Разноуровневая лабораторная работа " Определение коэффициента силы трения"

Разработка трех заданий при прохождении темы «Сила трения», определение коэффициентов трения покоя, скольжения, качения. Можно использовать для проведения лабораторного практикума, рассчитано на достаточно подготовленных и низкомотивированных учащихся.

Задание №1. «Определение коэффициента трения бруска »

Краткая теория: если положить на горизонтальную поверхность брусок и подействовать на него с достаточной силой в горизонтальном направлении, то брусок станет двигаться. Нетрудно убедиться, что в этом случае на брусок действуют четыре силы: в вертикальном направлении – сила тяжести P и сила реакции опоры N , равные по модулю противоположные по направлению; в горизонтальном направлении – сила тяги F и противоположная по направлению сила трения F_mp.

Чтобы брусок двигался равномерно и прямолинейно, нужно, чтобы модуль силы тяги был равен модулю силы трения.

На этом основан метод измерения силы трения. Следует приложить к бруску силу тяги, которая будет поддерживать равномерное прямолинейное движение этого тела. По этой силе тяги определяют модуль силы трения.

Оборудование: деревянная линейка, деревянный брусок с тремя отверстиями; динамометр; набор грузов по механике.

Порядок выполнения работы.

1. Цена деления шкалы динамометра, ц.д = 0,1 Н.

2. Измерьте вес бруска при помощи динамометра. Результат измерения веса запишите в таблицу.

3. Измерьте силу трения скольжения бруска с грузами по столу. Для этого перемещайте брусок с грузами равномерно по столу при помощи динамометра.

4. Результат измерения запишите в таблицу.

5. Нагружая брусок одним, двумя и тремя грузами, измерьте в каждом случае силу трения. Данные занесите в таблицу.

6. Вычислите коэффициент трения скольжения

7. Определите инструментальную погрешность коэффициента трения.

8. Сделайте вывод.

Легко убедиться, что в случае движения тела по горизонтальной поверхности сила нормального давления равна силе тяжести, действующей на это тело: N = P. Это позволяет вычислить коэффициент трения:

1. Определили вес бруска и груза с помощью динамометра, записали в таблицу.

2. Двигая брусок равномерно по деревянной линейке, определили силу тяги, которая равна силе трения. Записали ее значение в таблицу.

3. Определили коэффициент трения для каждого измерения силы трения, занесли их в таблицу.

  4. Определили погрешность измерения для каждого значения коэффициента силы трения.

.Вывод:

1. Коэффициент трения равен

2. Инструментальная погрешность измерения равна

3. Коэффициент трения скольжения при взаимном движении тела по поверхности стола является величиной постоянной не зависящей от силы нормального давления.

Задание №2: «Сравните коэффициент трения покоя, скольжения и качения. Сделайте вывод».

Оборудование: динамометр, брусок деревянный, грузы с двумя крючками – 2 шт., карандаши круглые – 2 шт.

Порядок выполнения работы.

1. Вычислите цену деления шкалы динамометра.

2. Измерьте вес бруска с двумя грузами при помощи динамометра. Результат измерения веса запишите в тетрадь.

3. Измерьте максимальную силу трения покоя бруска по столу. Для этого положите брусок на стол, а на брусок два груза; к бруску прицепите динамометр и приведите брусок с грузами в движение. Запишите показания динамометра, соответствующее началу движения бруска.

4. Измерьте силу трения скольжения бруска с грузами по столу. Для этого перемещайте брусок с грузами равномерно по столу при помощи динамометра. Результат измерения силы запишите в тетрадь.

5. Измерьте силу трения качения бруска по столу. Для этого положите брусок с двумя грузами на два круглых карандаша и перемещайте равномерно брусок по столу при помощи динамометра. Результат измерения силы запишите в тетрадь.

6. Сделайте вывод о том, какая сила больше:
а) вес тела или максимальная сила трения покоя?
б) максимальная сила трения покоя или сила трения скольжения?
в) сила трения скольжения или сила трения качения?

7. Сравните коэффициент трения покоя, трения скольжения и трения качения.

Цена деления шкалы динамометра, ц.д = 0,1 Н.

Вывод:

1. Сила трения:

а) зависит от рода трущихся поверхностей.
б) зависит от шероховатости трущихся поверхностей.
в) чем больше шероховатости поверхности, тем коэффициент трения больше.

2. Способы увеличения или уменьшения силы трения скольжения:

Увеличить: увеличить шероховатость трущихся поверхностей, насыпать между трущихся поверхностей частицы (стружку, опилки, песок).

Уменьшить: шлифовка, полировка трущихся поверхностей, нанесение смазки.

Задание №3 «Измерение коэффициент трения скольжения, используя наклонную плоскость»

Оборудование: линейка деревянная от трибометра, брусок деревянный, линейка измерительная, штатив. Порядок выполнения работы.

1. Используя штатив, закрепите линейку под углом к столу.
   2. Положите брусок на закрепленную под углом деревянную линейку.
   3. Меняя угол наклона линейки, найдите такой максимальный угол, при котором брусок еще покоится.
   4. Измерьте длину основания линейки и высоту подъема линейки.
   5. Рассчитайте значение коэффициента трения скольжения дерева о дерево по формуле:

6. Рассчитайте погрешность измерения.
7. Вывод.

Вывод: 1. Коэффициент трения равен

III. Подведение итогов практикума:

Сила трения скольжения зависит:

а) От рода трущихся поверхностей.
б) От шероховатости трущихся поверхностей.
в) Прямо пропорционально от силы давления.
г) Коэффициент трения скольжения при взаимном движении тела по поверхности является величиной постоянной не зависящей от силы нормального давления.
д) Чем больше шероховатости поверхности, тем коэффициент трения больше.

Литература:

1.Перышкин И.М., Гутник Е.М. Физика 9 Москва: «Просвещение» 2024г.

2.Буров В.А. Фронтальные лабораторные занятия по физике в средней школе.

М. «Просвещение» 1921г.