第三节摩擦力.doc

高一物理教案 第三章 相互作用
第四节 摩擦力（2课时）
[教学目标]：
l 知识与技能
1、知道滑动摩擦力的产生条件，认识滑动摩擦的规律．知道动摩擦因数与相互接触的物体的材料和接触面的粗糙程度有关，会判断滑动摩擦力的方向。
2、能运用滑动摩擦力公式来计算滑动摩擦力。
3、认识静摩擦的规律，知道静摩擦力的变化范围及其最大值。
4、知道最大静摩擦力略大于滑动摩擦力。
5、会根据物体的平衡条件简单地计算静摩擦力的大小。
l 过程与方法
1、培养学生利用物理语言分析、思考、描述摩擦力概念和规律的能力。
2、培养学生的实验探究能力。
3、让学生学会在实验中控制变量和实验条件。
4、通过自己动手实验，培养学生分析问题、解决问题的能力。
l 情感态度与价值观
1、利用实验和生活实例激发学生学习兴趣。
2、培养学生实践——认识(规律)——实践(解决实际问题)的思想。
3、在研究问题时，要培养突出主要矛盾，忽略次要因素的思维方法。
[教学重点]：
1、滑动摩擦力大小的计算以及方向的判断。
2、静摩擦力的有无的判断以及静摩擦力方向的判断
3、静摩擦力产生的条件及规律，正确理解最大静摩擦力的概念。
[教学难点]：
1、静摩擦力有无的判断和静摩擦力方向的判断。
2、静摩擦力大小的简单计算。
[课型]：新授课
[教具]：毛刷
[教学方法]：实验、总结、讲授、练习相结合
[教学互动过程]（第1课时）
导课：力学中常见的三种力是重力、弹力、摩擦力。对于每一种力我们都要掌握它产生的条件，会计算它的大小，能判断它的方向。前面我们已经学过了两种力：重力和弹力，今天我们学习第三种力——摩擦力。
首先复习重力，弹力的产生条件及大小方向。
问：1、重力的定义、产生条件、大小、方向各是什么？
2、弹力的定义、产生条件、弹簧弹力的大小、方向各是什么？
引课：同学们，在桌子上给文具盒一个初速度，文具盒最终会停下来，这说明什么问题？（文具盒受到了阻碍它前进的摩擦力的作用）
我们在初中已经知道，两个相互接触的物体，当它们发生相对运动或相对运动的趋势时，就会在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力，这种力就是摩擦力，本节我们将学习摩擦力的的概念，存在条件，判断方法等。
一、滑动摩擦力
[演示1]：毛刷与桌面接触，并且相对于桌面滑动，毛刷的鬃毛向着相对于桌面运动的反方向倾斜。
[问]：毛刷的鬃毛为什么会倾斜？（在接触面处产生了一个作用于毛刷上的阻碍其相对于桌面运动的滑动摩擦力）
1、定义：两个相互接触并挤压的物体，当发生相对运动时，接触面上产生一种阻碍相对运动的力叫做滑动摩擦力。
由定义可得：
2、滑动摩擦力产生的条件：⑴表面不光滑，⑵接触挤压，⑶有相对运动。
练习、下列说法正确的是（ ）
A．有弹力的地方一定有摩擦力； B．有摩擦力的地方一定有弹力；
C．有弹力的地方不一定有摩擦力； D．有摩擦力的地方不一定有弹力。
答案：BC。
[演示2]：毛刷与地面接触，并且相对于地面滑动，反复几次改变其运动方向，观察鬃毛的指向与运动方向的关系。可得：
3、滑动摩擦力的方向：跟接触面相切，与物体相对运动方向相反。
4、滑动摩擦力的大小：
实验证明：在接触面确定的的情况下，滑动摩擦力与正压力成正比。即F∝FN，或F＝µFN。
说明：
⑴无论物体间发生什么样的运动，只要它们发生相对运动，F＝µFN就适用。
⑵μ叫做动摩擦因素，与接触面材料有关，跟接触面的粗糙程度（干湿）有关，而与接触面积大小，接触面相对运动快慢无关。
μ的数值同学们见课本59页表1几种材料间的动摩擦因数（见下表），从表中数值可得到什么？（μ＜1，μ无单位）
表1几种材料间的动摩擦因数
材料
动摩擦因数
材料
动摩擦因数
钢——钢
0.25
钢——冰
0.02
木——木
0.30
木头——冰
0.03
木——金属
0.20
橡胶轮胎——路面(干)
0,71
皮革——铸铁
0.28

5、作用点：接触面上。
例1、关于滑动摩擦力，下列说法正确的是（ ）
A．滑动摩擦力的大小与接触面积以及相对速度大小有关；
B．越重的物体所受滑动摩擦力也一定越大；
C．滑动摩擦力的方向一定与物体相对支持面的滑动方向相反；
D．滑动摩擦力的方向与物体运动方向相反。
解析：①滑动摩擦力仅与μ和N有关；②在很多情况下，压力并不等于重力；③滑动摩擦力的方向与物体相对接触面的运动方向相反，而不能说与物体运动方向相反。
答案：C。
例2、（课本P59例题，学生看）在我国东北寒冷的冬季，雪橇是常见的运输工具。一个有钢制滑板的雪橇，连同车上的木料总重量4.9×104N。在水平的冰道上，马要在水平方向用多大的力，才能够拉着雪橇匀速前进？
解析：雪橇（包括木料）在水平方向受到两个力的作用：马对雪橇的拉力F，冰道对雪橇的滑动摩擦力f（分析雪橇的受力情况）
在这两个力的作用下，雪橇匀速前进（明确雪橇的运动情况）
从初中学过的二力平衡的知识知道，F和f大小相等，方向相反，即F＝f，滑动摩擦力f的大小可以由f＝μN求出。其中N的大小等于雪橇的重量G，即N＝G；钢和冰之间的动摩擦因数μ的数值可在课文的表中查出：μ＝0.02。重量G是已知的，由此可求出f，进而求出马的拉力F（运用已学过的知识把待求量与已知量联系起来）。
解：F＝f＝μN＝μG＝0.02×4.9×104N＝980N。
马要在水平方向用980N的力，才能拉着雪橇匀速前进。
练习：（课时作业第54页第6、7、8题）
6、关于滑动摩擦力的产生的说法中，正确的是（ AD ）
A．只有相互接触且发生相对运动的物体间才可能产生滑动摩擦力；
B．只有运动的物体才可能受到滑动摩擦力；
C．受弹力作用的物体一定会受到滑动摩擦力；
D．受滑动摩擦力作用的物体一定会受到弹力作用。
7、关于动摩擦因数，下列说法中正确的是（ D ）
A．由F＝µFN，可知µ与F成正比，与FN成反比；
B．动摩擦因数与接触面积S成正比；
C．动摩擦因数与物体滑行速度有关，速度越大，动摩擦因数越大；
D．动摩擦因数由接触面的材料和粗糙程度决定。
F
v
图3-15
8、在图3-15中，质量为20kg的物体在动摩擦因数为0.1的水平面上向左运动，在运动过程中受到水平向左、大小为10N的拉力作用，则物体所受摩擦力为（g取10N/kg）（ C ）
A．10N，向右； B．10N，向左；
C．20N，向右； D．20N，向左。
[课堂小结]：今天我们所学的内容有滑动摩擦力的定义，产生的条件，大小，方向和作用点等。
[作业布置]：练习册：
[板书设计]：
§3.3 摩擦力
一、滑动摩擦力
1、定义：两个相互接触并挤压的物体，当发生相对运动时，接触面上产生一种阻碍相对运动的力叫做滑动摩擦力。
2、滑动摩擦力产生的条件：⑴表面不光滑，⑵接触挤压，⑶有相对运动。
3、滑动摩擦力的方向：跟接触面相切，与物体相对运动方向相反。
4、滑动摩擦力的大小：
F＝µFN
说明：
⑴无论物体间发生什么样的运动，只要它们发生相对运动，F＝µFN就适用。
⑵μ叫做动摩擦因素，与接触面材料有关，跟接触面的粗糙程度(干湿)有关，而与接触面积大小，接触面相对运动快慢无关。μ＜1，μ无单位。
5、作用点：接触面上。
例1、
例2、

[课后反思]：
第二课时
[复习提问]：滑动摩擦力的定义，产生的条件，大小，方向和作用点各是什么？
[问]相互接触的物体相对静止的时候，是不是也可能产生摩擦力？（演示说明）
二、静摩擦力
图3-16
A
B
1、定义：两个相互接触并有相互压力的物体，当接触面存在相对运动趋势但没有相对运动时，接触面上产生一种阻碍相对运动趋势的力，叫做静摩擦力。
[问题]：如图3-16，当定滑轮的绳子下端悬挂50g砝码B时物体A保持静止状态，A受到的静摩擦力多大？方向如何？当悬挂的砝码增加到100g时，物块A仍保持静止，此时物块A所受的静摩擦力的大小，方向如何？当悬挂在绳子下端的砝码为150g时，物块A才开始相对于桌面板滑动。此时物块A所受的静摩擦力叫做什么？它的大小和方向呢？
分析：当绳子下端悬挂50g砝码时，A静止，受平衡力作用，∴F1＝F＝50g，方向与拉力F相反。
当悬挂的砝码增加到100g时，A仍静止，受平衡力作用，∴F1＝F＝100g，方向与拉力F相反。
当悬挂的砝码增加到150g时，A静止，受平衡力作用，∴F3＝F＝150g，方向与拉力F相反。
2、最大静摩擦力：静摩擦力的最大极限值，叫做最大静摩擦力。
3、静摩擦力的大小（归纳总结上述实验）
范围：在等于零到最大静摩擦力之间的任意值，即0≤F静≤Fm。
大小：与引起运动趋势的外力大小相等，即F静＝F。
4、静摩擦力的方向：跟接触面相切，与物体的相对运动趋势方向相反，即与“拉力”方向相反。
5、静摩擦力产生条件：⑴接触面不光滑，⑵接触挤压，⑶有相对运动趋势。
6、作用点：接触面上。
F
f
fm
μmg
fm
0
图3-17
例3、粗糙水平地面上有一质量为m的木箱，它与地面间的最大静摩擦力fm大于滑动摩擦力，接触面间的动摩擦因数为μ，现给木箱施一水平推力，推力大小由零逐渐增大，使木箱由静止状态变为运动状态，画出地面对木箱的摩擦力f随推力F变化的图像。
解析：当外力在小于fm以前，木箱受静摩擦力作用，静摩擦力的大小与外力F相等，故图线为过原点的45°倾斜直线；当外力等于fm时，物体受最大静摩擦力，以后物体开始滑动，且受滑动摩擦力f＝μN＝μmg不变，故图线为水平直线，如图3-17所示。
F
图3-18
A
B
例4、如图3-18所示，AB两物体接触面粗糙，水平地面光滑，水平力F作用在A上，使二者一起运动，分析两物体所受静摩擦力的方向。
解析：分析A受静摩擦力的方向，应以B为参照物，假设AB间的接触面光滑，则A相对于B向右运动，即A的相对运动趋势方向向右，A受的静摩擦力方向水平向左。
分析B受的静摩擦力方向，应以A为参照物，假设AB间接触面光滑，则B相对于A的运动方向向左，即B的相对运动趋势方向水平向左，B所受的静摩擦
力水平向右。
说明：⑴静摩擦力并不都是物体静止时受到的摩擦力。⑵摩擦力既可以是阻力，也可以是动力。上例中对A是阻力，对B是动力。
图3-19
F
练习、如图3-19所示，一个重为G的物体被竖直压在墙面上，那么物体受的静摩擦力f大小方向如何？（f＝G，竖直向上）
练习：（课时作业第53页针对训练1、2、3、4、5题）
1、关于摩擦力的产生，下列说法中正确的是（ D ）
A．相互压紧的粗糙物体间一定有摩擦力；
B．相对运动或有相对运动趋势的物体间一定有摩擦力；
C．想到压紧并相对运动的物体间一定有摩擦力作用；
D．只有想到压紧和发生相对运动（或有相对运动趋势）的物体间才可能有摩擦力的作用。
2、下列关于物体受静摩擦力作用的叙述中，正确的是（ C ）
A．静摩擦力的方向一定与物体的运动方向相反；
B．静摩擦力的方向不可能与物体的运动方向相同；
C．静摩擦力的方向可能与物体的运动方向垂直；
D．静止的物体所受的静摩擦力一定为零。
F
A
B
F
图3-20
3、如图3-20所示，且水平力推物体，A、B两物体均始终保持静止。当F逐渐增大一些时（A、B两物体仍静止），A受到地面的摩擦力大小_________，B受到墙面的摩擦力大小_________。（选填“变大”、“变小”或“不变”）
答案：变大，不变。
图3-21
4、如图3-21所示，当担心手中的瓶子掉下去时，总是努力把它握得紧些，这样做的最终目的是（ C ）
A．增大手对瓶子的压力；
B．增大手对瓶子的摩擦力；
C．增大手对瓶子的最大静摩擦力；
D．增大瓶子所受的外力。
图3-22
5、如图3-22所示，大型运输车上载有一长方体钢锭在平直的路上行驶，已知钢锭与车一直保持相对静止，试分析：
⑴钢锭什么情况下不受静摩擦力的作用，什么情况下受静摩擦力的作用。
⑵什么情况下所受静摩擦力的方向与运动方向相同，什么情况下所受静摩擦力的方向与运动方向相反。
答案：⑴水平路面匀速运动或静止时，不受静摩擦力作用，做变速运动时，受静摩擦力作用。
⑵车做加速运动时，静摩擦力的方向与运动方向相同，车做减速运动时，静摩擦力的方向与运动方向相反。
三、滚动摩擦力
请同学们阅读课本P59一段得出什么是滚动摩擦，以及生活中常见的事例。
一个物体在另一个物体表面上滚动时，物体之间存在的摩擦叫做滚动摩擦。在滑动摩擦中，物体间产生的阻碍物体间滚动的作用力，叫做滚动摩擦力。在压力相同时，滚动摩擦力要比滑动摩擦力小得多。
举例：1、地面有沙子，易滑倒。2、滚动轴承。
请同学们阅读课本P60“科学漫步”，了解流体的阻力。
图3-20
A
B
A
B
C
A
B
C
D
A
B
C
D
E
[课堂小结]：今天我们所学的内容有静摩擦力的定义，大小，范围，方向和产生的条件，作用点等。
课后思考题：分析图3-20中各木块受摩擦力的方向及大小（各木块都静止，质量都为m）
[作业布置]：课时作业第55～56页（14道题，第二天交），总结三种力，阅读绿色道第104～106页的内容并做练习题。
[板书设计]：
§3.3 摩擦力
二、静摩擦力
1、定义：两个相互接触并有相互压力的物体，当接触面存在相对运动趋势但没有相对运动时，接触面上产生一种阻碍相对运动趋势的力，叫做静摩擦力。
2、最大静摩擦力：静摩擦力的最大极限值，叫做最大静摩擦力。
3、静摩擦力的大小
范围：在等于零到最大静摩擦力之间的任意值，即0≤f静≤fm。
大小：与引起运动趋势的外力大小相等，即f静＝F。
4、静摩擦力的方向：跟接触面相切，与物体的相对运动趋势方向相反，即与“拉力”方向相反。
5、静摩擦力产生条件：
⑴接触面不光滑，
⑵接触挤压，
⑶有相对运动趋势。
6、作用点：接触面上。
例3、例4、
说明：⑴静摩擦力并不都是物体静止时受到的摩擦力。⑵摩擦力既可以是阻力，也可以是动力。
[趣味故事]：摩擦力排队
摩擦家庭里有三兄弟——静摩擦、滑动摩擦和滚动摩擦。一天，这三兄弟突然接到“上级”通知，要求它们按力的大小排好队，准备给它们发“身份证”。
说来也奇怪，原来这三兄弟只知道同属一个家族，但从不知道谁是兄谁是弟，即不明确谁大谁小，接到通知后，三者便好奇地议论起来。议论过程中，静摩擦力和滑动摩擦首先争当老大，滚动摩擦即坚持它排老二，谁也不愿当老三。议论由心平气和协商很快发展到激烈争辩，但谁为兄长谁为小弟却难以定论。
争论惊动了近邻压力，压力便自告奋勇信心十足地充当它们的裁判，它首先耐心地听取了摩擦三兄弟的陈述，然后理直气壮地宣布：“你们不要盲目地争斗了，你们的队不好排，如若不听我的话把我气走了，你们谁也‘活’不成！”于是一场激战就此平息了。
那么，压力裁决得正确吗？摩擦三兄弟的队为什么不好排？离开了压力，摩擦力真的“活”不成吗？
答案：一是静摩擦力是变力，它可以很大（大于滑动摩擦力），也可以很小（小于滚动摩擦力），所以摩擦三兄弟的队不好排；二是压力和摩擦力之间存在着制约的关系，压力不存在的地方，摩擦力是不会产生的，有摩擦力的地方必定存在压力。
[课后反思]：
76
鄂尔多斯一中物理组：赵春光