3.2 摩擦力

〖教材分析〗
高中物理的難點在于受力分析，而受力分析的難點又在于摩擦力有無的判斷，學生在初中已經(jīng)學習過摩擦力的只是沒有很好的區(qū)分滑動摩擦力和靜摩擦力的概念。本節(jié)課從摩擦力的定義、方向、大小、作用點四個方面來進行闡述，然后把兩者進行對比，找出其中的聯(lián)系與區(qū)別。在初中只是進行定量的描述，并沒有拓展到有條件的描述，所以學生對靜摩擦力的大小理解還不夠，以及兩者間的大小關系。因此本節(jié)課需要用許多演示實驗動圖，讓學生體驗和理解摩擦力。
〖教學目標與核心素養(yǎng)〗
物理觀念：知道滑動摩擦力概念及產(chǎn)生的條件，會判斷滑動摩擦力的方向。
科學思維：通過實驗認識靜摩擦力的規(guī)律，知道最大靜摩摩擦力。
科學探究：讓學生經(jīng)歷從靜摩擦力到滑動摩摧力的研究過程，在此過程中培養(yǎng)學生的觀察、實驗和分析問題的能力。
科學態(tài)度與責任：能從物理學的視角正確描述和解釋自然現(xiàn)象，能綜合應用物理知識解決實際問題，指導工作和生活實踐。
〖教學重點與難點〗
重點：1、滑動摩擦力的大小的計算以及方向判斷。

靜摩擦力有無的判斷以及靜摩擦力的方向的判斷。
靜摩擦力產(chǎn)生的條件及規(guī)律，正確理解最大靜摩擦力的概念。

難點：1、靜摩擦力有無的判斷以及靜摩擦力的方向的判斷。
2、靜摩擦力的大小的計算。
〖教學方法〗
教師啟發(fā)引導教學與探究法相結合，并輔以問題法、演示法、歸納法等。
〖教學準備〗
木塊、彈簧測力計、多媒體課件。
〖教學過程〗
一、新課引入

通過多媒體課件動圖展示：兩端同時拉動，哪個先打成繩結兒？
通過猜想，估計不少人會覺得小的先打成繩結，但是實際是同時。原因是摩擦力不同，小的拉的比較緊所以摩擦力大，大的繩結接線開始變小，當兩者一樣大小后，再一起打成繩結。由此引入我們的課堂摩擦力。
教學設計說明：創(chuàng)設問題情境，激發(fā)探究動機，引導學生發(fā)現(xiàn)問題。

通過多媒體課件動圖展示：用彈簧測力計拖動水平固定木板上的木塊，使它做勻速運動，測力計的示數(shù)等于木塊所受摩擦力的大小。改變木塊和木板之間的壓力，摩擦力的大小也隨之改變。
如果摩擦力的大小跟壓力的大小存在某種定量關系的話，它們可能是怎樣的關系呢？
猜想會是：正比，反比，還是……
二、新課教學
（一）滑動摩擦力
通過多媒體課件動圖展示：農(nóng)村路滑。
所以我們知道，兩個相互接觸的物體，當它們相對滑動時，在接觸面上會產(chǎn)生一種阻礙相對運動的力，這種力叫作滑動摩擦力。
滑動摩擦力的滑，不是光滑的意思，是要滑動。所以只要物體發(fā)生相對運動就會有滑動摩擦力，不要和光滑聯(lián)系起來。
從滑動摩擦力的定義上看，我們可以初步得到滑動摩擦力的產(chǎn)生原因是有相對運動。

根據(jù)力的三要素大小、方向和作用點，在滑動摩擦力的定義中我們可以得出三要素中的那些知識？
經(jīng)過分析得知：滑動摩擦力的作用點在接觸面上。
教學設計說明：增加課堂的趣味同時，引出滑動摩擦力的概念。
通過多媒體課件動圖展示：兩個毛刷互相搓。
觀察毛刷的方向與毛刷的運動方向？為什么？
毛刷的方向總是和運動方向相反，我們知道運動狀態(tài)的不同必然是受到力的作用，毛刷總是往另一個方向運動，說明那里有一個力拉住了它，這個力就是滑動摩擦力，那么這個方向就是滑動摩擦力的方向。
結論：滑動摩擦力的方向總是沿著接觸面，并且跟物體相對運動的方向相反。

注意： ①不要把“物體的相對運動方向”與“物體的運動方向”等同。相對的意思和參考系類似，物體相對運動指的是物體以與它接觸的物體為參考系的運動方向，例如下圖物塊相對木板是向左運動的，所以它受到的滑動摩擦力的方向向右。

通過多媒體課件動圖展示：摩擦力的方向和傳送帶。
②滑動摩擦力的方向可能跟物體的運動方向相反,也可能跟運動方向相同。
第一圖可以看出滑動摩擦力的方向與物塊的運動方向相反，第二圖的滑動摩擦力方向與物塊的相同。
通過多媒體課件動圖展示：不同因素下摩擦力的大小實驗。

我們還知道，滑動摩擦力的大小跟接觸面上壓力的大小有關，對同一接觸面來說，壓力越大，滑動摩擦力越大；滑動摩擦力的大小還跟接觸面的粗糙程度、材質(zhì)等有關，在相同壓力下，不同接觸面間的滑動摩擦力的大小一般不同。
教學設計說明：化抽象為形象，課堂上沒有那么多實驗，增加這個，更加能夠體現(xiàn)課堂的嚴謹性。
結論：影響摩擦力大小的因素，有彈力（壓力 ）大小，粗糙程度和材料。
通過進一步的定量實驗，測量同一接觸面不同壓力下的滑動摩擦力大小，結果表明：滑動摩擦力的大小跟壓力的大小成正比。
如果用F_f,表示滑動摩擦力的大小，用F_壓表示壓力的大小，則有
F_f=μF_壓
其中，μ是比例常數(shù)，叫作動摩擦因數(shù)。它的值跟接觸面有關，接觸面材料不同、粗糙程度不同，動摩擦因數(shù)也不同。
所以滑動摩擦力的三要素大小、方向和作用點就已經(jīng)全部得出了。它的產(chǎn)生原因我們再提升細化，由影響摩擦力大小的因素，有彈力（壓力）大小，粗糙程度和材料。我們可以推出
滑動摩擦力的產(chǎn)生原因：①相互接觸，且擠壓（有彈力），②接觸面粗糙
③有相對運動。
接下來我們以木塊在水平木板上滑動為例，木塊所受的支持力為F_N。由于木塊對木板的壓力大小等于F_N，所以動摩擦因素μ也可以表示為

。F_f和F_N，所是接觸面上木塊所受的兩個力，F_f在接觸面內(nèi)且與相對運動相反，F_N與接觸面垂直。
不同的物體間動摩擦因素不一樣是如圖所示。

例題：在我國東北寒冷的冬季，有些地方用雪橇作為運輸工具。一個有鋼制滑板的雪橇，連同木料的總重為4.9×104N。在水平的冰道上，馬要在水平方向上用多大的力，才能夠拉著雪橇勻速前進？
解：（1）確定研究對象，構建模型
（2）對這個物體進行受力分析：
①豎直向下的重力mg；②地面對物體向上的支持力F_N；③水平向在右的拉力F_拉；水平向在左的摩擦力F_f。
由平衡條件知識有勻速運動的時候：上邊的力等于下邊的力，左右兩邊的力也相等。這些力可以是合力也可以是分力。
所以：雪橇受的重力mg=4.9×10⁴N，查表的μ=0.02。
mg=F_N和F_拉=F_f
所以：F_f=μF_N=μmg
帶入數(shù)據(jù)得：F=μmg=0.02×4.9×10⁴N×10N/kg=980N
（二）靜摩擦力

相互接觸的物體處于相對靜止時，是不是也可能存在摩擦力？
通過多媒體課件動圖展示：推沙發(fā)。
觀察動圖可以看到人用平行于地面的力推沙發(fā)，沙發(fā)有相對地面運動的趨勢，但它沒有被推動，沙發(fā)與地面仍然保持相對靜止。
對沙發(fā)進行受力分析，根據(jù)二力平衡的知識可知，這時一定有一個力與推力平衡。這個力與人對沙發(fā)的推力大小相等、方向相反。這個力就是沙發(fā)與地面之間的摩擦力。
由于這時相互接觸的兩個物體之間只有相對運動的趨勢，而沒有相對運動，所以這時的摩擦力叫作靜摩擦力。
那么我們怎了理解趨勢呢？
根據(jù)新華字典的意思，趨勢：表示事物發(fā)展的動向。所以相對運動的趨勢可以簡單理解為：“想動卻又沒動”或者“可以動，但還沒動”。是指物體的位置本來要變化的，但是由于受到了靜摩擦力，物體沒有運動但假若一旦失去了靜摩擦力，物體就會發(fā)生運動。
假設它沒有摩擦力，看看它會怎么運動，如果運動的說明有摩擦力，如果不動則沒有，假設法也就是用來判斷摩擦力有無的依據(jù)。

在對推沙發(fā)進行受力分析，如果與推力（也就是運動趨勢）相反的方向上沒有摩擦力，沙發(fā)將會運動，與題意不符合。所以摩擦力的方向與推力相反。
靜摩擦力的方向：總是跟物體相對運動趨勢的方向相反。
由力的平衡知識來看，靜摩擦力的大小有這樣的描述：只要沙發(fā)與地面間沒有產(chǎn)生相對運動，靜摩擦力的大小就隨著推力的增大而增大，并與推力保持大小相等。
也就是說靜摩擦力不不是固定值：F_靜=F_外
與滑動摩擦力相比，靜摩擦力的產(chǎn)生原因是：①相互接觸，且擠壓（有彈力），②接觸面粗糙，③有相對運動趨勢。不同的地方就在于一個已經(jīng)運動了一個沒有運動。
接下來我們通過實驗再深入研究靜摩擦力的大小。
演示：靜摩擦力的大小隨拉力的變化（閱讀）
把木塊放在水平長木板上，用彈簧測力計沿水平方向拉木塊。在拉力F增大到一定值之前，木塊不會運動，此種情況下靜摩擦力等于拉力。
在彈簧測力計的指針下輕塞一個小紙團，它可以隨指針移動，并作為指針到達最大位置的標記（圖3.2-4)。繼續(xù)用力，當拉力達到某一數(shù)值時木塊開始移動，此時拉力會突然變小。

如果用力傳感器代替彈簧測力計做這個實驗，能夠在計算機屏幕上直接得到拉力隨時間變化的F-t圖像(圖3.2-5)。
通過多媒體課件動圖展示：靜摩擦力的大小隨拉力的變化。觀察動圖可以看到靜摩擦力的大小隨著拉力的增加而增加，當大到一定的值后突然減小，這時物體開始運動的，靜摩擦力變成滑動摩擦力了，且保持不變。
作出拉力摩擦力圖像，在相應的圖線的位置標好，摩擦力的大小。
教學設計說明：通過實驗來剖析，滑動摩擦力與靜摩擦力之間的聯(lián)系有圖有真相，比較好分析，也能很好的與課本照應。為學生提供具體生動的感性材料，增強感性認識的同時，使得學生發(fā)生認知沖突，萌發(fā)探索、發(fā)現(xiàn)新知的欲望。
靜摩擦力的增大有一個限度。圖中木塊所受靜摩擦力的最大值F在數(shù)值上等于物體即將開始運動時的拉力。兩物體之間實際產(chǎn)生的靜摩擦力F在0與最大靜摩擦力F_max之間，即：
0<F≤ Fmax
通過多媒體課件動圖展示：傳送帶。
瓶子可以拿在手中，靠的是靜摩擦力的作用。皮帶運輸機能把貨物送往高處，也是靜摩擦力作用的結果。
課題練習1：所受重力為100N的木箱放在水平地板上，至少要用35N的水平推力，才能使它從原地開始運動。木箱從原地移動以后，用30N的水平推力，就可以使木箱繼續(xù)做勻速直線運動。由此可知：木箱與地板之間的最大靜摩擦力F_max=______ ；木箱所受的滑動摩擦力F_f = ______ ，木箱與地板之間的動摩擦因數(shù)μ=______；如果用20N的水平推力推這個靜止的木箱，木箱所受的摩擦力大小為____。
解：（1）由題，當要用35N的水平推力時，木箱才能從原地開始運動，則此時水平推力恰好等于最大靜摩擦力，所以木箱與地板間的最大靜摩擦力為35N。

（2）用30N的水平推力，使木箱繼續(xù)做勻速運動，則勻速有上下左右的力相等的平衡條件得到，木箱受到的滑動摩擦力：F_f=30N。

（3）因為mg=F_N和F_f=μF_N
所以

代入數(shù)據(jù)得：

（4）木箱靜止有摩擦力等于同方向上的外力，為20N。
〖板書設計〗
3.2摩擦力

一、滑動摩擦力
1、定義：兩個相互接觸的物體，當它們相對滑動時，在接觸面上會產(chǎn)生一種阻礙相對運動的力，這種力叫作滑動摩擦力。
2、方向：滑動摩擦力的方向總是沿著接觸面，并且跟物體相對運動的方向相反。
3、影響摩擦力大小的因素：彈力（壓力）大小，粗糙程度和材料。
4、大小：滑動摩擦力的大小跟壓力的大小成正比。F_f=μF_壓
二、靜摩擦力
1、定義：相互接觸的兩個物體之間只有相對運動的趨勢，而沒有相對運動，所以這時的摩擦力叫作靜摩擦力。
2、方向：總是跟物體相對運動趨勢的方向相反。
3、大小：靜摩擦力的大小就隨著推力的增大而增大，并與推力保持大小相等。

_靜=F_推。

三、兩者的聯(lián)系：0<F_靜≤ F_max
〖教學反思〗

本課難點較多，且都是抽象難以理解的，探究任務重，使得一些探究活動不能夠讓學生充分的體會和理解，顯得非常倉促。比如摩擦力的方向判斷較為復雜，課上沒有足夠的時間，所以就需要學生在課后多進行練習與理解。所以本節(jié)課應該安排1.5課時才夠用。

2、本節(jié)課中插入大量的動圖幫助學習，許多重難點都是在動圖的引導下得出結論的。充分利用了先進的教學成果，他山之石可以攻玉，引用借鑒別人的優(yōu)秀成果的基礎上在進行補充，達到符合自己的學情的課堂。
3、在剛引入摩擦力環(huán)節(jié)應該使學生重點理解相對運動，為后面的相對運動的趨勢做鋪墊。本節(jié)課還有平衡的知識，這是下一節(jié)的內(nèi)容。這里可以結合生活經(jīng)驗來理解學習。只有把難點分散開來，貫穿到整個教學中，才能使學生層層理解和接受。

久久天天躁狠狠躁夜夜躁,国产精品入口福利,97久久精品人人爽人人爽蜜臀 ,中文字幕国产精品一区二区

當前位置首頁 > 高中物理 > 綜合與其它

3.2摩擦力— 【新教材】人教版(2019)高中物理必修第一冊教案

發(fā)表評論