Лабораторная работа № 3 «Измерение силы трения скольжения» - Динамика

Цели: отработка практических навыков при работе с физическим оборудованием.

Ход урока

I. Природа трения. Виды трения

Так как в курсе физики 8-го класса подробного изучения сил различной природы нет, то перед началом работы есть смысл коротко пояснить природу силы трения.

Сила, которая возникает при движении одного тела по поверхности другого, называется силой трения.

Сила трения направлена в сторону, противоположную направлению движения тела вдоль границы, разделяющей поверхности трущихся тел.

Различают силу трения скольжения и силу трения покоя.

Для того чтобы сдвинуть тело с места, мы должны приложить силу. Пусть эта сила начинает увеличиваться от 0 до какого-то значения силы, при котором тело сдвигается с места. До тех пор, пока приложенная сила меньше F_тр.пок., она компенсируется силой трения покоя, и брусок остается неподвижен.

Как только приложенная сила F = F_тр.пок., брусок сдвигается и сила трения покоя переходит в силу трения скольжения. Значит F_тр.ск. ~ F_{тр.пок.max}.

Опыты показали, что:

где μ - коэффициент трения скольжения, N - сила реакции опоры.

На горизонтальной опоре N численно равна весу тела Р. Следовательно:

Таким образом, μ зависит от природы трущихся тел и не зависит от массы и площади опоры.

II. Лабораторная работа

Далее, переходя к выполнению лабораторной работы нужно пояснить ученикам, что перемещение бруска при помощи динамометра необходима производить с постоянной скоростью.

Только в этом случае показания динамометра будут равны F_тр.ск.

Конечно, любая работа начинается с определения цены деления измерительных приборов. В данной работе цена деления динамометра равна Ц_F = 0,1 Н.

Сначала можно провести три опыта с пустым бруском, затем последовательно помещая на него два груза.

Ясно, что сила трения будет увеличиваться, а вот рассчитанные значения коэффициента трения скольжения покажут, что он не зависит от массы тела.

Очень важно, чтобы, отвечая на вопросы в конце лабораторной работы, ученики дали правильные ответы, исходя из тех результатов, которые они получили, рассчитав F_тp. и μ.

Обычно в этой работе остается минут 10 и задание работы можно чуть- чуть расширить: так как брусок имеет разные площади граней, можно проверить, зависит ли сила трения скольжения от площади поверхности трущегося тела. Для этого можно перевернуть брусок на другую грань и провести измерения силы трения еще в одном опыте.

Окажется, что: F_Д = F_Д1, а F_тр = F_тр1 .

После выполнения работы ученики должны обязательно написать выводы по работе, в которых они указывают, как их результаты совпадают с теоретическими положениями, отмечают причины, приводящие к погрешностям, и так далее.