初中數(shù)學摩擦力學項目
3摩擦
整體設計
摩擦力是熱學中自然界的三大力之一。 正確認識摩擦力對先前知識的學習起著至關重要的作用。 在摩擦力課中，需要計算滑動摩擦力的大小并確定其方向。 并測定靜摩擦的大小和方向。 在教學過程中，班主任要將中學生在中學階段所學的相關概念與本節(jié)內容結合起來，并結合生活中的實例，循序漸進，循序漸進，對兩者的學習有一個清晰的認識。了解摩擦的大小和方向。 在探索的過程中，要充分利用小學學過的兩種力平衡的知識，了解物體從靜止到運動過程中靜摩擦力和滑動摩擦力大小的變化摩擦力符號怎么打，從而使中在校學生對動摩擦的認識發(fā)生了從感性到理性的質變。 中學生最好通過實驗探索動摩擦素數(shù)的教學。 用你所學的來闡明你生活中相關現(xiàn)象的本質。
教學重點
1.確定滑動摩擦的大小和方向。
2、判斷靜摩擦力的存在和方向。
3、靜摩擦形成的條件和規(guī)律。
教學難點
1、靜摩擦力的存在和方向的測定。
2、靜摩擦力的估算。
日程
3課時
3D目標
知識和技能
1.知道什么是靜摩擦力、最大靜摩擦力和滑動摩擦力。
2. 能估計靜摩擦力和滑動摩擦力的大小并確定它們的方向。
流程與技巧
1.中學生設計實驗，運用控制變量法探究影響滑動摩擦清河摩擦大小的原因。
2、培養(yǎng)中學生的邏輯思維能力，培養(yǎng)中學生借助知識解決實際問題的能力。
情緒心態(tài)和價值觀
通過靜摩擦的探究過程，培養(yǎng)中學生的科學思維方式。
課前計劃
教具方案：鐵塊、彈簧秤、木板、毛巾、紙、鋼板、砂紙、水等。
知識項目：收集有關摩擦力的信息。
教學過程
導出新類
活動導出
準備兩個碗，每個碗里放大量的玻璃珠，一個碗光滑干凈，另一個碗上沾滿了灰塵。 請兩個朋友用牙簽把碗里的玻璃珠挑出來，比賽看誰夾得更快。 然后讓兩個小伙伴分別發(fā)表意見，然后就引出了摩擦的問題。
上下文派生
（講義展示）播放運動員滑冰視頻摩擦力符號怎么打，如圖3-3-1，讓中學生說出滑冰需要的環(huán)境條件，然后引導
出于摩擦的概念。
圖 3-3-1
問題導出
粉筆可以在黑板上寫字，但可以在玻璃上寫字嗎？ 嘗試一下。 想想如果在外面的柏油橋上用粉筆寫字有什么區(qū)別？ 為什么？ 你認為摩擦力是什么？
讓中學生用自己的話表達摩擦。
推廣新課程
中學生在中學就已經(jīng)學過摩擦，通過直接提問，讓中學生回憶和表達摩擦的概念。
概念：兩個相互接觸的物體，當它們彼此有相對運動或有相對運動趨勢時，會在接觸面上形成一個力，限制相對運動或相對運動的趨勢。 這些力稱為摩擦力。 本課將深入探討摩擦。
請中學生做一個小實驗：讓中學生用逐漸減小的水平力推動放在教室里的椅子，直到它被向前推一段距離。 使中學生對靜摩擦和滑動摩擦形成感性認識）
中學生活動：中學生按照老師的要求推椅子，體驗推力的變化。
問：為什么椅子用力推不動？ 如果你想讓椅子繼續(xù)移動，為什么還要繼續(xù)推動呢？
初步引出對靜摩擦和滑動摩擦的感性認識。
1、靜摩擦
用力推椅子不動，師生討論引出靜摩擦的概念：當兩個相互接觸的物體有相對運動趨勢但保持相對靜止時，接觸面之間形成的力限制了相對運動趨勢該力稱為靜摩擦力。
問：靜摩擦力是恒力嗎？ 如何找到靜摩擦力的大小？ 如何判斷靜摩擦力的方向？
【實驗探索】將鐵塊放在水平臺面上，用彈簧測力計沿水平方向以較小的力拉動鐵塊，但要保持鐵塊不動，逐漸減小拉力。 注意提醒中學生觀察彈簧秤示值變化。
實驗如圖3-3-2所示：
圖 3-3-2
實驗現(xiàn)象：可以看出，隨著拉力的減小，彈簧秤的示值不斷減小。
推論：由兩力平衡的知識可知，鐵塊上靜摩擦力的大小等于彈簧秤的拉力，方向與拉力的方向相反。 因此，靜摩擦力不是一個固定值，它隨外力的變化而變化，總和與外力大小相等方向相反。
繼續(xù)測試：在彈簧測力計的指針下輕輕塞一個小紙團，它能與指針相通，作為指針到達最大位置的標志。 在剛才實驗的基礎上繼續(xù)發(fā)力，當拉力達到一定值時，鐵塊開始連接，此時拉力會突然變小。 請中學生記錄剛才的最大值。
推論：靜摩擦力的減小是有極限的。 這個極限就是最大靜摩擦力Fmax，它的值等于物體剛開始運動時的拉力。 兩個物體之間的實際靜摩擦力F介于0和最大靜摩擦力Fmax之間。
問：最大靜摩擦力的大小與哪些因素有關？ （班主任提問，中學生自主設計實驗驗證最大靜摩擦力的決定因素）
中學生活動：中學生設計和探索實驗，整理和分析實驗數(shù)據(jù)。
參考設計：
1. 裝置與之前的實驗相同，將重物放入鐵塊內，驗證不同壓力下的最大靜摩擦力； 保持壓力恒定，分別驗證桌面、棉布面、毛巾面的最大靜摩擦力。 靜摩擦力的值。
2、用手托住一個油瓶，手的臂力剛好不讓油瓶掉下來。 此時最大靜摩擦力等于瓶子的重力。 繼續(xù)減少瓶中的油。 想要瓶子不掉下來，就要降低手臂的力量，也就是壓力，由此可以確定最大靜摩擦力與壓力的關系。 用不同粗糙度的杯子做實驗，驗證最大靜摩擦力與接觸面粗糙度的關系。
活動：中學生討論得出結論：
1、靜摩擦力的數(shù)值不唯一；
2、最大靜摩擦力與壓力和接觸面有關。
引導中學生說說在生活和生產(chǎn)中使用靜摩擦的例子。
（教案展示）圖片示例：
圖 3-3-3
課堂培訓（教案展示）
1.關于靜摩擦的正確說法是（）
A. 只有靜止的物體才會受到靜摩擦 B. 靜摩擦與壓力成反比
C.靜摩擦力可能垂直于運動方向 D.靜摩擦力的方向一定與物體的運動方向相反
分析：受靜摩擦作用的物體不一定是靜止的，故A錯。 靜摩擦力的大小與壓力無關，而與物體的運動狀態(tài)和受其他力的情況有關，故B錯。 靜摩擦的方向 可以與運動方向成任意角度，故C正確。 靜摩擦的方向與運動方向無關，但一定與相對運動方向相反，故D錯。
答案：C
2、如圖3-3-4所示，一個外力F水平壓在質量為m的物體上（假設受力F的表面絕對光滑），物體靜止。 此時，物體與墻壁之間的摩擦力為； 如果 F 減少到 3F，則物體與墻壁之間的摩擦力為 。
圖 3-3-4
解析：物體向上的重力為mg，從兩力平衡狀態(tài)下靜摩擦力的大小也為mg，方向為向下。 當推力增加到3F時，物體的重力保持不變，靜摩擦力也保持不變。
答案：毫克
2、滑動摩擦
概念：當一個物體在另一個物體的表面滑動時，會受到另一個物體的力的制約。 這些力稱為滑動摩擦。 滑動摩擦的方向總是沿著接觸面，與 物體相對運動的方向相反。 （可以通過回憶試驗得到，也可以通過演示實驗總結，也可以直接給出）
（要求） 借助教材演示實驗裝置設計實驗，定量研究滑動摩擦的成因。 （設計意圖：讓中??學生認識到應該用控制變量的方法進行多元研究；讓中學生感受到摩擦力大小的影響）
1、引導中學生探究實驗原理。
（中學生活動：思考交流討論用二力平衡法定量檢測滑動摩擦力）
2、引導中學生探索實驗方法
（中學生活動：思考交流討論獲取控制變量方法）
3、組織中學生借助現(xiàn)有設備進行實驗
（中學生活動：中學生進行小組實驗和研究）
4、要求中學生設計表格記錄數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)的分析得出自己的推論。
（中學生活動：展示自己的數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)，最終定量得出壓力與滑動摩擦力的關系，對動摩擦力的質數(shù)有一個定性的認識）
總結：滑動摩擦力的估算公式f=μN。 （設計意圖：培養(yǎng)中學生的語言表達能力和邏輯推理能力）
介紹動摩擦素數(shù)的化學意義和常用材料間的動摩擦素數(shù)。
教案展示：
幾種材料之間的動摩擦素數(shù)
材料動摩擦素數(shù) 材料動摩擦素數(shù)
鋼 - 鋼 0.25 鋼 - 冰 0.02
木 - 木 0.30 木 - 冰 0.03
木材 - 金屬 0.20 橡膠內胎 - 公路（干地） 0.71
皮革—鑄鐵 0.28
例子。 滑冰是南方人喜愛的一項運動。 在一些地方，人們用鹿來拉滑雪板來參加滑冰比賽。 已知雪板與冰層的動摩擦素數(shù)為0.02，雪板與人的總質量為180kg。 如果一只鹿拉著滑雪板并以勻速直線運動，求這只鹿的拉力。
解析：由于滑雪板作勻速直線運動，可知小鹿的拉力F等于滑動摩擦力，即F=f。 同時，雪板和冰層所受的壓力N等于雪板和人的重力，即N=G。
根據(jù)滑動摩擦公式，可得小鹿的拉力為
F=f=μN=μMg=0.02×180×9.8N=35.3N。
答案：35.3N
課堂培訓
一個質量為 2kg 的物體放在水平面上。 物體與地面的動摩擦素數(shù)為0.5，認為最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等。 水平拉動物體。
(1) 當拉力變?yōu)?N時，地面對物體的摩擦力是多少？
(2) 當拉力變成12N時，地面對物體的摩擦力是多少？
(3) 如果此時拉力減小到 5N（物體還在滑動），那么地面對物體的摩擦力是多少？
(4) 如果去掉拉力，物體繼續(xù)滑動時地面對物體的摩擦力是多少？ (取g=10N/kg)
分析：（1）當拉力F=5N，F(xiàn)<fmax時，物體不滑動，地面與物體之間的摩擦力為靜摩擦力，f=F=5N；
(2)當拉力F=12N，F(xiàn)>fmax時，物體向上滑動，地面與物體之間的摩擦力為滑動摩擦力F slip=μN=μmg=0.5×2×10N=10N；
(3)當拉力減小到5N時，由于物體還在地面上滑動，物體受到的摩擦力仍然是滑動摩擦力，所以還是10N；
(4) 撤去拉力后，由于物體繼續(xù)在地面上滑動，物體所受的摩擦力仍為滑動摩擦力，故仍為10N。
答案：(1) 5N (2) 10N (3) 10N (4) 10N
知識發(fā)展
減少有益摩擦：
1、降低物體表面的粗糙度。 比如鞋面、汽車輪胎、各種旋鈕表面都有花紋。
2. 降低壓力。 例如：電機的皮帶拉得很緊，便于減壓減少摩擦，避免皮帶抱死。
減少有害摩擦：
1、用滾動摩擦代替滑動摩擦：用滾動軸承代替滑動軸承。
2、降低表面粗糙度：加潤滑油。
課堂總結
1、兩個相互接觸的物體，當它們即將運動或已經(jīng)相對運動時，在接觸面上形成一種制約物體間相對運動的力，稱為摩擦力。
靜摩擦和滑動摩擦的符號和單位
其形成的原因是表面粗糙的物體之間存在相對運動趨勢和擠壓作用。 當具有粗糙表面和擠壓作用的物體之間發(fā)生相對運動時，摩擦力用f表示
單位：牛頓
簡稱：牛
符號：N
大小仍等于外力沿接觸面的分量f=μN
方向與相對運動的趨勢相反
2、摩擦力的大小與壓力的大小和物體之間接觸面的粗糙度有關。
常用的方法是降低壓力，使接觸面更粗糙，減少有益摩擦。 減少有害摩擦的方法有：使摩擦面光滑、以滾動代替滑動、使摩擦面不接觸（潤滑油、氣墊）這三種方法。
家庭作業(yè)
1.課本第62頁，“習題與習題”2、3。
2. 教科書第60頁的“做”。
排版設計
3摩擦
一、摩擦形成的條件
(1)接觸面粗糙
(2)接觸面上有垂直作用的法向壓力
(3)有相對運動或有相對運動趨勢
2.靜摩擦
(1)變力：0<F靜態(tài)≤Fmax
(2)方向：靜摩擦的方向始終與接觸面相切，與物體相對運動趨勢方向相反
3、滑動摩擦
(1) 尺寸：F=μFN
(2)方向：滑動摩擦的方向總是與接觸面相切，與相對運動方向相反
活動及查詢
1. 設計一個實驗來檢測紙張表面之間的動摩擦素數(shù)。
2、觀察自行車哪里有摩擦，什么是有益的，什么是有害的，你能想到什么來減少或減少它們。
自主設計實驗。 包括實驗設備的選擇、實驗程序的設計、實驗報告的設計和撰寫。
習題解讀
1、答：當手壓住桌面向前移動時，手受到桌面的滑動摩擦力。 滑動摩擦力的方向與右手的方向相反，限制了右手的動作。 手在桌面上的壓力越大，右手所獲得的滑動摩擦力越大，對手指相對于桌面的運動的限制作用就越顯著。
2、答案：（1）沒有。因為杯子和桌子之間沒有相對運動。
(2)在靜摩擦力的作用下，靜摩擦力的方向是沿桌面斜向上。
(3)在靜摩擦力的作用下，靜摩擦力的方向垂直向下(杯子處于垂直狀態(tài))。
(4)受滑動摩擦力的影響，摩擦力的方向是沿著紙幣相對于杯子的運動方向。
3.答案：.320N
設計回顧
本節(jié)的重點是理解動摩擦素數(shù)的含義和滑動摩擦的大小和方向的估計。 難點在于對??靜摩擦的理解，尤其是靜摩擦的方向和大小的確定。 教學中通過大量實例，并通過力分析等方法進行突破。 靜摩擦力是由于物體之間有相對運動趨勢而形成的，其方向與相對運動趨勢相反。 如何判斷靜摩擦力的方向？ 通過假設物體之間沒有摩擦力，那么想想物體在其他力的作用下會往哪個方向運動。 在教學中，我們非常注意靜摩擦力的大小、外力與運動狀態(tài)之間的關系。 設計基本上遵循問題-理論-問題模型。
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