搜索
全日制普通高级中学教科书（必修）物理第一册Wangyun第1页第四节摩擦力教学目标一、知识目标1．知道静摩擦力和滑动摩擦力产生的条件，会判断这两种摩擦力的方向。2．知道滑动摩擦力的大小跟什么有关，知道滑动摩擦力跟压力成正比。3．知道什么是最大静摩擦力，知道最大静摩擦力跟物体间的正压力成正比。二、能力目标1．培养学生的实验观察能力和实验分析能力。2．培养学生的科学的语言表达能力。3．对学生进行科学研究方法的渗透。三、德育目标向学生渗抓住主要矛盾和主要因素，忽略次要因素的辨证思想。重点：1．滑动摩擦力产生的条件及规律，并会用F=μFN解决实际问题。2．静摩擦力产生的条件及规律，正确理解什么是最大静摩擦力。难点1．正压力的确定。2．静摩擦力方向的正确判定。教法建议一、讲解摩擦力有关概念的教法建议介绍滑动摩擦力和静摩擦力时，从基本的事实出发，利用二力平衡的知识使学生接受摩擦力的存在。由于摩擦力的内容是本节的难点，所以在讲解时不要求“一步到位”，关于摩擦力的概念可以通过实验、学生讨论来理解。1．可以让学生找出生活和生产中利用摩擦力的例子；2．让学生思考讨论，如：（1）摩擦力一定都是阻力；（2）静止的物体一定受到静摩擦力；（3）运动的物体不可能受到静摩擦力；主要强调：摩擦力是接触力，摩擦力是阻碍物体间的相对运动或相对运动趋势的，但不一定阻碍物体的运动，即在运动中也可以充当动力，如传送带的例子。二、有关讲解摩擦力的大小与什么因素有关的教法建议1．滑动摩擦力的大小，跟相互接触物体材料及其表面的光滑程度有关；跟物体间的正压力有关；但和接触面积大小无关。注意正压力的解释。2．滑动摩擦力的大小可以用公式：f=μN，动摩擦因数μ跟两物体表面的关系，并不是表面越光滑，动摩擦因数越小。实际上，当两物体表面很粗糙时，由于接触面上交错齿合，会使动摩擦因数很大；对于非常光滑的表面，尤其是非常清洁的表面，由于分子力起主要作用，所以动摩擦因数更大，表面越光洁，动摩擦因数越大。但在力学中，常称“物体表面是光滑的”这是忽略物体之间的摩擦力的一种提法，实际上是一种理想化模型，与上面叙述毫无关系。3．动摩擦因数μ是一个无单位的物理量，它能直接影响物体的运动状态和受力情况。4．静摩擦力的大小，随外力的增加而增加，并等于外力的大小。但静摩擦力不能无限度的增大，而有一个最大值，当外力超过这个最大值时，物体就要开始滑动，这个最大限度的静摩擦力叫做最大静摩擦力fm。实验证明，最大静摩擦力由公式f0=μ0N所决定，μ0叫做静摩擦因数，N为物体所受的正压力。摩擦力的大小变化随着外力的变化关系如图：滑动摩擦力的大小小于最大静摩擦力，但一般情况下认为两者相等。教学方法：讲授法、实验法、讨论法。教学用具：投影仪、投影片、带有定滑轮的平板一块、小木块、玻璃、毛巾、测力计、砝码、带绳的木块、小铁块。课时安排：2课时教学过程一、导入新课全日制普通高级中学教科书（必修）物理第一册Wangyun第2页【演示1】摩擦块从斜面上滑下，在水平面上运动一段距离后静止。观察现象：摩擦块在水平面上运动是越来越慢直至静止；原因分析：因为它受到摩擦力。同学们，在桌子上给文具盒一个初速度，文具盒最终会停下来，这说明什么问题？生答：文具盒受到摩擦力作用。引入：那这个力是谁给的，在什么情况下产生这个力呢？它的大小和方向如何确定呢？本节课学习关于摩擦力的知识。【演示2】水平面上的摩擦块，用一弹簧秤沿水平方向拉，未拉动。置疑设问：上面两个演示中的摩擦块都受摩擦力作用，它们各自所受摩擦力有什么不同？摩擦力大小和方向如何确定？本节课将学习这方面的知识。引导回答：与桌面接触，且有相对滑动，才产生这个力。师：对，这就是初中已经有了的概念，滑动摩擦力。力学中常见的三种力是重力、弹力、摩擦力。对于每一种力我们都要掌握它产生的条件，会计算力的大小，能判断力的方向。在前面我们已经学过了两种力：重力和弹力。今天我们学习第三种力——摩擦力，在这三种力中摩擦力较难掌握。今天，我们将进一步学习有关摩擦力的知识。二、新课教学（一）滑动摩擦力1．滑动摩擦力的产生条件【演示3】将一纸条夹入书中向外拉，并将纸条拉出。学生归纳演示1和演示3两种现象中产生的摩擦力有什么共同特点？（物体间有相对运动）从而得出：相互接触的两物体，一个物体在另一个物体表面上相对另一物体滑动时，受到另一物体阻碍它相对滑动的力，这种力叫滑动摩擦力。产生条件：①两物体相互接触且接触面粗糙。②两物体间存在相互作用的弹力——正压力。③两物体接触面间有相对运动。2．滑动摩擦力的大小下面用控制变量法研究滑动摩擦力的大小。控制相互之间的压力不变：木块侧面或底面与木板接触在木板表面匀速滑动时，观察弹簧秤的示数，两次的读数是相同的。得出结论：①滑动摩擦力大小与接触面积无关。更换实验条件，上述演示若用木块的橡皮面与木板接触，同样维持其匀速运动，观察弹簧秤的示数，发现比前两次实验的数值要大。得出结论：②滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度有关。接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。将两个木块垒在一块在木板表面匀速滑动时，观察弹簧秤的示数，读数变为原来两倍才能使两木块在木板表面匀速滑动。得出结论：③滑动摩擦力大小与相互之间的压力（弹力）成正比，且压力越大，滑动摩擦力越大。如果用F表示滑动摩擦力的大小，用FN来表示相互之间的压力（弹力）大小，则有关系式表达：F=μFN。其中μ叫做动摩擦因数，是F与FN的比值，它由接触面的材料的粗糙程度决定，与接触面积大小无关，是没有单位的。（指导学生阅读P9：“几种材料间的动摩擦因数”表）。【例题1】在水平力F的作用下，重为G的物体匀速下滑，如图所示，若物体与墙之间的滑动摩擦因数为μ，则物体所受的摩擦力的大小为多少？答案：μF或G。由此可知，计算滑动摩擦力的方法有两种，一是直接由F=μFN来计算，二是由物体的受力情况和运动情况，间接进行判断和计算。3．滑动摩擦力的方向学生思考：分析上述有关滑动摩擦力的实验，试用语言描述滑动摩擦力的方向。下面师生共同分析实验中滑动摩擦力方向，并画出示意图。老师归纳：滑动摩擦力的方向总是与接触面相切，且与相对运动方向相反。（1）所谓“相对运动”是指相对接触的物体，而不是相对于别的物体（比如水平地面）。举例：物体A处于水平放置的长木板B上，现让两者都向右运动，且vavb分析物块A是否受到摩擦力，方向如何？分析：由于vavb，故A相对于B水科向左运动，因而A所受B的滑动摩擦力方向水平向右。（2）滑动摩擦力也可能是阻力也可能是动力。在上题中，A所受的摩擦力和A的运动方向相同，因而此时滑动摩擦力是动力。全日制普通高级中学教科书（必修）物理第一册Wangyun第3页【例题2】P9—例题【例题3】分析下各图中物体A所受摩擦力方向。（v表示物体A的运动方向）〖巩固练习〗（出示投影片）（1）关于滑动摩擦力，下列说法正确的是：A．物体在支持面上的滑动速度越大，滑动摩擦力也一定越大；B．滑动摩擦力的方向一定与物体相对支持面的滑动方向相反；C．接触面的滑动摩擦系数越大，滑动摩擦力也越大；D．滑动摩擦力的方向与物体运动方向相反。强调：滑动摩擦力的方向与物体相对接触面的运动方向相反，而不能说与物体运动方向相反。（2）用100N的力在水平方向匀速推动重500N的箱子，那接触面的滑动摩擦力是多大？μ值为多大？（3）马拉雪橇在水平雪地上前进，若马对雪橇拉力突然增大，雪橇所受滑动摩擦力如何变化?（4）手压黑板擦静止在黑板上，黑板擦受摩擦力否？松手后黑板擦向下滑动，又受多大摩擦力?（二）滚动摩擦：一个物体在另一个物体表面滚动时产生的摩擦。提问：车轮、滚动轴承为什么都做成圆的？引导学生答：因为滚动摩擦要比滑动摩擦小得多。（三）静摩擦力〖提问〗把一个很重的铁球放在地上，一只小蚂蚁能不能推动？（学生：推不动。）〖提问〗如果地面是光滑的呢？（学生：有的认为推动，有的认为推不动。）老师强调：到底推动推不动？学生甲：推动推不动，不是看铁球的重要，要看与地面的摩擦力有多大？比如一辆汽车，两三个人搬不动，但可以推得动。老师：对，分析得太好了。在水平地面上是否推动物体，不取决于这个物体重量的大小。如果地面光滑，重力不会影响水平方向的运动，如果地面粗糙，推力大于物体与地面间的最大静摩擦力，就推得动，下面我们来研究静摩擦力。1．静摩擦力的产生条件教师演示用力推讲桌。①开始用很小的推力，推不动，分析讲桌受力情况。②再用稍大的力推，还静止不动，分析受力情况③继续增大推力，讲桌开始运动，分析受力情况。分析：我们用不大的水平力在水平地板上推箱子，虽然箱子有相对地板运动的趋势，但箱子并没有动，就是因为箱子跟地板之间发生了摩擦。这个摩擦力和推力都作用在箱子上，它们的大小相等，方向相反，彼此平衡，因此箱子保持不动。这时发生的摩擦叫做静摩擦。产生条件：①两个物体相互接触且接触面粗糙。②两物体间存在相互作用的弹力——正压力。③两物体接触面间有相对运动趋势。2．静摩擦力的方向实验研究：①木块在水平面上，用水平力拉，未拉动。②木块静止在斜面上。③一纸条夹在书中，用力向外拉，未拉动。以上三种现象产生的摩擦力有什么共同特点？（由学生分析归纳出物体相对静止，但有相对运动趋势。）分析后得出：静摩擦力的方向总是跟接触面相切，并且跟物体相对运动趋势方向相反。演示验证：毛刷放在水平面上，再压一重物，用力拉毛刷，毛刷虽静止，但刷毛弯曲，它可表明静摩擦力方向。3．静摩擦力的大小〖提问〗静摩擦力的大小如何确定呢？有什么规律呢？请同学们自己动作实验得出结论。请另一位同学来推讲桌，水平力逐步增大。现象：开始时桌子未动，当水平力增加到某一值时，桌子突然动起来。分析：桌子未动时，桌子水平方向受力平衡，即静摩擦力等于水平力。总结：静摩擦力随外力的增大而增大。继续分析：逐渐增大推力，如果推力还不够大，箱子仍旧保持静止不动，所受静摩擦力跟推力仍旧平衡。可见静摩擦力随推力的增大而增大。但是静摩擦力的增大有一个限度，静摩擦力的最大值Fmax叫最大静摩擦力。（最大静摩擦力等于物体刚开始运动时所需的最小推力）全日制普通高级中学教科书（必修）物理第一册Wangyun第4页在演示静摩擦力大于滑动摩擦力时，拉动下面的抽板时上面的物体开始运动时不稳，看不清静摩擦力大于滑动摩擦力所表现出来的示数的变化。后来我发现，在把下面的抽板拉到匀速时，突然停下来，这时示数即为滑动摩擦力的大小，然后再拉动抽板，直到木块在木板上重新匀速运动起来，这时会看到示数又会增加，这就说明静摩擦力大于滑动摩擦力，取得很好的效果。学生分组实验学生两人一组，教师指导一组学生实验，其他各组同时操作。木块静止地放毛巾上，用测力计沿水平方向拉住物块，开始用较小的力拉木块，木块静止，记下拉力大小；慢慢增加拉力，木块仍静止，记下拉力的大小。继续增大拉力，木块刚开始动，记下拉力的大小。然后保持匀速运动，记下拉力的大小。出示投影片、填表过程测力计读数拉力方向摩擦力大小摩擦力方向1静摩擦力12静摩擦力23最大静摩擦力4滑动摩擦力结论：最大静摩擦力就是物体刚开始运动时所需的最小推力。实验归纳得到：静摩擦力随着推力的增大而增大，它的极限值就是最大静摩擦力。可见，静摩擦力是一个变力，变化范围为：0≤F静≤Fmax。4．静摩擦力的作用（学生举例）拿在手中的东西不会滑落；把线织成布，用布缝衣服，也是靠纱线之间的静摩擦力的作用。【例题4】握住水杯，使水杯在空中保持不动。让学生讨论水杯是否受摩檫力。若受，则其大小、方向怎样？答案：水杯受到重力、手的弹力、手的静摩擦力作用。由于水杯静止在空中，因此静摩擦力大小与重力大小相等。〖巩固练习〗（出示投影片）（1）斜面上有一物体，质量为m，在斜面上静止不动，m受摩擦力吗？为什么？（2）对下面五种情况，组织学生讨论木板对木块A有没有摩擦力？确定静摩擦力大小：在二力平衡中，由平衡条件判断。讨论答案：图1：物块A与木板接触，但物块A与木板没有相对运动趋势，因此木板对物块A没有静摩擦力。图2：物块A与木板接触，A在重力的作用下相对木板有向下运动的趋势，因此木板对A有向上的静摩擦力。加大力F时，静摩