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，學生在初中已經學習過摩擦力的只是沒有很好的區分滑動摩擦力和靜摩擦力的概念。本節課從摩擦力的定義、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，找出其中的聯系與區別。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〗
物理觀念：知道滑動摩擦力概念及產生的條件，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律，知道最大靜摩摩擦力。
科學探究：讓學生經歷從靜摩擦力到滑動摩摧力的研究過程，在此過程中培養學生的觀察、實驗和分析問題的能力。
科學態度與責任：能從物理學的視角正確描述和解釋自然現象，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。
- 靜摩擦力產生的條件及規律，正確理解最大靜摩擦力的概念。
2、靜摩擦力的大小的計算。
〖教學方法
〗教師啟發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：創設問題情境，激發探究動機，引導學生發現問題。
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。所以只要物體發生相對運動就會有滑動摩擦力，不要和光滑聯系起來。
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生原因是有相對運動。
根據力的三要素大小、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Ff,表示滑動摩擦力的大小，用F壓表示壓力的大小，則有
Ff=μF壓
其中，μ是比例常數，叫作動摩擦因數。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全部得出了。它的產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FN。由于木塊對木板的壓力大小等于FN，所以動摩擦因素μ也可以表示為
。Ff和FN，所是接觸面上木塊所受的兩個力，Ff在接觸面內且與相對運動相反，FN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FN；③水平向在右的拉力F拉；水平向在左的摩擦力Ff。
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=FN和F拉=Ff
所以：Ff=μFN=μmg
帶入數據得：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。
觀察動圖可以看到人用平行于地面的力推沙發，沙發有相對地面運動的趨勢，但它沒有被推動，沙發與地面仍然保持相對靜止。
對沙發進行受力分析，根據二力平衡的知識可知，這時一定有一個力與推力平衡。這個力與人對沙發的推力大小相等、方向相反。這個力就是沙發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？
根據新華字典的意思，趨勢：表示事物發展的動向。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。
在對推沙發進行受力分析，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：只要沙發與地面間沒有產生相對運動，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)。繼續用力，當拉力達到某一數值時木塊開始移動，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，使得學生發生認知沖突，萌發探索、發現新知的欲望。
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在數值上等于物體即將開始運動時的拉力。兩物體之間實際產生的靜摩擦力F在0與最大靜摩擦力Fmax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Fmax=______ ；木箱所受的滑動摩擦力Ff = ______ ， 木箱與地板之間的動摩擦因數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：Ff=30N。
（3）因為mg=FN和Ff=μFN所以
代入數據得：
（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。Ff=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。
〖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。所以本節課應該安排1.5課時才夠用。
3、在剛引入摩擦力環節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。本節課還有平衡的知識，這是下一節的內容。這里可以結合生活經驗來理解學習。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。