Для цього уроку важливо перейти від вивчення сили тертя як фізичного явища до аналізу її ролі в реальних ситуаціях. Учні мають не просто навести приклади, а пояснити, чому в одних випадках тертя потрібно збільшувати, а в інших — зменшувати, та обґрунтувати вибір конкретних способів.
Тип уроку
Урок застосування та поглиблення знань про силу тертя, формування вмінь аналізувати природні явища й технічні пристрої, розв’язувати практичні проблеми.
Основна ідея уроку
Сила тертя відіграє важливу роль у природі, техніці та побуті. Вона забезпечує ходьбу, зчеплення коліс із дорогою, утримання предметів і роботу гальм, але водночас спричиняє зношування деталей, нагрівання поверхонь і втрати механічної енергії. Людина використовує знання про тертя, щоб керувати ним: збільшувати, коли потрібне надійне зчеплення, або зменшувати, коли необхідно полегшити рух і знизити зношування.
Результати навчання у фокусі уроку
| Група результатів | Результат, який формуємо / розвиваємо |
|---|---|
| ГР1. Пізнання світу природи засобами наукового дослідження | Учень/учениця спостерігає прояви тертя, аналізує практичні ситуації, порівнює умови взаємодії тіл, висуває припущення щодо способів зміни тертя та обґрунтовує їх. |
| ГР2. Опрацювання, систематизація та представлення інформації природничого змісту | Учень/учениця класифікує приклади проявів тертя в природі, техніці й побуті; систематизує інформацію в таблицях, схемах і коротких повідомленнях; використовує фізичні терміни для пояснення явищ. |
| ГР3. Усвідомлення закономірностей природи | Учень/учениця пояснює роль тертя в різних процесах, розрізняє корисні та небажані наслідки його дії, установлює зв’язок між умовами контакту поверхонь і практичними наслідками тертя. |
| ГР4. Розвиток наукового мислення та розв’язання проблем природничого змісту | Учень/учениця добирає способи збільшення або зменшення тертя для розв’язання практичних проблем, аргументує вибір технічних рішень і оцінює їхню доцільність та безпечність. |
Обладнання та матеріали
зображення або презентація природних явищ, транспортних засобів і побутових предметів;
гумова підошва, гладка пластикова поверхня, тканина або інші доступні матеріали;
невеликий брусок чи книжка, динамометр — за можливості;
картки з описами практичних ситуацій;
аркуші для створення таблиці або схеми «Як керувати тертям?».
Хід уроку
1. Організаційний етап — 1 хв
Учитель перевіряє готовність учнів до уроку.
Учитель:
— На попередньому уроці ми з’ясували, що таке сила тертя, які існують її види та від чого залежить її значення. Сьогодні спробуємо поглянути на звичні речі очима фізиків і з’ясувати, як знання про тертя допомагають людині розв’язувати практичні проблеми.
2. Актуалізація опорних знань — 4 хв
Учитель пропонує коротку усну розминку.
Запитання:
Що називають силою тертя?
Які види тертя ви знаєте?
Від чого залежить сила тертя?
Чи завжди тертя перешкоджає руху тіла?
Наведіть приклад ситуації, коли тертя потрібно збільшити, і ситуації, коли його потрібно зменшити.
Очікувані відповіді:
Сила тертя виникає під час контакту тіл і протидіє їхньому відносному руху або спробі такого руху.
Розрізняють тертя спокою, ковзання та кочення.
Значення сили тертя залежить від властивостей поверхонь, сили притискання та умов руху.
Тертя не завжди перешкоджає руху: наприклад, сила тертя спокою з боку дороги допомагає автомобілю рушати вперед.
Тертя збільшують для кращого зчеплення, а зменшують для полегшення руху деталей або вантажів.
Підсумок учителя:
— Отже, важливо не просто позбутися тертя, а навчитися керувати ним відповідно до мети.
3. Мотивація навчальної діяльності — 3 хв
Учитель демонструє або описує три ситуації:
Автомобіль гальмує перед пішохідним переходом.
У двигуні працюють рухомі деталі, між якими використовують мастило.
Людина йде по слизькому льоду й намагається не впасти.
Запитання:
— Що спільного між цими ситуаціями?
— Чому в першій і третій ситуаціях важливе зчеплення поверхонь, а в другій потрібно зменшити тертя?
— Чи можна створити технічний пристрій, у якому тертя взагалі не потрібне?
Очікувані відповіді:
У всіх ситуаціях проявляється тертя, але його роль різна. Під час гальмування й ходьби потрібне достатнє зчеплення, а в рухомих деталях механізмів надмірне тертя призводить до нагрівання та зношування.
Проблемне запитання уроку:
Як людина використовує знання про тертя, щоб зробити рух безпечнішим, роботу механізмів ефективнішою, а побутові дії — зручнішими?
4. Вивчення та обговорення навчального матеріалу
4.1. Тертя в природі — 5 хв
Учитель пропонує розглянути приклади взаємодії тіл у живій і неживій природі.
Приклад 1. Пересування тварин
Тварини спираються лапами на поверхню землі. Тертя допомагає їм відштовхуватися, бігти, стрибати й утримувати рівновагу. Якщо зчеплення недостатнє, лапи ковзають.
Запитання:
— Чому тварині важче бігти по гладкому льоду, ніж по сухій землі?
Очікувана відповідь: на льоду зчеплення лап із поверхнею може бути недостатнім, тому тварина ковзає й не може ефективно відштовхнутися.
Приклад 2. Будова лап і поверхонь
На лапах деяких тварин є подушечки, кігті або інші пристосування, які допомагають чіплятися за поверхню. У різних умовах такі особливості можуть збільшувати зчеплення.
Запитання:
— Як кігті можуть допомагати тварині пересуватися або утримуватися на поверхні?
Очікувана відповідь: кігті можуть зачіпатися за нерівності поверхні й допомагати створювати необхідне зчеплення.
Приклад 3. Переміщення по природних поверхнях
Листя, каміння, ґрунт, пісок, мокра трава та лід по-різному взаємодіють із ногами тварин і людини. Зміна поверхні змінює умови руху.
Висновок: у природі тертя допомагає живим організмам рухатися, утримувати предмети та зберігати рівновагу. Особливості будови організмів часто пов’язані з умовами їхнього існування.
4.2. Тертя в техніці — 6 хв
Учитель організовує обговорення роботи транспортних засобів і механізмів.
Приклад 1. Автомобільні шини
Протектор шин допомагає підтримувати зчеплення з дорогою. На мокрій поверхні канавки протектора сприяють відведенню води з контактної зони, що може зменшувати ризик втрати зчеплення.
Запитання:
— Чому небезпечно їздити на шинах із сильно зношеним протектором?
Очікувана відповідь: зношений протектор гірше відводить воду, через що може погіршуватися зчеплення з мокрою дорогою та зростати ризик ковзання.
Приклад 2. Гальма
Під час гальмування сила тертя між елементами гальмівного механізму допомагає зменшити швидкість обертання коліс. Зчеплення шин із дорогою дає змогу передати гальмівну дію автомобілю.
Запитання:
— Що може статися, якщо поверхня дороги дуже слизька?
Очікувана відповідь: колеса можуть втратити зчеплення з дорогою, тому гальмування стає менш ефективним, а гальмівний шлях може збільшитися.
Приклад 3. Підшипники та мастила
У механізмах є деталі, які рухаються одна відносно одної. Мастила створюють між поверхнями шар, що зменшує безпосередній контакт і знижує тертя та зношування.
Запитання:
— Чому потрібно змащувати рухомі деталі механізмів?
Очікувана відповідь: щоб зменшити тертя, нагрівання та зношування, а також забезпечити ефективнішу роботу механізму.
Приклад 4. Колеса й ролики
Колеса дають змогу переміщувати предмети без постійного ковзання їхньої поверхні по підлозі. У багатьох практичних умовах опір коченню менший за опір ковзанню.
Запитання:
— Чому важкий вантаж легше переміщувати на візку, ніж волочити по підлозі?
Очікувана відповідь: під час кочення зазвичай потрібне менше зусилля, ніж під час ковзання вантажу по поверхні.
Висновок: у техніці тертя збільшують там, де потрібне зчеплення, і зменшують там, де воно спричиняє зайві втрати енергії та зношування.
4.3. Тертя в побуті — 5 хв
Учитель пропонує розглянути повсякденні ситуації.
1. Ходьба та взуття
Рельєфна підошва допомагає збільшити зчеплення з поверхнею. Протиковзкі накладки на сходах також зменшують імовірність ковзання.
2. Письмо
Коли олівець або ручка контактує з папером, взаємодія поверхонь дає змогу залишати слід. За недостатнього контакту писати може бути складніше.
3. Утримування предметів
Тертя між пальцями й поверхнею предмета допомагає втримувати його. Якщо поверхня мокра або слизька, предмет легше вислизає.
4. Запалювання сірника
Під час тертя сірникової головки об відповідну поверхню виділяється тепло. За належних умов цього тепла достатньо для початку хімічної реакції та займання.
5. Нагрівання рук
Коли людина енергійно розтирає долоні, механічна енергія переходить у внутрішню енергію, і руки нагріваються.
Запитання:
— Які з наведених прикладів демонструють корисну дію тертя?
— У яких ситуаціях тертя може створювати незручності або небезпеку?
Очікувані відповіді: усі приклади демонструють корисну роль тертя в конкретних умовах. Водночас надмірне тертя може спричиняти стирання матеріалів, нагрівання деталей і пошкодження шкіри.
5. Практична робота в групах «Як керувати тертям?» — 8 хв
Учитель об’єднує учнів у невеликі групи. Кожна група отримує практичну ситуацію й має визначити:
Яка проблема виникла?
Чи потрібно збільшити, чи зменшити тертя?
Який спосіб можна запропонувати?
Чому запропонований спосіб має допомогти?
Група 1. Безпечна ходьба взимку
Ситуація: біля входу до школи слизькі сходи.
Завдання: запропонуйте способи зменшення ризику падіння.
Можливі відповіді: використати протиковзкі накладки, прибрати лід, посипати поверхню відповідним матеріалом, застосовувати взуття з підошвою, що забезпечує краще зчеплення.
Група 2. Рухомі деталі механізму
Ситуація: деталі механізму нагріваються під час роботи.
Завдання: запропонуйте способи зменшення небажаного тертя.
Можливі відповіді: використати відповідне мастило, підшипники, належно обслуговувати механізм і забезпечити правильне встановлення деталей.
Група 3. Переміщення важкого вантажу
Ситуація: потрібно перемістити важку шафу в кімнаті.
Завдання: запропонуйте спосіб полегшити переміщення.
Можливі відповіді: використати спеціальні меблеві ролики або візок; не тягнути вантаж самостійно, якщо це небезпечно.
Група 4. Гальмування велосипеда
Ситуація: велосипедист рухається мокрою дорогою.
Завдання: поясніть, чому потрібно бути обережним і що допомагає підтримувати безпечне гальмування.
Можливі відповіді: мокра поверхня може зменшувати зчеплення; необхідно знизити швидкість, збільшити дистанцію для гальмування, підтримувати шини та гальма в належному стані.
Представлення результатів
Кожна група коротко презентує своє рішення.
Критерії оцінювання:
правильно визначено проблему;
правильно обрано напрям керування тертям;
запропоновано реалістичний спосіб;
пояснено фізичну причину його ефективності;
враховано безпеку.
6. Закріплення знань — 4 хв
Завдання 1. «Збільшити чи зменшити?»
Для кожної ситуації визначте, що доцільно зробити із тертям.
| Ситуація | Рішення |
|---|---|
| Підошва взуття ковзає на льоду | Збільшити зчеплення |
| Рухомі деталі двигуна перегріваються | Зменшити небажане тертя |
| Автомобіль потрібно зупинити | Використати тертя для гальмування |
| Важкий вантаж потрібно перемістити по підлозі | За можливості замінити ковзання коченням |
| Предмет вислизає з рук | Поліпшити зчеплення руки з предметом |
Завдання 2. «Знайди помилку»
Учень сказав: «Тертя завжди шкідливе, бо воно заважає руху».
Запитання: чи правильне це твердження? Обґрунтуйте відповідь.
Очікувана відповідь: твердження неправильне. Без тертя люди не могли б нормально ходити, автомобілі — рушати й гальмувати, а багато предметів неможливо було б надійно утримувати.
Завдання 3. Прогнозування
Що може статися, якщо не змащувати деталі механізму, які постійно рухаються одна відносно одної?
Очікувана відповідь: може зрости тертя, підвищитися температура деталей, посилитися зношування й погіршитися робота механізму.
7. Підбиття підсумків уроку — 2 хв
Учитель повертається до проблемного запитання уроку.
Учитель:
— Сьогодні ми побачили, що тертя не є ані безумовно корисним, ані безумовно шкідливим. Його роль визначається конкретними умовами та метою діяльності.
Учні завершують речення:
У природі тертя допомагає…
У техніці тертя потрібно збільшувати, коли…
У побуті тертя зменшують за допомогою…
Найважливіше, що я сьогодні зрозумів/зрозуміла…
8. Формувальне оцінювання
Учитель оцінює вміння учнів:
розпізнавати прояви тертя в природі, техніці й побуті;
пояснювати фізичну роль тертя в конкретній ситуації;
обґрунтовувати необхідність збільшення або зменшення тертя;
пропонувати реалістичні й безпечні способи розв’язання проблем;
аргументувати власні висновки під час групової роботи.
Під час оцінювання важливо враховувати не лише правильність рішення, а й пояснення того, чому саме цей спосіб є доцільним.
9. Рефлексія — 1 хв
Учні обирають одне речення:
«Раніше я не замислювався/не замислювалася, що тертя…»
«Тепер я можу пояснити, чому…»
«У повсякденному житті я звертатиму увагу на…»
10. Домашнє завдання
Обов’язкове:
Опрацювати відповідний параграф підручника.
Скласти таблицю «Тертя в природі, техніці, побуті» з трьома прикладами для кожної сфери.
Для кожного прикладу вказати, чи потрібно збільшувати тертя, зменшувати його, чи використовувати його дію без спеціальної зміни.
Творче завдання на вибір:
Підготувати коротке повідомлення «Як конструкція підошви допомагає запобігати ковзанню».
Пояснити, чому в механізмах використовують мастила й підшипники.
Знайти приклад із власного досвіду, коли надмірне тертя спричинило проблему, і запропонувати спосіб її розв’язання.
Місце уроку в траєкторії формування груп результатів
| Група результатів | Що започатковується / розвивається / закріплюється на уроці |
|---|---|
| ГР1. Пізнання світу природи засобами наукового дослідження | Розвивається вміння аналізувати умови прояву тертя, висувати припущення щодо способів його зміни та перевіряти обґрунтованість практичних рішень. |
| ГР2. Опрацювання, систематизація та представлення інформації природничого змісту | Закріплюється вміння класифікувати приклади тертя за сферами застосування, узагальнювати інформацію в таблицях і представляти результати групової роботи. |
| ГР3. Усвідомлення закономірностей природи | Поглиблюється розуміння подвійної ролі тертя: забезпечення зчеплення та протидії небажаному руху; пояснюються зв’язки між властивостями поверхонь і результатами їхньої взаємодії. |
| ГР4. Розвиток наукового мислення та розв’язання проблем природничого змісту | Закріплюється здатність використовувати фізичні знання для розв’язання практичних проблем, аргументувати вибір технічних рішень та враховувати безпеку. |
Перехід до наступного уроку
Наступний урок — інструктаж з БЖД і лабораторна робота № 9 «Визначення коефіцієнта тертя ковзання». На ньому учні перейдуть від якісного аналізу тертя до кількісного дослідження: вимірюватимуть силу тертя ковзання, визначатимуть силу нормальної реакції опори та обчислюватимуть коефіцієнт тертя для досліджуваних поверхонь. Знання про залежність сили тертя від сили притискання, набуті на попередніх уроках, стануть основою для виконання лабораторної роботи.
Немає коментарів:
Дописати коментар