高中物理摩擦力教案
3 摩擦力
整體設(shè)計(jì)
摩擦力是力學(xué)中的三大性質(zhì)力之一，正確認(rèn)識(shí)摩擦力對(duì)后面知識(shí)的學(xué)習(xí)有著至關(guān)重要的作用.在摩擦力這節(jié)課中，要求會(huì)計(jì)算滑動(dòng)摩擦力的大小和判斷其方向，以及靜摩擦力的大小和方向的判斷.教師在教學(xué)過(guò)程中要將學(xué)生在初中所學(xué)過(guò)的相關(guān)概念與本節(jié)內(nèi)容相結(jié)合，與生活中的實(shí)例相結(jié)合，逐步引導(dǎo)、循循善誘，對(duì)兩種摩擦力的大小和方向判定有個(gè)清晰的認(rèn)識(shí).在探究過(guò)程中要充分利用初中二力平衡的知識(shí)，在物體從靜止到運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中認(rèn)識(shí)靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力大小變化情況，使學(xué)生的認(rèn)識(shí)從感性到理性發(fā)生質(zhì)的變化.對(duì)于動(dòng)摩擦因數(shù)的教學(xué)最好通過(guò)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生探究得出.由于本節(jié)課的特點(diǎn)，在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中要充分體現(xiàn)新課標(biāo)的探究精神，讓學(xué)生多用所學(xué)知識(shí)揭示生活中的相關(guān)現(xiàn)象本質(zhì).
教學(xué)重點(diǎn)
1.滑動(dòng)摩擦力的大小及方向的判斷.
2.靜摩擦力的有無(wú)及方向的判斷.
3.靜摩擦力產(chǎn)生的條件及規(guī)律.
教學(xué)難點(diǎn)
1.靜摩擦力有無(wú)的判斷和方向的判斷.
2.靜摩擦力大小的計(jì)算.
課時(shí)安排
3課時(shí)
三維目標(biāo)
知識(shí)與技能
1.知道什么是靜摩擦力、最大靜摩擦力、滑動(dòng)摩擦力.
2.能計(jì)算靜摩擦力、滑動(dòng)摩擦力的大小并會(huì)判斷它們的方向.
過(guò)程與方法
1.學(xué)生通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并使用控制變量法對(duì)影響滑動(dòng)摩擦力和靜摩擦力大小的因素進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究.
2.培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力,培養(yǎng)學(xué)生利用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力.
情感態(tài)度與價(jià)值觀
通過(guò)靜摩擦力的探究過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思想方法.
課前準(zhǔn)備
教具準(zhǔn)備:木塊、彈簧秤、木板、毛巾、紙、鋼板、砂紙、水等.
知識(shí)準(zhǔn)備:搜集有關(guān)的摩擦力信息.
教學(xué)過(guò)程
導(dǎo)入新課
活動(dòng)導(dǎo)入
準(zhǔn)備兩只碗，分別放入數(shù)量較多的玻璃小球，一只碗內(nèi)是光滑干凈的，另一只碗內(nèi)是粘有灰塵的.請(qǐng)兩個(gè)同學(xué)把玻璃球從碗中用筷子夾出來(lái)，比賽看誰(shuí)夾得快.然后讓兩位同學(xué)分別說(shuō)出自己的感想,從而引出摩擦力的問(wèn)題.
情景導(dǎo)入
(課件展示)播放運(yùn)動(dòng)員滑雪的錄像,如圖3-3-1,讓學(xué)生說(shuō)出滑雪要求的環(huán)境條件，然后導(dǎo)
出摩擦力的概念.
圖3-3-1
問(wèn)題導(dǎo)入
粉筆在黑板上可以寫出字來(lái),在玻璃上寫得出來(lái)嗎?試試看.想想若在外面的柏油路面上用粉筆寫字又會(huì)有何不同?為什么？你認(rèn)為摩擦力是一種什么樣的力？
讓學(xué)生用自己的語(yǔ)言敘述摩擦力.
推進(jìn)新課
學(xué)生在初中階段已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)摩擦力，通過(guò)直接提問(wèn)使學(xué)生回憶并敘述摩擦力的概念.
概念：兩個(gè)相互接觸的物體，當(dāng)它們發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)，就會(huì)在接觸面上產(chǎn)生阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力，這種力叫做摩擦力.本節(jié)課就來(lái)深入研究摩擦力.
請(qǐng)學(xué)生做個(gè)小實(shí)驗(yàn)：要求學(xué)生用逐漸增大的水平力推動(dòng)在教室中放置的桌子，直到推動(dòng)一段距離.(設(shè)計(jì)意圖:讓學(xué)生體會(huì)并分析出桌子受到推力和摩擦力的作用，使學(xué)生產(chǎn)生對(duì)靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力的感性認(rèn)識(shí))
學(xué)生活動(dòng):學(xué)生按老師要求推桌子，并感受推力大小變化.
問(wèn)題：為什么用力推桌子而桌子不一定運(yùn)動(dòng)？為什么想讓桌子繼續(xù)運(yùn)動(dòng)還要繼續(xù)推？
初步引出對(duì)靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力的感性認(rèn)識(shí).
一、靜摩擦力
由用力推桌子而不動(dòng)，師生討論引導(dǎo)出靜摩擦力的概念：兩個(gè)相互接觸的物體之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)而又保持相對(duì)靜止時(shí),在接觸面間所產(chǎn)生的阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力叫靜摩擦力.
問(wèn)題：靜摩擦力是一恒定的力嗎？怎樣求靜摩擦力的大��？怎樣判斷靜摩擦力的方向？
【實(shí)驗(yàn)探究】 在水平桌面上放一木塊，用彈簧測(cè)力計(jì)沿水平方向用較小的力拉木塊但保持木塊不動(dòng)，并不斷緩慢地增大拉力.注意提示學(xué)生觀察彈簧秤的示數(shù)變化.
實(shí)驗(yàn)如圖3-3-2：
圖3-3-2
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：我們可以看到隨著拉力的增大，彈簧秤的示數(shù)不斷增大.
結(jié)論：由二力平衡的知識(shí)可以知道，木塊受到的靜摩擦力大小等于彈簧秤的拉力，方向和拉力的方向相反.所以靜摩擦力不是一固定值，它隨外力的變化而變化，總是和外力大小相等、方向相反.
繼續(xù)試驗(yàn)：在彈簧測(cè)力計(jì)指針下輕塞一個(gè)小紙團(tuán)，它可以隨指針移動(dòng)，并作為指針到達(dá)最大位置的標(biāo)志.在剛才實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上繼續(xù)用力，當(dāng)拉力達(dá)到一定的值時(shí)木塊開(kāi)始移動(dòng)，此時(shí)拉力會(huì)突然變小.要求學(xué)生記下剛才的最大值.
結(jié)論：靜摩擦力的增大有一個(gè)限度，這個(gè)限度就是最大靜摩擦力Fmax，其值等于物體剛剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)的拉力.兩物體間實(shí)際發(fā)生的靜摩擦力F在0與最大靜摩擦力Fmax之間.
問(wèn)題：最大靜摩擦力的'大小和什么因素有關(guān)呢？（教師提出問(wèn)題，由學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證最大靜摩擦力大小的決定因素）
學(xué)生活動(dòng):學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并探究，整理分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).
參考設(shè)計(jì)：
1.裝置如上面的實(shí)驗(yàn)，在木塊上面增加砝碼，驗(yàn)證在不同的壓力作用下的最大靜摩擦力的大��；保持壓力不變，分別在桌面上、棉布面上、毛巾面上驗(yàn)證最大靜摩擦力的值.
2.用手握一油瓶，手的握力恰好使得油瓶不下落，此時(shí)最大靜摩擦力等于瓶的重力.不斷增加瓶中的油，要想瓶恰不滑落，應(yīng)該增加手的握力即壓力,由此判斷最大靜摩擦力和壓力的關(guān)系.換用不同粗糙程度的瓶子做實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證最大靜摩擦力和接觸面的粗糙程度的關(guān)系.
活動(dòng):學(xué)生交流討論并得出結(jié)論:
1.靜摩擦力大小值并不唯一；
2.最大靜摩擦力與壓力和接觸面有關(guān)系.
引導(dǎo)學(xué)生說(shuō)一下生活中和生產(chǎn)中利用靜摩擦力的事例.
（課件展示）圖片示例：
圖3-3-3
課堂訓(xùn)練（課件展示）
1.有關(guān)靜摩擦力的說(shuō)法中正確的是（ ）
A.只有靜止的物體才受靜摩擦力 B.靜摩擦力與壓力成正比
C.靜摩擦力可能與運(yùn)動(dòng)方向垂直 D.靜摩擦力的方向與物體運(yùn)動(dòng)方向一定相反
解析：受靜摩擦力作用的物體不一定靜止，故A錯(cuò).靜摩擦力的大小與壓力無(wú)關(guān)，而與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及所受其他力的情況有關(guān)，故B錯(cuò).靜摩擦力的方向可與運(yùn)動(dòng)方向成任意角度，故C正確.靜摩擦力的方向與運(yùn)動(dòng)方向無(wú)關(guān)，但一定與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反，故D錯(cuò).
答案：C
2.如圖3-3-4所示，用外力F水平壓在質(zhì)量為m的物體上（設(shè)受力F的面絕對(duì)光滑），恰好使物體靜止，此時(shí)物體與墻之間的摩擦力為_(kāi)_____；如果F增大為3F，物體與墻之間的摩擦力為_(kāi)_____.
圖3-3-4
解析：物體受向下的重力為mg，由二力平衡條件知靜摩擦力大小也為mg，方向向上，當(dāng)推力增為3F時(shí)，物體重力不變，則靜摩擦力也不變.
答案：mg mg
二、滑動(dòng)摩擦力
概念：當(dāng)一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面上滑動(dòng)的時(shí)候，會(huì)受到另一個(gè)物體阻礙它滑動(dòng)的力，這種力叫做滑動(dòng)摩擦力.滑動(dòng)摩擦力的方向總是沿著接觸面，并且跟物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反.（可以通過(guò)復(fù)習(xí)回憶得出，或者通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)總結(jié)得出，也可以直接給出）
�。ㄌ岢鲆螅├媒滩难菔緦�(shí)驗(yàn)儀器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，定量研究影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素.（設(shè)計(jì)意圖：使學(xué)生意識(shí)到應(yīng)采用控制變量法進(jìn)行多變量的研究；使學(xué)生體會(huì)摩擦力的大小的影響因素）
1.引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)原理的探究.
(學(xué)生活動(dòng):思考并交流討論得出利用二力平衡定量測(cè)量滑動(dòng)摩擦力的大小)
2.引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方法的探究
(學(xué)生活動(dòng):思考并交流討論得出控制變量法)
3.組織學(xué)生利用已有器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究
(學(xué)生活動(dòng):學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)探究)
4.要求學(xué)生設(shè)計(jì)表格記錄數(shù)據(jù)，并通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析初步得出自己的結(jié)論.
(學(xué)生活動(dòng):展示自己的數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，最終定量得出壓力與滑動(dòng)摩擦力的關(guān)系，對(duì)動(dòng)摩擦因數(shù)有定性的認(rèn)識(shí))（設(shè)計(jì)意圖：培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析處理能力）
小結(jié)：滑動(dòng)摩擦力的計(jì)算公式f=μN(yùn).（設(shè)計(jì)意圖：訓(xùn)練學(xué)生語(yǔ)言表達(dá)及邏輯推理能力）
介紹動(dòng)摩擦因數(shù)的物理意義及常見(jiàn)材料間的動(dòng)摩擦因數(shù).
課件展示：
幾種材料間的動(dòng)摩擦因數(shù)
材料 動(dòng)摩擦因數(shù) 材料 動(dòng)摩擦因數(shù)
鋼—鋼 0.25 鋼—冰 0.02
木—木 0.30 木頭—冰 0.03
木—金屬 0.20 橡膠輪胎—路面（干） 0.71
皮革—鑄鐵 0.28
例題.滑雪是北方地區(qū)人們喜愛(ài)的一種運(yùn)動(dòng).有的地方人們用鹿拉滑雪板進(jìn)行滑雪比賽.已知滑雪板與冰面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.02，滑雪板和人的總質(zhì)量為180 kg.如果鹿拉著滑雪板做勻速直線運(yùn)動(dòng)，求鹿的拉力大小.
解析：由于滑雪板做勻速直線運(yùn)動(dòng)，可知鹿的拉力F與滑動(dòng)摩擦力的大小相等，即F=f.同時(shí)，滑雪板與冰面的壓力N與滑雪板和人的重力相等，即N=G.
由滑動(dòng)摩擦力公式，可求出鹿的拉力大小為
F=f=μN(yùn)=μMg=0.02×180×9.8 N=35.3 N.
答案:35.3 N
課堂訓(xùn)練
質(zhì)量為2 kg的物體，靜止在水平面上.物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力大小視為相等.給物體一水平拉力.
(1)當(dāng)拉力大小變?yōu)? N時(shí)，地面對(duì)物體的摩擦力是多大？
(2)當(dāng)拉力大小變?yōu)?2 N時(shí)，地面對(duì)物體的摩擦力是多大？
(3)此后若將拉力又減小為5 N（物體仍在滑動(dòng)），地面對(duì)物體的摩擦力是多大？
(4)若撤去拉力，在物體繼續(xù)滑動(dòng)的過(guò)程中，地面對(duì)物體的摩擦力是多大？（取g=10 N/kg）
解析：（1）當(dāng)拉力F=5 N時(shí)，F(xiàn)＜fmax,物體沒(méi)有滑動(dòng)，地面對(duì)物體的摩擦力為靜摩擦力,f=F=5 N；
（2）當(dāng)拉力F=12 N時(shí)，F(xiàn)＞fmax,物體滑動(dòng)起來(lái)，地面對(duì)物體的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力F滑=μN(yùn)=μmg=0.5×2×10 N=10 N；
�。�3）當(dāng)拉力又減小為5 N時(shí)，由于物體仍在地面上滑動(dòng)，所以物體受到地面的摩擦力仍是滑動(dòng)摩擦力，所以仍是10 N；
�。�4）當(dāng)拉力撤去后，由于物體繼續(xù)在地面上滑動(dòng)，物體受到地面的摩擦力仍是滑動(dòng)摩擦力，所以仍為10 N.
答案：（1）5 N （2）10 N （3）10 N （4）10 N
知識(shí)拓展
增大有益摩擦：
1.增加物體表面的粗糙程度.如：鞋底、車輪胎、各種旋鈕表面都有花紋.
2.增大壓力.如：電動(dòng)機(jī)的皮帶拉得很緊，以便增大壓力來(lái)增大摩擦力，防止皮帶打滑.
減小有害摩擦：
1.用滾動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦：用滾動(dòng)軸承代替滑動(dòng)軸承.
2.減小表面粗糙程度：加潤(rùn)滑油.
課堂小結(jié)
1.兩個(gè)互相接觸的物體，當(dāng)它們要發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在接觸面上產(chǎn)生一種阻礙物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力，叫摩擦力.
靜摩擦力 滑動(dòng)摩擦力 符號(hào)及單位
產(chǎn)生原因 表面粗糙有擠壓作用的物體間具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí) 表面粗糙有擠壓作用的物體間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí) 摩擦力用f表示
單位:牛頓
簡(jiǎn)稱:牛
符號(hào):N
大小 始終與外力沿著接觸面的分量相等 f=μN(yùn)
方向 與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)相反 與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反
2.摩擦力的大小與壓力大小有關(guān)，跟物體間接觸面的粗糙程度有關(guān).
常用增大壓力和使接觸面更粗糙的方法增大有益摩擦.減小有害摩擦的方法有:使摩擦面光滑，用滾動(dòng)代替滑動(dòng)，使摩擦面脫離接觸（加潤(rùn)滑油、氣墊）這三種方法.
布置作業(yè)
1.教材第62頁(yè)，“問(wèn)題與練習(xí)”2、3.
2.教材第60頁(yè)“做一做”.
板書設(shè)計(jì)
3 摩擦力
1.摩擦力產(chǎn)生的條件
�。�1）接觸面粗糙
�。�2）在接觸面上有垂直作用的正壓力
�。�3）有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)
2.靜摩擦力
（1）變力:0＜F靜≤Fmax
�。�2）方向：靜摩擦力的方向總跟接觸面相切，并且跟物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反
3.滑動(dòng)摩擦力
（1）大�。篎=μFN
（2）方向：滑動(dòng)摩擦力的方向總是與接觸面相切，且與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反
活動(dòng)與探究
1.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量紙面間的動(dòng)摩擦因數(shù).
2.觀察自行車上哪些地方存在摩擦，其中哪些是有益的，哪些是有害的，你能想出哪些辦法來(lái)增大或減小它們.
自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn).包括選擇實(shí)驗(yàn)器材、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟,并設(shè)計(jì)、寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告.
習(xí)題詳解
1.解答:手壓著桌面向前移動(dòng)時(shí),手受到桌面的滑動(dòng)摩擦力作用.滑動(dòng)摩擦力的方向與手指移動(dòng)的方向相反,阻礙手指的運(yùn)動(dòng).手對(duì)桌面的壓力越大,手指受到的滑動(dòng)摩擦力越大,對(duì)手指相對(duì)桌面運(yùn)動(dòng)的阻礙作用越明顯.
2.解答:(1)不受.因?yàn)槠孔优c桌面之間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì).
(2)受靜摩擦力作用,靜摩擦力的方向沿桌面斜向下.
(3)受靜摩擦力作用,靜摩擦力的方向豎直向上(瓶子處于豎直狀態(tài)).
(4)受滑動(dòng)摩擦力作用,摩擦力的方向沿紙條相對(duì)瓶子的運(yùn)動(dòng)方向.
3.答案:35 N 30 N 0.3 20 N
設(shè)計(jì)點(diǎn)評(píng)
本節(jié)重點(diǎn)是理解動(dòng)摩擦因數(shù)的意義和滑動(dòng)摩擦力大小的計(jì)算和方向的判定.難點(diǎn)是對(duì)靜摩擦力的理解，尤其是靜摩擦力方向和大小的確定.教學(xué)中通過(guò)大量的實(shí)例，并借助受力分析等方法來(lái)突破.靜摩擦力是由于物體間具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)而產(chǎn)生的，其方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)相反.如何判定靜摩擦力的方向?通過(guò)假設(shè)物體間不存在摩擦力，那么在其他力的作用下物體將往什么方向運(yùn)動(dòng)去思考確定.教學(xué)時(shí)特別注意了對(duì)于靜摩擦力大小與所受外力及所處運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的關(guān)系.設(shè)計(jì)中基本遵循問(wèn)題—理論—問(wèn)題的模式進(jìn)行.
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