Меню

Лабораторная работа измерение работы силы трения скольжения



Лабораторная работа № 3. Измерение силы трения скольжения.

Цель работы: Используя второй закон Ньютона, измерить силу трения скольжения и затем определить коэффициент трения.

При движении одного тела по поверхности другого возникает сопротивление движению. Это объясняется тем, что со стороны поверхности второго тела на первое действует сила трения скольжения, которая и препятствует движению. Сила трения скольжения направлена вдоль поверхности соприкасающихся тел в противоположную сторону направлению скорости.

В этой работе мы воспользуемся тем, что при равномерном движении тела (a = 0) сила упругости динамометра будет уравновешена силой трения скольжения. Действительно из записи второго закона Ньютона

Таким образом, если мы будем равномерно тянуть динамометр, прикрепленный к нему, то величина силы трения скольжения будет равна силе упругости динамометра (т.е. его показанию).

Экспериментальным путем установлено, что между силой трения скольжения и силой реакции опоры N (или равной ей весу тела Р) существует прямо пропорциональная зависимость:

— коэффициент пропорциональности (называется коэффициентом трения). Он характеризует обе трущиеся поверхности и зависит от их природы и качества обработки.

Пример выполнения работы:

Коэффициент трения в 1 -ом опыте:

Коэффициент трения во 2-ом опыте:

Коэффициент трения в 3-ем опыте:

Вычислили коэффициент трения в трех опытах и убедились, что он от веса тела не зависит.

Решебник по физике за 7 класс (С.В Громов, Н.А. Родина, 2000 год),
задача №3
к главе «Лабораторные работы».

Источник

ИНФОФИЗ — мой мир.

Весь мир в твоих руках — все будет так, как ты захочешь

Весь мир в твоих руках — все будет так, как ты захочешь

Как сказал.

В мире нет ничего особенного. Никакого волшебства. Только физика.

Чак Паланик

Вопросы к экзамену

Для всех групп технического профиля

Список лекций по физике за 1,2 семестр

Урок 09. Лабораторная работа № 01. Исследование движения тела под действием постоянной силы (отчет)

Лабораторная работа №1

Исследование зависимости силы трения скольжения от веса тела

Цель работы: 1. выяснить, зависит ли сила трения скольжения от силы нормального давления, если зависит, то как.

2. Определить коэффициент трения дерева по дереву.

Приборы и материалы: динамометр, деревянный брусок, деревянная линейка или деревянная плоскость, набор грузов по 100 г.

1. Определили цену деления шкалы динамометра.

Цена деления динамометра:

(2H-1H)/10 дел = 0,1Н/дел

2. Определили массу бруска. Сначала подвесив брусок к динамометру нашли вес бруска Pбруска=0,7Н

Зная, что P=mg и g=10м/с 2 получим mбруска=P/g

mбруска=0,7Н/10м/с 2 =0,07кг

Определяем общий вес тела (силу нормального давления по формуле:

Провели измерения силы трения.

5. Подготовили таблицу для записи результатов измерений и вычислений:

№ опыта

Масса бруска,
m1 , кг

Масса груза,
m2 , кг

Общий
вес тела
(сила нормального давления),

Р=N=(m1+m2)g, Н

Сила трения,
Fтр, Н

Коэффициент трения,
μ

Среднее значение
коэффициента трения,
μср

6. Из опыта видим, что сила трения зависит от силы нормального давления прямо пропорционально(т.е. чем больше сила нормального давления, тем больше сила трения)

7. В каждом опыте рассчитали коэффициент трения по формуле: .

Результаты расчётов занесли в таблицу.

8. По результатам измерений построили график зависимости силы трения от силы нормального давления:

Определили по графику средние значения силы трения и силы нормального давления:

Вычислили среднее значение коэффициент трения:

Вывод: мы определили, что сила трения зависит от силы нормального давления прямо пропорционально(т.е. чем больше сила нормального давления, тем больше сила трения). Коэффициент трения дерева по дереву получился равен 0,227

Ответы на контрольные вопросы.

1. Что называется силой трения?

Сила трения – это сила, которая возникает в том месте, где тела соприкасаются друг с другом, и препятствует перемещению тел.

2. Какова природа сил трения?

Сила трения — это сила электромагнитной природы.

3. Назовите основные причины, от которых зависит сила трения?

Возникновение силы трения объясняется двумя причинами:

1) Шероховатостью поверхностей
2) Проявлением сил молекулярного взаимодействия.

4. Перечислите виды трения.

Силы трения подразделяются на силы трения покоя, скольжения, качения.

5. Можно ли считать явление трения вредным? Почему?

Источник

Лабораторные работы по исследованию параметров силы трения
методическая разработка по физике (7,8,9 класс) на тему

Обеспечение этапов формирований понятия, в частности «силы трения», нельзя представить только в виде теоретических занятий, даже если учащимся на занятиях показываются демонстрационные физические опыты. Особую роль в формировании понятия играет лабораторный физический эксперимент. Поскольку «сила» – это практическое понятие, имеющее как бытовое, так и научное представление. Лабораторные занятия вызывают у учащихся очень большой интерес, что вполне естественно, так как при этом происходит познание учеником окружающего мира на основе собственного опыта и собственных ощущений.

Читайте также:  Методика поверки средств измерений определение

Обеспечение этапов теорией школьный учебник дает, но, к сожалению, обеспечение экспериментальной поддержки во всех учебниках недостаточно. Поэтому необходимо учебник дополнить лабораторным экспериментом.

Приведем описания возможных лабораторных работ, «привязывая» их к этапам формирования понятия «сила трения», они направлены:

— на ознакомление учащихся с различными видами сил трения;

— закрепление навыка измерения сил;

— сравнение числовых значений измеряемых сил;

— а также на углубление и расширения понятия «сила трения».

Описание лабораторных работ сопровождается экспериментальными данными и методическими рекомендациями. Данные работы

пополнят методическую копилку, как начинающего, так и опытного учителя.

Скачать:

Вложение Размер
sila_trenie_doc.doc 612 КБ

Предварительный просмотр:

3.1. Экспериментальное обеспечение этапа 1. Конкретно-чувственное восприятие

3.1.1. Сравнение сил трения покоя, скольжения, качения и веса тела

Приборы и материалы: динамометр, брусок деревянный, грузы с двумя крючками — 2 шт., карандаши круглые- 2шт.

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.

а) Измерение веса. б) Измерение силы трения скольжения по столу. в) Измерение силы трения качения

Рисунок 18- Проведение измерений

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?

  1. Вычислили цену деления шкалы динамометра , ц.д=0,1 Н
  2. Измерили вес бруска с двумя грузами при помощи динамометра, P=2,7±0,1H.
  3. Измерили максимальную силу трения покоя бруска по столу. F тр.п =1,2±0,1H.
  4. Измерили силу трения скольжения бруска с грузами по столу. F тр.ск =1±0,1H.
  5. Измерили силу трения качения бруска по столу. F тр.ск =0, 2±0,1H.
  6. Вывод:

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.

3.1.2. Изучение зависимости силы трения скольжения от рода трущихся поверхностей.

Приборы и материалы: динамометр, трибометр, грузы с двумя крючками- 2 шт., лист бумаги, лист наждачной бумаги.

а) Дерево по дереву. б) Дерево по гладкой бумаге. в) Дерево по наждачной бумаге

Рисунок 19- Измерение силы трения скольжения

Порядок выполнения работы

  1. Вычислите цену деления шкалы динамометра.
  2. Измерьте силу трения скольжения бруска с двумя грузами:

а) по поверхности линейки трибометра;

б) по гладкой бумаге;

в) по наждачной бумаге.

4. Результаты измерений запишите в таблицу.

5.Ответьте на вопросы:

1.Зависит ли сила трения скольжения:

а) от рода трущихся поверхностей?

б) от шероховатости трущихся поверхностей?

2) Какими способами можно увеличить или уменьшить силу трения скольжения?

Пример таблицы в тетради ля записи результатов измерений

Виды трущихся поверхностей

Сила трения скольжения, H

Дерево по дереву

Дерево по гладкой бумаге

Дерево по наждачной бумаге

Вычислили цену деления шкалы динамометра , ц.д=0,1 Н

Таблица 13– Результаты измерений:

Виды трущихся поверхностей

Сила трения скольжения, H

Дерево по дереву

Дерево по гладкой бумаге

Дерево по наждачной бумаге

1. Сила трения: а) зависит от рода трущихся поверхностей.

б) зависит от шероховатости трущихся поверхностей?

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.

3.1.3. Изучение зависимости силы трения скольжения от силы давления и независимости от площади трущихся поверхностей.

Приборы и материалы: динамометр, трибометр, грузы с двумя крючками- 2шт.

а) Большая грань+один груз. б) Большая грань+два груза. в)Малая грань+два груза.

Рисунок 20- Измерение силы трения скольжения

Порядок выполнения работы

  1. Вычислите цену деления шкалы динамометра.
  2. Положите на линейку трибометра брусок большой гранью, а на него – груз и измерьте силу трения скольжения по линейке.
  3. Положите на брусок второй груз и снова измерьте силу трения скольжения бруска по линейке.
  4. Положите на линейку брусок меньшей гранью, поставьте на него два груза и снова измерьте силу трения скольжения бруска по линейке.
  5. Ответьте на вопрос: зависит ли сила трения скольжения:

а) от силы давления, и если зависит, то как?

б) от площади трущихся поверхностей при постоянной силе давления? [ 3 ].

  1. Вычислили цену деления шкалы динамометра. ц.д=0,1 Н
  2. Измерили силу трения скольжения по линейке: F тр.ск =0, 5±0,1H.
  3. Положили на брусок второй груз и снова измерили силу трения скольжения бруска по линейке. F тр.ск =1±0,1H.

4. Положили на линейку брусок меньшей гранью, поставили на него два груза и снова измерили силу трения скольжения бруска по линейке. F тр.ск =1±0,1H .

5 .Ответы на вопрос: зависит ли сила трения скольжения:

а) зависит прямо пропорционально

б) не зависит от площади трущихся поверхностей при постоянной силе давления.

3.1.4. Методические рекомендации:

Данные лабораторные работы рационально использовать на первом этапе – конкретно-чувственного восприятия, где фиксируются качественные зависимости. Они осуществляют связь с реальностью, быстро и качественно определяют силу трения. Установление конкретно-чувственного восприятия способствует такие операции как наблюдение, сравнение физических величин, сопоставлением и анализ. Лабораторные работы соответствуют познавательным возможностям учащихся, усложняются постепенно, что способствует поэтапному формированию системы знаний, умений и навыков. Кроме того, они способствуют также развитию мышления учащихся, так как побуждают их к выполнению умственных операций (сравнение, обобщение, синтез и другие) и создают возможность для самоконтроля. Активизация мыслительной деятельности достигается путем постановки соответствующих вопросов в ходе выполнения работ. Вопросы обращают внимание учащихся на существенные стороны изучаемых явлений, заставляют их осмысливать свои действия и полученные результаты. Выполняется в 7-м классе.

Благодаря кратковременности выполнения (10-15 минут) данные работы обладают еще одним ценным свойством: их можно включать в отдельные этапы урока с целью решения различных учебных задач. Лабораторные работы выполняются на однотипном оборудовании и всеми учащимися фронтально.

В конце урока обязательное коллективное обсуждение результатов.

При выполнении лабораторных работ на второй образовательной ступени (в основной школе) учитель кроме обеспечения этапа формирования понятия реализует дополнительно цели:

1. знакомство с методами измерений

2. формирование обобщенного умения проводить физические измерения

3. формирование обобщенного умения проводить экспериментальную проверку физических закономерностей

Классификация по дидактическим целям:

1. Наблюдение и изучение физических явлений

2. Знакомство с физическими приборами и измерениями по ним.

3. Знакомство с устройством и принципом действия некоторых приборов (динамометр)

4. Проверка физических закономерностей

5. Определение физических констант (коэффициент трения)

Схема проведения лабораторной работы:

1. Вступительная беседа

2. Проведение эксперимента

3. Обработка результатов

5. Обобщение выводов учащихся, формирования вывода об общей закономерности.

При организации деятельности учителю учитывает:

  1. на вступительной беседе должны оговариваться способы работы с приборами: как их использовать, определение шкалы измерений, техника безопасности, правила оформления работы,
  2. класс делится на бригады по два человека;
  3. формируется инструкция (ход выполнения работы). Инструкция не заменяет отчет;
  4. отчет в тетради ученика предполагает: таблицы, графики, выводы, вычисление погрешности.

1. Степень самостоятельности (по наблюдению).

2. Грамотность оформления.

3.2. Обеспечение этапа 5. Установления связей данного понятия с другими понятиями

3.2.1. Лабораторная работа Измерение силы трения скольжения [1] .

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 и противоположная по направлению сила трения .

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.

Приборы и материалы: трибометр, состоящий из деревянной линейки и деревянного бруска стремя отверстиями; школьный динамометр; набор грузов по механике.

Задание 1.Определить силу трения между бруском и линейкой.

Указания к работе

1. Зацепив крючок динамометра за крючок бруска, приведите их в равномерное движение по линейке ( или по поверхности стола), измерьте силу тяги. Заметим, что вовремя движения бруска указатель динамометра колеблется, поэтому за результат измерения принимают среднее положение указателя между его крайними отклонениями. Результат измерения запишите в таблицу.

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

Задание 2.Определить коэффициент трения

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. Однако силу трения определяют с большей погрешностью из-за того, что по ряду причин указатель динамометра не устанавливается на одном месте, а колеблется в процессе измерения.
  2. Определите инструментальную погрешность коэффициента трения.
  3. Сделайте вывод. [18].

Задание 1. Определить силу трения между бруском и линейкой.

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.

Источник

Лабораторная работа «Измерение силы трения скольжения»

Лабораторная работа «Измерение силы трения скольжения»

Цель урока: отработка практических навыков при работе с физическим оборудованием.

обучающие : экспериментальная п роверка теоретических положений;

развивающие: формирование навыков исследовательской деятельности, умения работать в группе, наблюдать, сравнивать, делать выводы;

воспитательные: воспитание умения общаться друг с другом, вовлечение каждого ученика в активный познавательный процесс.

I Техника безопасности

Будьте внимательны, дисциплинированны, осторожны, точно выполняйте указания учителя.

Прежде чем приступить к выполнению работы, тщательно изучите ее описание, уясните порядок выполнении данной работы.

Располагайте приборы, оборудование на рабочем месте в порядке, указанном учителем.

Во время выполнения работы не держите на столе посторонние предметы.

Не оставляйте рабочее место без разрешения учителя.

Используйте оборудование только по назначению.

При работе с динамометром нагружайте его так, чтобы длина пружины не превосходила ограничитель на шкале.

После окончания лабораторной работы приведите в порядок рабочее место.

II Повторение теоретического материала

Какие наблюдения и опыты свидетельствуют о существовании трения?

Что такое трение?

Какими факторами обусловлено трение?

Какие виды трения существуют? Приведите примеры их проявления.

По какой формуле можно рассчитать силу трения скольжения?

Приведите примеры, показывающие, что трение может быть полезным, вредным.

Какие способы увеличения и уменьшения трения вы знаете?

III Выдвижение гипотезы

Великий итальянский художник, скульптор, ученый Леонардо да Винчи проводил странные опыты, чем удивлял своих учеников: он таскал по полу то плотно свитую веревку, то ту же веревку во всю длину. Его интересовал вопрос: зависит ли Fтр.ск. от величины площади соприкасающихся поверхностей? Механики того времени были убеждены, что чем больше площадь касания, тем больше сила трения. Они рассуждали так: чем больше точек касания, тем больше Fтр. Леонардо да Винчи усомнился, стал проводить опыты, и получил потрясающий вывод: Fтр.ск. не зависит от площади соприкасающихся тел.

Французский ученый Амонтон в результате своих опытов подтвердил неожиданный вывод Леонардо да Винчи, но считал, что Fтр. ск. зависит от скорости движения тел. В 18 и 19 в.в. было опубликовано около 300 исследований на эту тему. Их авторы соглашались в том, что Fтр. пропорциональна силе реакции опоры, но вызывало недоумение, что Fтр. не зависит от площади трущихся тел.

Действительный член Российской Академии Наук Э. Эйлер утверждает, что Fтр.ск. зависит от N, скорости, от шероховатостей трущихся поверхностей.

(Запись на доске):

Как зависит Fтр.ск. от веса тела?

Зависит ли от веса тела µ?

Зависит ли Fтр от площади трущихся поверхностей?

IV Лабораторная работа

Измерить силу трения скольжения.

Определить зависимость силы трения скольжения и коэффициента трения скольжения от веса тела.

Определить зависимость силы трения скольжения от площади поверхности трущегося тела.

Оборудование: динамометр, деревянный брусок, набор грузов по 100 г, деревянная дощечка.

С помощью динамометра определите вес бруска Р с одним, двумя и тремя грузами.

Положите брусок на горизонтально расположенную дощечку, на брусок поместите груз.

Прикрепив к бруску динамометр, как можно более равномерно тяните его вдоль дощечки. При равномерном движении сила упругости динамометра, действующая на брусок, будет уравновешиваться действующей назад силой трения скольжения. Измерьте эту силу ( F тр ).

Повторите опыт, положив на брусок два, а затем три груза.

Полученные данные занесите в таблицу.

Количество грузов на бруске

Воспользовавшись формулой , вычислите коэффициент трения скольжения по результатам каждого из трех опытов.

Переверните брусок на другую грань и проведите измерение силы трения скольжения.

Напишите вывод по работе. Совпадают ли результаты с теоретическими положениями? Отметьте причины, приводящие к погрешностям.

V Домашнее задание: § 7-9 повторить, № 44, 46 .

Источник