Задачи Сила трения

Тема урока: Сила трения. Решение задач

Образовательная цель урока: сформировать умение обучающихся решать расчетные задачи по теме и экспериментально подтверждать справедливость решения

Образовательные задачи урока:

• Проверить усвоение обучающимися таких знаний, как знание первого закона Ньютона, условий равновесия тела и их применения в конкретных ситуациях;
• Формировать умения обучающихся определение проекций сил на оси координат;
• Формировать практические умения работы с оборудованием;
• Развивать вычислительные навыки и навыки целенаправленного преобразования формул.

Технология проведения урока:

На предшествующем уроке обучающиеся группы делятся на пять групп. Каждой группе предлагается решить одну из пяти расчетных задач на определение коэффициента трения скольжения в общем виде. Ученики составляют алгоритм решения задачи и ее пошаговое решение. Далее ученики экспериментально определяют коэффициент трения и обмениваются информацией по решению задач с другими группами учащихся. Итог групповой работы – решение пяти задач.

В конце урока предлагается итоговая задача (задача №6) по определению силы натяжения нити (ученики соотносят теоретическое решение задачи с экспериментальными данными).

Задачи

Определить коэффициент трения скольжения µ деревянного бруска при его движении по деревянной линейке, используя следующие методы: 1) перемещения бруска вверх по наклонной плоскости; 2) движения бруска по горизонтальной поверхности; 3) соскальзывания бруска с наклонной плоскости; 4) опрокидывания бруска; 5) движения связанных тел. Сравните полученные результаты.

Задача № 1

Брусок массой М перемещается вверх по наклонной плоскости с углом наклона α с постоянной скоростью V. . Определите коэффициент трения скольжения между поверхностями, если к телу параллельно наклонной плоскости приложена сила F .

α

S

h

l

5

Задача №1

Решение:

Дано:

S

H

F

M

µ-?

Y: F-F тр -Mg·sinα=0,

x: N-Mg ·cosα=0

F-µMg·cosα-Mg·sinα=0,

µ=

5

Задача №1

Дано:

S=82 см

h=12,3 cм

F=0,22 H

M=o,064 кг

µ-?

Решение:

Ответ:µ≈0,24

5

Задача №2

По горизонтальной плоскости движется тело массой М с постоянной скоростью. При этом к телу приложена сила F , направленная горизонтально. Чему равен коэффициент трения µ ?

5

Задача №2

Дано:

M=0,064 кг

F=0,1 Н

V=const

µ-?

Решение

F тр =µN, N=mg, F тр =F

µ=𝐹/𝑚𝑔

µ=≈0,16

Ответ: µ=0,16

5

Задача №3

Тело массой M скользит равномерно по наклонной плоскости. Определите коэффициент трения тела о плоскость, если высота наклонной плоскости h , длина наклонной плоскости S

5

Задача №3

Решение:

Дано:

α

V=const

µ-?

µN-mg·sinα=0,

N=mg·cosα,

µ=

l=

µ=tgα, tgα=ℎ/𝑙

5

Задача №3

Решение:

Дано:

S=82 см

h=19 см

V=const

µ-?

l= (см),

µ=≈0,24

Ответ:µ≈0,24

5

Задача №4

Определите коэффициент трения скольжения деревянного бруска по деревянной поверхности методом его опрокидывания.

5

Задача №4

Решение:

Дано:

a=44 мм

h=80 мм

µ-?

Условия равновесия относительно точки- угла опрокидывания:

Fh - mg·=0,

Первый закон Ньютона:

F-µmg=0,

µ===

µ=

µ=

Ответ:µ≈0,28

5

Задача № 5

На горизонтальном столе лежит брусок массой М , на котором находится брусок массой m . Оба бруска соединены легкой нитью, перекинутой через невесомый блок (см. рис.). К нижнему бруску прикладывают некоторую силу F при этом он начал двигаться от блока равномерно. Рассчитайте значение коэффициента трения скольжения дерева о дерево µ .

5

5

Задача № 5

Решение:

Дано:

М

m

V=const

F

µ-?

+

x: F-µ(M+m)g-µmg-T=0,

y: T-µmg=0,

F=µ(M+m)g+µmg+ µmg

µ=

F=µg (M+m+2m)

Т – сила натяжения нити,

F 1 – сила трения, действующая на нижний брусок со стороны стола,

F 2 – сила трения, возникающая между брусками

5

Задача №5

Решение:

Дано:

M=0,064 кг

m=0,052 кг

F=0,46 Н

µ-?

µ=

Ответ: µ ≈0,21

5

Результаты эксперимента

Номер задачи

Коэффициент трения (µ)

№ 1

0,24

№ 2

№ 3

0,16

№ 4

0,24

№ 5

0,28

0,21

Базовые знания и умения:

• Знание первого закона Ньютона и его применение;
• Знание условий равновесия тела и их применение;
• Определение проекций сил на оси координат;
• Практические умения работы с оборудованием;
• Вычислительные навыки и навыки целенаправленного преобразования формул.

Задача № 6

Брусок массой М равномерно тянут по горизонтальной поверхности. Под каким углом должна быть расположена веревка, чтобы натяжение было минимально. Коэффициент трения между бруском и горизонтальной поверхностью µ

Задача № 6

Решение:

Дано:

М

µ

V=const

F= F min

α -?

y

Первый закон Ньютона в проекциях на оси X и Y :

F·cosα=µN,

N+F·sinα-Mg=0

Сила натяжения принимает минимальное

значение, если выражение ϕ= 𝑐𝑜𝑠𝛼+µ𝑠𝑖𝑛α

принимает максимальное.

F min - ?

0

X

=µ𝑐𝑜𝑠𝛼-𝑠𝑖𝑛α=0, µ=tgα

α= arctgµ

Задача № 6

Решение:

Дано:

М=0,064 кг

µ=0,24

V=const

F= F min

α -?

α= arctg 0,24≈14 0

F min =0,24·0,64/ (cos14 0 +0,24sin14 0 ) ≈ 0,15 H

F min - ?

Ответ: α ≈14 0 , F min ≈ 0,15 H

Итог урока. Прочитайте высказывание нашего выдающегося физика. Как можно соотнести данное высказывание с результатами урока?

Цитаты, афоризмы, высказывания …

«Когда теория совпадает с экспериментом, это уже не открытие, а закрытие»

Петр Капица

Литература:

• Никулова Г.А. ЕГЭ 2019. Задачник. Физика. Сборник заданий для подготовки к ЕГЭ /Г.А. Никулова, А.Н. Москалев. М.: Изд-во «Экзамен»,2019. – 352 с.
• Подласый И.П. Медагогика : Учеб. для студентов высших пед . учебных заведений. – М.: Просвещение, 1996. – 432 с.
• https://urok.1sept.ru/articles/631594
• https://nauchniestati.ru/blog/metody-issledovanija /