高中物理摩擦力教案

　　3 摩擦力

　　整體設計

　　摩擦力是力學(xué)中的三大性質(zhì)力之一，正確認識摩擦力對后面知識的學(xué)習有著(zhù)至關(guān)重要的作用.在摩擦力這節課中，要求會(huì )計算滑動(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)概念與本節內容相結合，與生活中的實(shí)例相結合，逐步引導、循循善誘，對兩種摩擦力的大小和方向判定有個(gè)清晰的認識.在探究過(guò)程中要充分利用初中二力平衡的知識，在物體從靜止到運動(dòng)的過(guò)程中認識靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力大小變化情況，使學(xué)生的認識從感性到理性發(fā)生質(zhì)的變化.對于動(dòng)摩擦因數的教學(xué)最好通過(guò)實(shí)驗讓學(xué)生探究得出.由于本節課的特點(diǎn)，在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中要充分體現新課標的探究精神，讓學(xué)生多用所學(xué)知識揭示生活中的相關(guān)現象本質(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.靜摩擦力大小的計算.

　　課時(shí)安排

　　3課時(shí)

　　三維目標

　　知識與技能

　　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)設計實(shí)驗，并使用控制變量法對影響滑動(dòng)摩擦力和靜摩擦力大小的因素進(jìn)行實(shí)驗探究.

　　2.培養學(xué)生的邏輯思維能力,培養學(xué)生利用知識解決實(shí)際問(wèn)題的能力.

　　情感態(tài)度與價(jià)值觀(guān)

　　通過(guò)靜摩擦力的探究過(guò)程，培養學(xué)生科學(xué)的思想方法.

　　課前準備

　　教具準備:木塊、彈簧秤、木板、毛巾、紙、鋼板、砂紙、水等.

　　知識準備:搜集有關(guān)的摩擦力信息.

　　教學(xué)過(guò)程

　　導入新課

　　活動(dòng)導入

　　準備兩只碗，分別放入數量較多的玻璃小球，一只碗內是光滑干凈的，另一只碗內是粘有灰塵的.請兩個(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.

　　情景導入

　　(課件展示)播放運動(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

　　出摩擦力的概念.

　　圖3-3-1

　　問(wèn)題導入

　　粉筆在黑板上可以寫(xiě)出字來(lái),在玻璃上寫(xiě)得出來(lái)嗎?試試看.想想若在外面的柏油路面上用粉筆寫(xiě)字又會(huì )有何不同?為什么？你認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，當它們發(fā)生相對運動(dòng)或具有相對運動(dòng)的趨勢時(shí)，就會(huì )在接觸面上產(chǎn)生阻礙相對運動(dòng)或相對運動(dòng)趨勢的力，這種力叫做摩擦力.本節課就來(lái)深入研究摩擦力.

　　請學(xué)生做個(gè)小實(shí)驗：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.(設計意圖: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)生對靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力的感性認識)

　　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動(dòng)？為什么想讓桌子繼續運動(dòng)還要繼續推？

　　初步引出對靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力的感性認識.

　　一、靜摩擦力

　　由用力推桌子而不動(dòng)，師生討論引導出靜摩擦力的概念：兩個(gè)相互接觸的物體之間有相對運動(dòng)趨勢而又保持相對靜止時(shí),在接觸面間所產(chǎn)生的阻礙相對運動(dòng)趨勢的力叫靜摩擦力.

　　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)驗探究】 在水平桌面上放一木塊，用彈簧測力計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(guān)察彈簧秤的示數變化.

　　實(shí)驗如圖3-3-2：

　　圖3-3-2

　　實(shí)驗現象：我們可以看到隨著(zhù)拉力的增大，彈簧秤的示數不斷增大.

　　結論：由二力平衡的知識可以知道，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.

　　繼續試驗：在彈簧測力計指針下輕塞一個(gè)小紙團，它可以隨指針移動(dòng)，并作為指針到達最大位置的標志.在剛才實(shí)驗的基礎上繼續用力，當拉力達到一定的值時(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)生自主設計實(shí)驗驗證最大靜摩擦力大小的決定因素）

　　學(xué)生活動(dòng):學(xué)生設計實(shí)驗并探究，整理分析實(shí)驗數據.

　　參考設計：

　　1.裝置如上面的實(shí)驗，在木塊上面增加砝碼，驗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，驗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.

　　引導學(xué)生說(shuō)一下生活中和生產(chǎn)中利用靜摩擦力的事例.

　�。ㄕn件展示）圖片示例：

　　圖3-3-3

　　課堂訓練（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.靜摩擦力可能與運動(dòng)方向垂直 D.靜摩擦力的方向與物體運動(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.靜摩擦力的大小與壓力無(wú)關(guān)，而與物體的運動(dòng)狀態(tài)及所受其他力的情況有關(guān)，故B錯.靜摩擦力的方向可與運動(dòng)方向成任意角度，故C正確.靜摩擦力的方向與運動(dòng)方向無(wú)關(guān)，但一定與相對運動(dòng)方向相反，故D錯.

　　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（設受力F的面絕對光滑），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(zhù)接觸面，并且跟物體的相對運動(dòng)方向相反.（可以通過(guò)復習回憶得出，或者通過(guò)演示實(shí)驗總結得出，也可以直接給出）

　�。ㄌ岢鲆�求）利用教材演示實(shí)驗儀器設計實(shí)驗，定量研究影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素.（設計意圖：使學(xué)生意識到應采用控制變量法進(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.引導學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗原理的探究.

　　(學(xué)生活動(dòng):思考并交流討論得出利用二力平衡定量測量滑動(dòng)摩擦力的大小)

　　2.引導學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗方法的探究

　　(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)驗探究

　　(學(xué)生活動(dòng):學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗探究)

　　4.要求學(xué)生設計表格記錄數據，并通過(guò)對數據的分析初步得出自己的結論.

　　(學(xué)生活動(dòng):展示自己的數據，并對數據進(jìn)行分析，最終定量得出壓力與滑動(dòng)摩擦力的關(guān)系，對動(dòng)摩擦因數有定性的認識)（設計意圖：培養學(xué)生實(shí)驗數據的分析處理能力）

　　小結：滑動(dòng)摩擦力的計算公式f=μN.（設計意圖：訓練學(xué)生語(yǔ)言表達及邏輯推理能力）

　　介紹動(dòng)摩擦因數的物理意義及常見(jiàn)材料間的動(dòng)摩擦因數.

　　課件展示：

　　幾種材料間的動(dòng)摩擦因數

　　材料 動(dòng)摩擦因數 材料 動(dòng)摩擦因數

　　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.滑雪是北方地區人們喜愛(ài)的一種運動(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)摩擦因數為0.02，滑雪板和人的總質(zhì)量為180 kg.如果鹿拉著(zhù)滑雪板做勻速直線(xiàn)運動(dòng)，求鹿的拉力大小.

　　解析：由于滑雪板做勻速直線(xiàn)運動(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=μMg=0.02×180×9.8 N=35.3 N.

　　答案:35.3 N

　　課堂訓練

　　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)當拉力大小變?yōu)? N時(shí)，地面對物體的摩擦力是多大？

　　(2)當拉力大小變?yōu)?2 N時(shí)，地面對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)），地面對物體的摩擦力是多大？

　　(4)若撤去拉力，在物體繼續滑動(dòng)的過(guò)程中，地面對物體的摩擦力是多大？（取g=10 N/kg）

　　解析：（1）當拉力F=5 N時(shí)，F＜fmax,物體沒(méi)有滑動(dòng)，地面對物體的摩擦力為靜摩擦力,f=F=5 N；

　�。�2）當拉力F=12 N時(shí)，F＞fmax,物體滑動(dòng)起來(lái)，地面對物體的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力F滑=μN=μmg=0.5×2×10 N=10 N；

　�。�3）當拉力又減小為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）當拉力撤去后，由于物體繼續在地面上滑動(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

　　知識拓展

　　增大有益摩擦：

　　1.增加物體表面的粗糙程度.如：鞋底、車(chē)輪胎、各種旋鈕表面都有花紋.

　　2.增大壓力.如：電動(dòng)機的皮帶拉得很緊，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：加潤滑油.

　　課堂小結

　　1.兩個(gè)互相接觸的物體，當它們要發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生相對運動(dòng)時(shí)，在接觸面上產(chǎn)生一種阻礙物體間相對運動(dòng)的力，叫摩擦力.

　　靜摩擦力 滑動(dòng)摩擦力 符號及單位

　　產(chǎn)生原因 表面粗糙有擠壓作用的物體間具有相對運動(dòng)趨勢時(shí) 表面粗糙有擠壓作用的物體間發(fā)生相對運動(dòng)時(shí) 摩擦力用f表示

　　單位:牛頓

　　簡(jiǎn)稱(chēng):牛

　　符號:N

　　大小 始終與外力沿著(zhù)接觸面的分量相等 f=μN

　　方向 與相對運動(dòng)趨勢相反 與相對運動(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”2、3.

　　2.教材第60頁(yè)“做一做”.

　　板書(shū)設計

　　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）有相對運動(dòng)或者有相對運動(dòng)趨勢

　　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，并且跟物體相對運動(dòng)趨勢的方向相反

　　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，且與相對運動(dòng)方向相反

　　活動(dòng)與探究

　　1.設計實(shí)驗測量紙面間的動(dòng)摩擦因數.

　　2.觀(guān)察自行車(chē)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.

　　自主設計實(shí)驗.包括選擇實(shí)驗器材、設計實(shí)驗步驟,并設計、寫(xiě)出實(shí)驗報告.

　　習題詳解

　　1.解答:手壓著(zhù)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,阻礙手指的運動(dòng).手對桌面的壓力越大,手指受到的滑動(dòng)摩擦力越大,對手指相對桌面運動(dòng)的阻礙作用越明顯.

　　2.解答:(1)不受.因為瓶子與桌面之間沒(méi)有相對運動(dòng)的趨勢.

　　(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瓶子的運動(dòng)方向.

　　3.答案:35 N 30 N 0.3 20 N

　　設計點(diǎn)評

　　本節重點(diǎn)是理解動(dòng)摩擦因數的意義和滑動(dòng)摩擦力大小的計算和方向的判定.難點(diǎn)是對靜摩擦力的理解，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運動(dòng)趨勢而產(chǎn)生的，其方向與相對運動(dòng)趨勢相反.如何判定靜摩擦力的方向?通過(guò)假設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動(dòng)去思考確定.教學(xué)時(shí)特別注意了對于靜摩擦力大小與所受外力及所處運動(dòng)狀態(tài)的關(guān)系.設計中基本遵循問(wèn)題—理論—問(wèn)題的模式進(jìn)行.

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