Физика 7 класс учебник Перышкин, Иванов - страница 114

   Сила трения скольжения, которая препятствует движению лыж по снегу, определяется формулой: F_тр = μ ⋅ N, где: F_тр — сила трения скольжения; μ — коэффициент трения (зависит от материалов соприкасающихся поверхностей — лыж и снега, а также от их состояния, например, температуры снега и типа лыжной мази); N — сила нормальной реакции опоры, которая в случае ровной поверхности равна весу лыжника (его силе тяжести): N = m ⋅ g, где m — масса лыжника, g — ускорение свободного падения.
   Подставляя N = m ⋅ g в формулу трения, получаем: F_тр = μ ⋅ m ⋅ g
   Из этой формулы видно, что сила трения скольжения прямо пропорциональна массе лыжника.
   Однако при рассмотрении ускорения лыжника (или его способности поддерживать скорость) под действием сил (например, силы толчка) вступает в игру второй закон Ньютона: а = $$ \frac{F_{\text {рез }}}{m} $$, где F_рез — результирующая сила, действующая на лыжника. Если единственной горизонтальной силой является сила трения (при движении по инерции без толчков), то F_рез = – F_тр
   Тогда ускорение (точнее, замедление) лыжника будет:

а = – μ ⋅ m ⋅ g/m = – μ ⋅ g

   Ключевой момент: масса m сокращается. Это означает, что замедление (или сопротивление движению, выраженное в ускорении) лыжника не зависит от его массы, а определяется только коэффициентом трения μ и ускорением свободного падения g.
   Таким образом, при прочих равных условиях (одинаковые лыжи, одинаковая смазка, одинаковый снег, одинаковая техника) лыжи более тяжёлого лыжника (Ивана) не будут скользить хуже с точки зрения фундаментальных законов физики. Их замедление будет таким же, как у более лёгкого лыжника (Гоши).

   Возможные причины, по которым Гоша опережает Ивана:

• техника катания (более эффективные толчки, лучшая координация);
• физическая подготовка (большая сила, выносливость, мощность толчка);
• аэродинамические факторы (положение тела, экипировка);
• различия в подготовке лыж (даже если лыжи одинаковые, смазка или обработка скользящей поверхности могут отличаться);
• особенности трассы (например, на подъёмах масса играет большую роль, но это уже не просто «скольжение»).

   Экспериментальные способы проверки, чьи лыжи скользят лучше.
   Чтобы изолировать влияние массы лыжника и оценить именно свойства лыж, можно провести следующие эксперименты:

   Тест с буксировкой (измерение силы трения):

1. использовать динамометр;
2. прикрепить динамометр к лыже (без лыжника) и равномерно тянуть её по той же поверхности, по которой катаются Иван и Гоша;
3. измерить силу тяги, которая в установившемся режиме будет равна силе трения скольжения;
4. повторить для лыжи Ивана и лыжи Гоши;
5. сравнить показания динамометра: меньшая сила означает лучшее скольжение.

   Тест на спуск с горки (измерение ускорения или конечной скорости):

1. выбрать ровную, одинаковую горку с постоянным уклоном и одинаковым снежным покрытием;
2. спустить с горки лыжу Ивана (без лыжника), измерив время прохождения фиксированного участка или конечную скорость (например, с помощью фотоэлементов или видеоанализа);
3. повторить для лыжи Гоши;
4. сравнить ускорения или скорости: лыжа с большим ускорением или большей конечной скоростью демонстрирует лучшее скольжение;
5. для большей точности можно использовать специальные салазки с закреплёнными лыжами, чтобы исключить влияние формы лыжи на сопротивление воздуха.

Презентация.

Слайд 1.

Инерция, вот ты где!

Слайд 2.

Что такое инерция?

   Инерция — это свойство тела сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения при отсутствии внешних воздействий.

Слайд 3.

Примеры инерции в жизни

Транспорт: пассажиры наклоняются вперёд при резком торможении автобуса.
Спорт: бросок мяча, разгон велосипедиста.
Быт: встряхивание ковра, чтобы удалить пыль.
Природа: движение планет по орбитам.

Слайд 4.

Положительная роль инерции

Помогает экономить энергию (например, качение колеса).
Используется в технике (маховики, гироскопы).
Делает возможными некоторые спортивные трюки.

Слайд 5.

Отрицательная роль инерции

Причины аварий (автомобили не могут мгновенно остановиться).
Травмы при резком торможении (падения, удары).
Сложности при остановке быстро движущихся объектов.

Слайд 6.

Интересные факты об инерции

Инерция на МКС: предметы «плавают» в невесомости.
Инерция в космических полётах: расчёты траекторий ракет.
Исторические примеры: Галилей и его опыты с наклонными плоскостями.

Слайд 7.

Опыты, демонстрирующие инерцию

Опыт 1. «Скатерть и предметы»

Оборудование: скатерть, несколько лёгких предметов (книги, чашки).
Ход опыта: разложить предметы на скатерти, резко выдернуть скатерть. Предметы останутся на месте.
Объяснение: предметы стремятся сохранить состояние покоя (инерция).

Слайд 8.

Опыты, демонстрирующие инерцию

Опыт 2. «Вращение на стуле»

Оборудование: вращающийся стул, мяч.
Ход опыта: сесть на стул, начать вращение, бросить мяч.
Объяснение: мяч летит по прямой, а человек продолжает вращение — демонстрация относительности движения.

Слайд 9.

Заключение

   Инерция — неотъемлемая часть окружающего мира, влияющая на всё: от движения планет до работы бытовых приборов. Понимание этого явления помогает не только в науке и технике, но и в повседневной жизни, повышая безопасность и эффективность действий.

Презентация.

Слайд 1.

Невесомость на земле
Опыты, демонстрирующие невесомость

Слайд 2.

Опыт 1. «Падающая вода»

Оборудование: пластиковая бутылка с отверстием во дне, вода.
Ход опыта: наполнить бутылку водой, закрыть отверстие пальцем, подбросить бутылку вверх. Во время полёта вода не вытекает из отверстия.
Объяснение: бутылка и вода падают с одинаковым ускорением g, поэтому вода не давит на дно бутылки (состояние невесомости).

Слайд 3.

Опыт 2. «Пружинные весы в падении»

Оборудование: пружинные весы, груз, стул или лестница.
Ход опыта: подвесить груз на весы, зафиксировать показания. Затем уронить весы с грузом с небольшой высоты (держать в руке и резко отпустить). Во время падения стрелка весов покажет ноль.
Объяснение: груз и весы падают с ускорением g, вес груза становится нулевым.

Слайд 4.

Опыт 3. «Прыжок и невесомость»

Оборудование: смартфон с акселерометром (приложение Physics Toolbox или аналогичное).
Ход опыта: закрепить смартфон на руке, подпрыгнуть. В верхней точке прыжка акселерометр покажет нулевое значение ускорения (состояние кратковременной невесомости).
Объяснение: в верхней точке траектории скорость равна нулю, а ускорение совпадает с g — возникает кратковременная невесомость.

Слайд 5.

Опыт 4. «Плавающая свеча»

Оборудование: свеча, ёмкость с водой, зажигалка.
Ход опыта: зажечь свечу, поместить её в воду (чтобы плавала). В условиях, имитирующих невесомость (например, в камере флоатинга или просто наблюдая за плаванием), пламя меняет форму — становится шарообразным.
Объяснение: в невесомости отсутствует конвекция, поэтому пламя горит иначе.

Презентация.

Слайд 1.

Викторина «Трение в жизни человека»

Слайд 2.

1. Что такое сила трения?

Ответ: сила, препятствующая движению при соприкостновении поверхностей.

Слайд 3.

2. Какой вид трения возникает при ходьбе?

Ответ: трение покоя.

Слайд 4.

3. Почему зимой дороги посыпают песком?

Ответ: чтобы увеличить трение и предотвратить скольжение.

Слайд 5.

4. Какой вид трения самый маленький?

Ответ: трение качения.

Слайд 6.

5. Зачем в механизмах используют смазку?

Ответ: Чтобы уменьшить трение.

Слайд 7.

6. Почему шины автомобилей имеют рисунок протектора?

Ответ: для увеличения трения с дорогой.

Слайд 8.

7. При каком виде трения возникает наименьшая сила трения?

Ответ: при трении качения.

Слайд 9.

8. Как влияет увеличение шероховатости поверхности на силу трения?

Ответ: увеличивает.

Слайд 10.

9. Почему на льду легко скользить?

Ответ: из-за низкого трения.

Слайд 11.

10. Как называется сила трения, которая действует на неподвижное тело?

Ответ: трение покоя.