Измерение коэффициента трения скольжения различных веществ о дерево с помощью компьютерной модели
Submitted by Евгения Владимировна Яшина on пн, 13/12/2010 - 21:12
I.Организационный момент.
Здравствуйте, ребята! Мне очень приятно видеть вас готовыми к уроку. Я рассчитываю на нашу совместную плодотворную работу. Сегодня у нас необычный урок, а интегрированный. Мы с вами попробуем применить знания, полученные по теме «Моделирование» на уроках информатики для исследования одной из важнейших сил в природе - силы трения. При выполнении лабораторной работы вы самостоятельно на опыте определили коэффициент трения скольжения. Далеко не у всех получились результаты, сходные с табличными. А сейчас эксперимент будет проводить компьютер, нам лишь останется обработать результаты его измерений. Итак, цели нашего сегодняшнего урока, это повторить основные понятия раздела «Моделирование» по информатике, а также, определение, виды и свойства силы трения по физике и выполнить виртуальную лабораторную работу. Все готовы? Тогда начинаем!
II.Повторение ранее пройденного материала и подготовка к основному этапу урока.
Отвечаем устно на вопросы: (Слайд 1)
1)Что такое модель?
2)Какие виды моделей вам известны?
3)Какие виды компьютерных моделей вы можете перечислить?
4)Что общего и в чём различие понятий «математическая модель» и «компьютерная математическая модель»?
5)Как вы думаете, в каких случаях компьютерный эксперимент предпочитают лабораторному?
(После ответа на этот вопрос ребята сами должны прийти к выводу, что лабораторный эксперимент не всегда позволяет получить точный результат). При выполнении работы нам необходимо будет измерить угол наклона плоскости с как можно более высокой точностью, и на опыте сделать это довольно сложно. Но прежде, чем приступить к работе, повторим: (Слайд 2)
6)Что такое сила трения?
7)Какие виды силы трения вы знаете? Дайте определение каждой.
8)В чём заключается причина силы трения, какова её природа ?
9)От чего зависит величина силы трения?
10) Зависит ли она от формы и площади соприкасающихся поверхностей?
11) По какой формуле рассчитывается модуль силы трения скольжения?
12) Что такое коэффициент трения? От чего он зависит?
13) Сравните силу трения скольжения с силой трения качения и силой жидкостного трения.
Молодцы! Вы хорошо поняли эту тему, поэтому можно смело переходить к выполнению нашей виртуальной лабораторной работы.
III.Подготовка к выполнению работы.
Метод, которым мы сегодня воспользуемся для определения коэффициента трения, не описан в ваших учебниках, поэтому я заготовила специальные бланки с описанием работы и готовой расчётной таблицей. Они перед вами. Поставьте свою фамилию в правом верхнем углу. Отложите на время листочки и ручки и обратите внимание на демонстрационный стол.
(На столе горизонтально расположена деревянная линейка, на ней покоится брусок с двумя грузами )
Ребята, ответьте мне, пожалуйста, на несколько вопросов:
1.Какие силы в данный момент действуют на брусок?
2.Если я начну приподнимать один край линейки, что в этом случае произойдёт? Почему?
3.Брусок сразу же начнет скольжение?
4.Какая сила будет его удерживать до этого момента?
Опыт:постепенно поднимаю край линейки, брусок с грузами вначале покоится, а затем начинает скольжение.
Значит, при каком-то предельном значении угла наклона проекция силы тяжести станет больше силы трения, и тело придёт в движение. Рассмотрим на чертёже ситуацию, когда угол наклона предельный, т.е. тело ещё в покое, но перед самым началом движения. В этом случае сила трения покоя будет максимальной, а значит, практически равна силе трения скольжения. Расставим все силы, действующие на тело, и найдём их проекции. (Слайд 3)
Так как тело находится в покое, то векторная сумма действующих на него сил равна 0. Записываем это уравнение в проекциях на оси OX и OY.
Подставляя вместо Fтр и N их выражения, получим формулу для расчёта коэффициента трения μ.
Таким образом, зная предельный угол, можно рассчитать значение коэффициента трения.
IV.Выполнение лабораторной работы.
Закончите чертёж, приведенный на бланках, и вывод расчётной формулы.
А теперь открываем компьютерную математическую модель «Соскальзывание по наклонной плоскости» (Мои документы\IP 2000\Program\ip; Файл→Открыть→ Soskalz._po_nakl._ploskosti). (Слайд 4)
Для проведения эксперимента предлагаются 4 тела, изготовленные из различных веществ одинаковой массы. Вы должны поворачивать наклонную плоскость, увеличивая угол α. Ваша задача зафиксировать его предельное значение, после которого тело начнёт скользить. Угол можно увеличивать «грубо» и «точно». Поэтому, добивайтесь такого положения наклонной плоскости, при котором брусок будет соскальзывать равномерно. Параллельно измерениям заполняем таблицу.
(Выполняют работу, поочерёдно определяя значение угла для всех четырёх тел)
С помощью стандартной программы «Калькулятор» находим значения тангенсов всех углов, это и будут искомые коэффициенты трения.
(Ребята считают, заполняют таблицу)
V.Анализ результатов выполненной работы.
Давайте сравним полученные в работе значения с табличными (Слайд 5) (заполняем таблицу на интерактивной доске).
Для какой пары веществ коэффициент трения наименьший? (Для дерева и льда) Приведите примеры из жизни, где мы это используем (лыжи, сани легко едут по снегу и льду). А когда этот коэффициент самый большой? (для резины) Приведите примеры, подтверждающие это. Сформулируйте вывод и запишите его на бланках.
Ответим ещё на несколько вопросов: (Слайд 6)
1.Каковы преимущества этого способа определения коэффициента трения?
2.А недостатки?
3.Зависит ли коэффициент трения от угла наклона плоскости?
VI.Подведение итогов урока.
Как замечательно мы сегодня поработали! Давайте поведём итоги.
1)Какие понятия и формулы мы успели повторить?
2)Понравился вам метод, который мы использовали в работе?
3)Достигли ли мы целей, которые поставили в начале урока?
4)Эти знания вам нужны, полезны?
5)Как вы, ребята, оцениваете нашу совместную работу, а свою собственную?
6)Что вам больше всего понравилось на уроке?
Сдаём листочки с выполненной работой мне на проверку.
VII.Объяснение домашнего задания.
Дома вам предстоит решить задачи №267, 268, 291 (задачник под редакцией Рымкевича А.П.).
VIII.Заключение.
Спасибо, ребята, за работу! Урок окончен, до свидания!
.jpg)
.jpg)