Меню

Как измерить силу трения покоя с помощью динамометра



Лабораторная работа по теме «Измерение силы трения с помощью динамометра»

по теме «Измерение силы трения с помощью динамометра»

Прежде чем приступить к выполнению лабораторной работы я задаю на предыдущем уроке домашнее задание: «Повторить в учебнике § 32, 59 и ответить на вопросы после §».

При соприкосновении одного тела с другим возникает взаимодействие, препятствующее их относительному движению, которое называют трением. А силу, характеризующую это взаимодействие, называют силой трения. Она обозначается буквой F с индексом: F тр (рис. 1).

Сила трения – это еще один вид силы, отличающийся от рассмотренных ранее силы тяжести и силы упругости.

Одной из причин возникновения силы трения является шероховатость поверхностей соприкасающихся тел. Даже гладкие на вид поверхности тел имеют неровности и царапины.

На рисунке 2 неровности изображены в увеличенном виде. Когда одно тело скользит или катится по поверхности другого, эти неровности цепляются друг за друга, что создаёт некоторую силу, задерживающую движение.

Другая причина трения – взаимное притяжение молекул соприкасающихся тел.

Возникновение силы трения обусловлено главным образом первой причиной, когда поверхности тел шероховаты. Но если поверхности тел хорошо отполированы, при соприкосновении часть их молекул располагается очень близко друг к другу. В этом случае начинает заметно проявляться притяжение между молекулами соприкасающихся тел.

Слой смазки (рис. 3) разъединяет поверхности трущихся тел и трение уменьшается.

При скольжении одного тела по поверхности другого возникает трение, которое называют трением скольжения

Если же тело не скользит, а катится по поверхности другого, то трение, возникающее при этом, называют трением качения.

Силу трения можно измерить. Так, чтобы измерить силу трения скольжения деревянного бруска по доске или по столу, надо прикрепить к нему динамометр (рис. 4). Затем равномерно двигать брусок по доске, держа динамометр горизонтально.

На брусок в горизонтальном направлении действуют две силы. Одна сила – сила упругости пружины динамометра, направленная в сторону движения. Вторая сила – это сила трения, направленная против движения. Так как брусок движется равномерно, то это значит, что равнодействующая этих двух сил равна нулю. Следовательно, эти силы равны по модулю, но противоположны по направлению. Динамометр показывает силу упругости (силу тяги), равную по модулю силе трения.

Измеряя, силу, с которой динамометр действует на тело при его равномерном движении, мы измеряем силу трения.

Чем больше сила, прижимающая тело к поверхности, тем больше возникающая при этом сила трения.

Цель работы: Выяснить, от чего зависит сила трения скольжения, и сравнить ее с силой трения качения.

Приборы и материалы: Динамометр, деревянный брусок, две цилиндрические палочки (круглые карандаши), набор грузов, пластмассовая линейка.

1. Положили брусок на деревянную поверхность стола.

2. Опыт 1. Прикрепили к бруску динамометр и равномерно перемещаем брусок по поверхности. Динамометр будет показывать силу тяги, равную силе трения. Полученные показания записываю в таблицу.

F тяг1 = F тр1 = Н

3. Определяю вес бруска. Сравниваю вес бруска с силой тяжести. Полученные данные записываю в таблицу:

4. Опыт 2, 3. Ставлю груз на брусок. Повторяю измерения поочередно с одним грузом, а затем с двумя (повторяем пункты 2 и 3).

5. Опыт 4. Положил брусок на пластмассовую поверхность и, перемещая его равномерно, определяю силу трения. Показания динамометра записываю в таблицу.

6. Опыт 5. Разместил брусок на двух цилиндрических палочках и равномерно перемещаю его по столу.

7. Показания полученные в ходе выполнения работы заношу в таблицу.

Источник

Практикум «Способы определения коэффициента трения скольжения»

Разделы: Физика

(Занятие каникулярной школы для учащихся 8–9 кл.)

  • Активизация мыслительной деятельности учащихся.
  • Формирование обобщенного умения проводить физические измерения.
  • Формирование обобщенного умения проводить экспериментальную проверку физических закономерностей.
  • Формирование умения систематизировать полученные результаты в виде таблицы, умение делать вывод на основе эксперимента.

Организация проведения практикума: Все учащиеся принимающие участие в работе практикума делятся на группы. Каждая группа учащихся получает задание с кратким описанием работы.

По окончании выполнения работы учащимся необходимо составить отчет. Отчет состоит из таблицы, вычисления искомой величины и ее погрешности, вывода по работе.

I. Вступительное слово учителя:

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 Q, равные по модулю противоположные по направлению; в горизонтальном направлении – сила тяги F и противоположная по направлению сила трения Fmp.

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.

Задание группе I.

Определите коэффициент трения скольжения при движении бруска по горизонтальной поверхности стола.

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

Порядок выполнения работы.

  1. Вычислите цену деления шкалы динамометра.
  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.
Читайте также:  Измерение сопротивления растекания контура заземления расценка

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:

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

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.

Количество грузов Fтр, H P, H µ
Без груза 0,6 ± 0,1
Один груз 0,3 ± 0,1 1,6 ± 0,1 0,18 ± 0,06
Два груза 0,5 ± 0,1 2,6 ± 0,1 0,19 ± 0,04
Три груза 0,7 ± 0,1 3,6 ± 0,1 0,19 ± 0,03

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

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

1. Коэффициент трения равен 0,2.
2. Инструментальная погрешность измерения равна 0,06.
3. Коэффициент трения скольжения при взаимном движении тела по поверхности стола является величиной постоянной не зависящей от силы нормального давления.

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.

Вид трения Fтр, H P, H µ
Трение покоя 0,9 ± 0,1 2,6 ± 0,1 0,35
Трение скольжения 0,5 ± 0,1 2,6 ± 0,1 0,19
Трение качения 0,1 ± 0,1 2,6 ± 0,1 0,04

а) Вес тела больше чем максимальная сила трения покоя.

б) Максимальная сила трения покоя больше чем сила трения скольжения.

в) Сила трения скольжения больше чем сила трения качения.

г) При неизменном весе тела, наименьшее значение коэффициент трения имеет при качении тела, а наибольшее в случае покоя.

3. Определите коэффициент трения скольжения при движении бруска вдоль поверхности резины, нешлифованной деревянной рейки, наждачной бумаги.

Оборудование: динамометр, брусок деревянный, грузы с двумя крючками – 2 шт., отрез линолеума, деревянная нешлифованная рейка, наждачная бумага.

Порядок выполнения работы.

1. Вычислите цену деления шкалы динамометра.
2. Измерьте вес бруска при помощи динамометра. Результат измерения веса запишите в таблицу.
3. Измерьте силу трения скольжения бруска с грузами по поверхности резины, деревянной нешлифованной линейки и по поверхности наждачной бумаги. Для этого перемещайте брусок с грузами равномерно по столу при помощи динамометра. Результат измерения запишите в таблицу.
4. Вычислите коэффициент трения скольжения.
5. Сделайте вывод.

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

Виды трущихся поверхностей Fтр, H P, H µ
Дерево по дереву (гладкая поверхность) 0,5 ± 0,1 2,6 ± 0,1 0,19
Дерево по дереву (нешлифованная деревянная рейка) 0,9 ± 0,1 2,6 ± 0,1 0, 35
Дерево по линолеуму 1,1 ± 0,1 2,6 ± 0,1 0, 42
Дерево по наждачной бумаге 2,6 ± 0,1

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 группе II.

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.

Измерили высоту подъема и длину основания линейки.

1. Коэффициент трения равен 0,3.
2. Погрешность измерения равна 0,0016.

2. Измерение коэффициента трения скольжения, через опрокидывание бруска

Оборудование: брусок деревянный, линейка деревянная от трибометра, нить, линейка ученическая.

Читайте также:  Основные методы измерения информации

Порядок выполнения работы.

Теоретическое обоснование: Брусок с привязанной к длинной грани нитью поставьте торцом на горизонтальную поверхность стола и тяните за нить. Если нить закреплена невысоко над поверхностью стола, то брусок будет скользить. При определенной высоте h точки А крепления нити сила натяжения нити F опрокидывает брусок.

Условия равновесия для этого случая относительно точки – угла опрокидывания:

Согласно II закону Ньютона: F – Fтр = 0;

1. Рассчитайте по формуле значение коэффициента трения скольжения дерева о дерево.
2. Определите погрешность измерений.
3. Запишите полученный ответ с учетом допущенных погрешностей измерений.
4. Сделайте вывод.

a = 45 ± 1 мм, h = 80 ± 1 мм.

1. Коэффициент трения равен 0,28.
2. Инструментальная погрешность измерения равна 0,0098.

3. Измерение коэффициента трения скольжения с помощью карандаша.

Оборудование: карандаш, линейка деревянная от трибометра, линейка ученическая.

Порядок выполнения работы.

Теоретическое обоснование: Поставьте карандаш на стол вертикально, нажмите на него, наклоните и наблюдайте характер его падения. При небольших углах наклона к вертикали карандаш не проскальзывает относительно поверхности стола при любой величине силы, прижимающей его к столу. Проскальзывание начинается с некоторого критического угла, зависящего от силы трения.

Записываем второй закон Ньютона в проекциях на координатные оси при угле наклона, равном критическому. (Силой тяжести mg, действующей на карандаш, по сравнению с большой силой F пренебрегаем).

1. Рассчитайте по формуле значение коэффициента трения скольжения дерева о дерево.
2. Определите погрешность измерений.
3. Запишите полученный ответ с учетом допущенных погрешностей измерений.
4. Сделайте вывод.

1. Обработка результатов

µ= tgα = sin a /cos a

1. Коэффициент трения равен 0,58.

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.

Источник

Лабораторная работа «Измерение силы трения динамометром»

Лабораторная работа № 7

Измерение силы трения с помощью динамометра .

Цель работы : выяснить, от чего зависит сила трения скольжения, и сравнить ее с силой трения качения.

Приборы и материалы : динамометр, брусок, набор грузов, трибометр, наждачная бумага, гладкая бумага, цилиндрические палочки (круглые карандаши).

Указания к работе :

1. Положите брусок на трибометр.

2. Прикрепите к бруску динамометр и равномерно перемещайте его по поверхности. Динамометр будет показывать силу тяги, равную силе трения. Показания запишите в таблицу 1.

3. Измерьте динамометром вес бруска. Показания запишите в таблицу 1.

4. Поставьте груз на брусок и повторите измерения (п. 2 и 3) сначала с одним грузом, затем с двумя. Показания запишите в таблицу 1.

5. Сделайте вывод о зависимости силы трения от веса тела

6. Не меняя веса тела, положите брусок на трибометр и, перемещая его равномерно, измерьте силу трения. Показания запишите в таблицу 2. Повторите опыт, перемещая брусок по разным поверхностям (по наждачной бумаге, по гладкой бумаге). Показания запишите в таблицу 2.

7. Сделайте вывод о зависимости силы трения от рода поверхностей.

8. Не меняя веса тела, положите брусок на трибометр и, перемещая его равномерно, измерьте силу трения скольжения. Показания запишите в таблицу 3. Положите под брусок цилиндрические палочки (или круглые карандаши) и измерьте силу трения качения. Показания запишите в таблицу 3.

9. Сравните силу трения скольжения и силу трения качения. Сделайте вывод.

Источник

Урок Лабораторная работа № 7 «Измерение силы трения с помощью динамометра»

Урок Лабораторная работа № 7 «Измерение силы трения с помощью динамометра»

Цель урока: экспериментально научиться определять, как зависит сила трения скольжения от веса тела, от рода соприкасающихся поверхностей и не зависит от площади соприкасающихся тел.

Методические цели урока:

Образовательные: формировать навыки самостоятельной работы с лабораторным оборудованием, построение графика зависимости силы трения скольжения от веса тела, уметь формулировать выводы.

Развивающие : развивать навыки экспериментальной работы, развивать навыки точности при измерении, умение пользоваться лабораторным оборудованием; умение применять знания в нестандартных ситуациях, творческие способности учащихся, развитие речи, мышления; способность наблюдать, выделять существенные признаки объектов, выдвигать гипотезы, строить план эксперимента.

Воспитательные: формировать познавательный интерес, логическое мышление, формировать познавательную мотивацию осознанием ученика своей значимости в образовательном процессе.

Тип урока: урок комплексного применения знаний, умений и навыков .

Приветствие учителя. Подготовка учащихся к работе на уроке: готовность класса и оборудования. Проверка наличия учебных принадлежностей. Проверка присутствующих. Запись домашнего задания.

2. Повторение изученного материала

Проверка письменного домашнего задания

3.Этап актуализации знаний

В каких единицах измеряется сила?

Какие силы вы знаете?

Перечислите признаки действия силы на тело.

Почему изменяется скорость движения тела?

Укажите название прибора для определения силы

Как направлены силы: сила тяжести, сила упругости, вес тела?

В чем различия между силой тяжести и весом тела?

Чем определяется действие силы на тело?

Какую силу называют равнодействующей?

Как найти равнодействующую двух сил, направленных по одной прямой в одну строну? В противоположные стороны?

В каком состоянии будет находиться тело, если равнодействующая сил, действующая на тело равна нулю?

Что такое сила трения?

Каковы причины возникновения силы трения?

Какие вы знаете виды силы трения?

От чего зависит величина силы трения?

Читайте также:  Что является единицей измерения скорости передачи информации по сети является

Как измеряют силу трения?

4. Этап постановки целей и задач урока

На прошлом уроке мы изучили силу трения, выяснили, как её измеряют, узнали, какие виды трения бывают, какую роль играет сила трения в нашей жизни. Теперь при выполнении лабораторной работы экспериментально выясним причины, от которых зависит сила трения скольжения.

Как вы думаете, какая цель будет стоять перед нами на этом уроке?

Цель, которую мы ставим сегодня перед собой: при выполнении лабораторной работы выяснить зависит ли сила трения от силы давления (веса тела), от площади соприкасающихся поверхностей, от рода соприкасающихся тел.

Откройте тетради для лабораторных работ и запишите тему сегодняшнего урока «Лабораторная работа №7 Измерение силы трения с помощью динамометра» .

5. Этап усвоение новых знаний и способов действий

Знания о природе трения пришли к нам не сами собой. Этому предшествовала большая исследовательская работа ученых-экспериментаторов на протяжении нескольких веков: Леонардо да Винчи, Амонтон, Леонард Эйлер, Шарль Кулон — это наиболее известные имена. Мы тоже проведем ряд экспериментов, все результаты которого будем записывать в таблицу №1, у вас на столах.

Каким прибором измеряется сила? (динамометром)

Что нужно сделать перед тем, как начать измерять силу? (определить цену деления прибора)

Обратимся к следующему эксперименту

Силу, прикладываемую перпендикулярно поверхности, называют силой давления на эту поверхность .

6. Этап обобщения и закрепления нового материала

Инструктаж по технике безопасности

1.Соблюдать требования инструкции при выполнении лабораторной работы.

2.Подготовить рабочее место и учебные принадлежности к занятию.

3.Разместить приборы, материалы, оборудование, исключив возможность их падения.

4.Выполнять задания только после разрешения учителя.

5. Не проводить самостоятельно опыты, не предусмотренные заданиями работы.

6. Не оставлять рабочее место без разрешения учителя.

7. В случае необходимости поднять руку и пригласить учителя.

8.Не держите на рабочем месте предметы, не требующиеся для выполнения задания.

9.Перед тем, как приступить к выполнению работы, тщательно изучите ее описание, уясните ход ее выполнения.

10.По окончании лабораторной работы убрать рабочее место.

С правилами ознакомлен (а). Обязуюсь выполнять.

7.Этап выполнения работы

А теперь, ребята, можете приступать к выполнению лабораторной работы.

Лабораторная работа № 7

Тема: «Измерение силы трения с помощью динамометра»

Цель работы: выяснить от чего зависит сила трения скольжения, и сравнить её с силой трения качения.

Оборудование: динамометр, деревянный брусок, набор грузов массой по 102 г., две цилиндрические палочки (круглые карандаши).

1.Подготовьте в тетради таблицу для записи результатов измерений:

2.Вычислите цену деления шкалы динамометра. Запишите результат.

3.Положите брусок на поверхность стола. Прикрепите к бруску динамометр.

4.Измерьте силу трения скольжения бруска. Для этого перемещайте равномерно брусок по столу при помощи динамометра. Динамометр будет показывать силу тяги, равную силе трения. Запишите показания динамометра в таблицу.

5.Определите вес бруска и запишите в таблицу. Сравните вес бруска и силу трения скольжения.

6.Поставив груз на брусок, повторите измерения силы трения скольжения (пункт 4) и вес бруска с грузом (пункт 5). Запишите показания динамометра в таблицу.

7. Поставив 2 груза на брусок, повторите измерения силы трения скольжения (пункт 4) и вес бруска с 2 грузами (пункт 5). Запишите показания динамометра в таблицу.

8. Поставив 3 груза на брусок, повторите измерения силы трения скольжения (пункт 4) и вес бруска с 3 грузами (пункт 5). Запишите показания динамометра в таблицу.

9.Положите брусок (с 3 грузами) на бумагу и, перемещая его равномерно, определите силу трения скольжения. Запишите показания динамометра в таблицу.

10. Положите брусок узкой гранью (с 3 грузами) на бумагу и, перемещая его равномерно, определите силу трения скольжения. Запишите показания динамометра в таблицу.

11.Поместите брусок с 3 грузами на двух цилиндрических палочках и равномерно перемещайте его по столу. Запишите показания динамометра в таблицу.

12. Постройте график зависимости силы трения скольжения от веса тела.

Вывод: при выполнении лабораторной работы…

1. В каких единицах измеряется сила трения?
А. м
Б. Н
В. м/с
2. Какая сила больше: сила трения покоя или сила трения скольжения?
А. F п ск
Б. F п = F ск
В. F ск п
3. Зачем при передвижении тяжелого груза под него кладут катки?
А. чтобы увеличить силу трения
Б. чтобы уменьшить силу трения
В. сила трения не изменяется
4. В гололедицу тротуары посыпают песком, при этом сила трения подошв обуви о лед …
А. уменьшается
Б. увеличивается
В. не изменяется

1. Каким прибором можно измерять силу трения?
А. линейкой
Б. мензуркой
В. динамометром
2. Какая сила меньше: сила трения покоя или сила трения качения?
А. F п ск
Б. F п = F ск
В. F ск п
3. Почему любое тело, приведенное в движение, в конце концов, останавливается?
А. на тело действует сила трения скольжения
Б. на тело действует сила трения качения
В. на тело действует сила трения покоя
4. Во время пробуксовки автомобиля под колеса подсыпают гравий или шлак. При этом сила трения …
А. уменьшается
Б. увеличивается
В. не изменяется

5.От чего зависит сила трения скольжения?

6.Какими способами можно увеличить и уменьшить силу трения скольжения?

8. Рефлексивно-оценочный этап

Что вам понравилось на сегодняшнем уроке?

Что не понравилось?

Достигли ли Вы тех целей, которые поставили в начале урока?

А теперь давайте выставим оценки.

Домашнее задание: §32 , Л. № 132, 262, 342, 371

Источник