高中物理人教版 (2019)必修 第一册2 摩擦力教学设计

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册2 摩擦力教学设计，共7页。教案主要包含了教学目标，核心素养发展，教学重点，教学难点，教学用具，教学方法等内容，欢迎下载使用。

1.知道滑动摩擦力概念及产生的条件，会判断滑动摩擦力的方向。
2.知道滑动摩擦力概念及产生条件，知道滑动摩擦力的大小跟什么有关，知道滑动摩擦力跟压力成正比。
3.知道静摩擦力概念及产生的条件，会判决静摩擦力的方向，知道最大静降擦力的概念。
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．
【核心素养发展】
核心知识
1.知道滑动摩擦力概念及产生的条件，会判断滑动摩擦力的方向。
2.知道滑动摩擦力概念及产生条件，知道滑动摩擦力的大小跟什么有关，知道滑动摩擦力跟压力成正比。
3.知道静摩擦力概念及产生的条件，会判决静摩擦力的方向，知道最大静降擦力的概念。
核心能力
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.培养学生实验探究能力；
3.让学生学会在实验中如何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．
科学品质
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.滑动摩擦力产生的条件及规律，并会用F摩＝μFn解决具体问题；
2.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。
3.滑动摩擦力大小的计算以及方向的判断．
【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．
【教学用具】
长方体木块（每组3块），弹簧秤、毛巾；玻璃板，毛刷（两个学生一组）。
【教学方法】教师启发、引导学生思考，讨论、交流学习成果。探究法、讨论法、实验法。
（一）新课导入
初中的时侯大家已经初步学习了摩擦力，现在请同学们来回忆一下，摩擦力是怎么产生的？它有什么特点？
大家已经学过了摩擦力是相互接触的物体，做相对运动时产生的，它跟物体间的压力以及接触面的粗糙程度有关。那么，摩擦力的大小应该如何计算呢？相对静止的物体之间会不会产生摩擦力呢？今天我们就来进行进一步的学习。
（二）新课内容
一、摩擦力
(1)定义：两个相互压紧表面粗糙的物体，当它们发生相对运动或具有相对运动趋势时，在接触面上产生的阻碍相对运动或相对运动趋势的力。
(2)作用效果：总是阻碍物体间的相对运动或相对运动趋势。
(3)分类：滑动摩擦力、静摩擦力和滚动摩擦力。
二、滑动摩擦力
1．定义：两个相互接触的物体，当它们相对滑动时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力，这种力叫作滑动摩擦力。
2．方向：沿着接触面，并且跟物体的相对运动的方向相反。
3．大小：F＝μFN，FN为压力，μ为动摩擦因数。
式中的μ为动摩擦因数，它的数值跟相互接触的两个物体的材料和接触面的粗糙程度有关，与两物体间的正压力及是否发生相对滑动无关，μ没有单位.
4．滑动摩擦力产生的条件
(1)两物体接触且相互挤压；
(2)物体间的接触面不光滑；
(3)两物体间存在相对运动。
5．滑动摩擦力方向的判断步骤
(1) 确定研究对象
(2)确定研究对象与哪个物体之间的摩擦力，就选那个物体为参考系。
(3)确定研究对象相对参考系的运动方向。
(4)确定研究对象的摩擦力的方向，力Ｆ的方向与物体相对运动方向相反。
例1：下述情况中，两物体间不存在摩擦力的是（ ）
A．汽车在公路上刹车时车胎与路面间
B．A物体叠放在B物体上共同沿光滑冰面匀速滑行时A、B物体间
C．皮带传动装置运行不打滑时皮带与轮缘间
D．压道机压道时压道轮与路面间
解析：汽车刹车，车胎与路面有挤压且相对滑动，产生滑动摩擦力；
皮带传动时，皮带与轮缘间有挤压和相对滑动趋势，且不打滑，故产生静摩擦力；
压道机轮在路面上挤压、滚动，可产生滚动摩擦力。所以A、C、D情况均产生摩擦。
B中冰面光滑则无摩擦力，且A、B两物体共同匀速运动，其间无相对运动趋势，故不产生摩擦力。答案：B
点评：依据接触面不光滑、有挤压和相对运动趋势这一摩擦力产生条件进行判断是基本的分析方法。光滑是理想情况，意味着摩擦极小可以忽略。B项情况中，必须结合匀速运动状态才能确定叠放物体间无摩擦。
练习1：如图所示，质量为m的木块在置于水平桌面上的木板上滑行，木板静止，它的质量为M，已知木块与木板间、木板与桌面间的动摩擦因数为μ，那么木板所受桌面给的摩擦力的大小和方向？
三、静摩擦力
1.定义：两个只有相对运动趋势，而没有相对运动的物体之间产生的摩擦力。
2.方向：沿着接触面并且跟物体的相对运动趋势的方向相反。
3.大小：范围为0＜F≤Fmax，Fmax为最大静摩擦力，与正压力有关，正压力越大Fmax越大。
4．静摩擦力产生的条件
(1)两物体接触且相互挤压；
(2)物体间的接触面不光滑；
(3)两物体间存在相对运动趋势。
5．静摩擦力方向的判断步骤
(1) 确定研究对象
(2)确定研究对象与哪个物体之间的摩擦力，就选那个物体为参考系。
(3)确定研究对象相对参考系的运动趋势的方向。
(4)确定研究对象的摩擦力的方向，力Ｆ的方向与物体相对运动趋势的方向相反。
例2：下列关于摩擦力的说法，正确的是（ ）。
A．相对运动的两物体间一定存在摩擦力
B．摩擦力总是阻碍物体的运动
C．运动物体受到的摩擦力的方向总是与运动方向相反
D．相对静止的两个物体之间，也可能有摩擦力的相互作用
解析：摩擦力产生的条件是：两个物体接触且有弹力的相互作用，接触面粗糙、有相对运动（或相对运动趋势），三者缺一不可，故选项A错误；
相对静止的两个物体间，可能有静摩擦力的相互作用，故选项D正确，
摩擦力的方向总是与相对运动（或相对运动趋势）的方向相反，所以，摩擦力的方向不一定与物体的运动方向相反，也不一定总是阻力，故选项B、C错误。
解答：D
点评：一提到摩擦力，有些学生总认为摩擦力的方向与运动方向相反，是阻力，要阻碍物体的运动，其实，摩擦力可能是阻力，也可能是动力。要正确理解摩擦力的方向及其作用，关键是要正确理解“相对运动（相对运动的趋势）”。
例3：如图所示，一木块放在水平桌面上，在水平方向上共受三个力，F1，F2和摩擦力，处于静止状态。其中F1=10N，F2=2N。若撤去力F1则木块在水平方向受到的合外力为（ ）

A.10N向左 B.6N向右 C.2N向左 D.0
解：由于木块原来处于静止状态，所以所受摩擦力为静摩擦力。
依据力的平衡有F1-F2-f=0此时静摩擦力为8N方向向左。
撤去F1后，木块水平方向受到向左2N的力，有向左的运动趋势，由于F2小于最大静摩擦力，所以所受摩擦力仍为静摩擦力。此时－F2+f′=0即合力为零。故D选项正确。
分析：摩擦力问题主要应用在分析物体运动趋势和相对运动的情况，所谓运动趋势，一般被解释为物体要动还未动这样的状态。没动是因为有静摩擦力存在，阻碍相对运动产生，使物体间的相对运动表现为一种趋势。由此可以确定运动趋势的方向的方法是假设静摩擦力不存在，判断物体沿哪个方向产生相对运动，该相对运动方向就是运动趋势的方向。如果去掉静摩擦力无相对运动，也就无相对运动趋势，静摩擦力就不存在。
练习2. 关于摩擦力，下列说法正确的是（ ）
A.摩擦力的方向总是和物体运动方向或运动趋势方向相反。
B.相互接触的物体间正压力增大，摩擦力一定增大。
C.静止的物体受到的静摩擦力的大小和接触面材料的粗糙程度无关。
D.运动的物体可能受到静摩擦力。
四、板书设计
五、作业布置
课堂作业：课本p67全部
六、小结
学生在初中已经学习了摩擦力的概念，在生活中学生接触到了大量的有关摩擦力的现象和问题，因此，学生对摩擦力并不陌生，但是学生对静摩擦力的认识是不完整的，存在着因思维定势而造成的错误认识，特别是对静摩擦力方向的认识有一定的困难。通过实验和生活事例可以使学生实现由现象到本质的认识，从而彻底澄清一些错误认识。
七、视野拓展
关于摩擦现象的本质讨论
从15世纪至18世纪，科学家们提出了一种解释摩擦本质的凹凸啮合说，这个理论认为摩擦是由于互相接触的物体表面粗糙不平产生的.两个物体接触挤压时，接触面上很多凹凸部分就相互啮合.如果一个物体沿接触面滑动，两个接触面的凸起部分相碰撞，产生断裂、磨损，就形成了对运动的阻碍.
图3－3－12
继凹凸啮合说之后，英国学者德萨左利厄斯于1734年提出了粘附说.他认为产生摩擦的真正原因在于接触面间的分子力作用.表面越光滑，接触越紧密，分子力的影响就越大.按照这种观点，经过充分研磨的玻璃表面间的摩擦力将增大，与凹凸啮合说的推论相反.后来的实验证明粘附说是合理的.
20世纪以来，随着工业和技术的发展，对摩擦理论的研究进一步深入，到20世纪中期，诞生了新的摩擦粘附论.新的摩擦粘附论认为，两个相互接触的表面，无论做得多么光滑，从原子尺度看还是粗糙的，有许多微小的凸起.把这样的两个表面放在一起，微凸起的顶部发生接触微凸起之外的部分接触面间有10－8 m或更大的间隙.这样，接触的微凸起的顶部承受了接触面上的法向压力.如果这个压力很小，微凸起的顶部发生弹性形变；如果法向压力较大，超过某一数值（每个凸起上约千分之几牛顿），超过材料的弹性限度，微凸起的顶部便发生塑性形变，被压成平顶，如图3－3－12所示.这时，相互接触的两个物体之间的距离变小，小到分子（原子）引力发生作用的范围，于是，两个紧压着的接触面上产生了原子性粘合.这时要使两个彼此接触的表面发生相对滑动，必须对其中的一个表面施加一个切向力，来克服分子（原子）间的引力，剪断实际接触区生成的接点，这就产生了摩擦.
在现代摩擦理论中，还加进了静电作用.光滑表面摩擦过程中可能带上异号电荷，它们之间的静电作用，也是摩擦力产生的一个原因.
综上所述，摩擦现象的机理是复杂的，是必须在分子尺度范围内才能加以说明的.由于分子力的电磁本性，摩擦力说到底也是由电磁相互作用引起的.
读后一题：物体表面越光滑，摩擦力越小吗？
答案：上述理论已经否定了“物体表面越光滑，摩擦力越小”的说法.在非常光滑的物体表面之间，摩擦力是存在的.我们经常使用的“表面光滑”的含意与此不同，我们说的“表面光滑”，是指无摩擦或摩擦因数等于0的表面，即没有摩擦力.这是教学上的一种约定.