотах: пособие для учащихся и учителей /С.А. Тихомирова. – М.: Мнемозина, 2008. -152 с.: ил.
Просмотр содержимого презентации
«приложение 1»
МОУ «СОШ с. Агафоновка Питерского района Саратовской области»
Учитель физики: Дзюрич Елена Алексеевна
Ответы к тесту
№ варианта
1 задание
2 задание
3 задание
4 задание
Основополагающий вопрос:
Трение - полезно или вредно?
- Какие понятия мы повторили?
- Что нового узнали на уроке?
- Чем запомнился вам урок?
- Оцените свою работу на уроке.
- §32, подобрать 3,4 пословицы на тему «Сила трения»
- По желанию подготовить презентацию или буклет по теме «Трение в природе и технике».
- http://rud.exdat.com/pars_docs/tw_refs/578/577016/577016_html_347b626a.png
- http://im7-tub-ru.yandex.net/i?id=140373743-49-72&n=21
- http://im4-tub-ru.yandex.net/i?id=137823746-29-72&n=21
- http://bm.img.com.ua/img/prikol/images/large/5/1/172615_344014.jpg
- http://im3-tub-ru.yandex.net/i?id=510769990-30-72&n=21
- http://im1-tub-ru.yandex.net/i?id=251028368-50-72&n=21
- http://im2-tub-ru.yandex.net/i?id=226509706-35-72&n=21
- http://im5-tub-ru.yandex.net/i?id=144812129-13-72&n=21
- http://im7-tub-ru.yandex.net/i?id=274105974-05-72&n=21
- http://im7-tub-ru.yandex.net/i?id=711459-24-72&n=21
- http://im2-tub-ru.yandex.net/i?id=92987697-35-72&n=21
- http://im1-tub-ru.yandex.net/i?id=427068993-31-72&n=21
- http://im5-tub-ru.yandex.net/i?id=575017404-42-72&n=21
- http://www.price-list.kiev.ua/img/board_files/04_02_2011/e40259020851dfbb12386098cd44631a.jpg
- http://class-fizika.narod.ru/vid.htm
