物理必修 第一册第三章 相互作用——力2 摩擦力教案

这是一份物理必修 第一册第三章 相互作用——力2 摩擦力教案，共6页。教案主要包含了新课引入，新课讲授等内容，欢迎下载使用。
1、知道滑动摩擦力产生的条件，让学生认识身边存在的滑动摩擦力现象；
2、学会测定动摩擦因数，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；
3、会判断滑动摩擦力的方向；
3、能用动摩擦因数和运用滑动摩擦力公式来计算滑动摩擦力；
4、知道滑动摩擦力在生产、生活中的应用。
教学重难点
教学重点：滑动摩擦力大小的计算以及方向的判断。
教学难点：相对运动的理解以及滑动摩擦力方向的判断。
教学过程
一、新课引入
1、观察图片，引入新课
让学生观察：
图片1：班级学生拔河的图片；

【提问】拔河中学生的脚与地面存在什么力的作用？
【学生回答】在脚与地面没有滑动过程中，脚和地面之间存在静摩擦力；当脚与地面存在相对滑动时，脚和地面之间存在滑动摩擦力。

图片2：自行车刹车时，刹车片与钢圈之间的图片；

【提问】刹车片阻碍钢圈的运动是什么原因？
【学生回答】在脚与地面没有滑动过程中，脚和地面之间存在静摩擦力；当脚与地面存在相
图片3：滑雪运动员滑雪的图片；

【提问】滑雪运动员的滑板受到地面的阻碍作用，这个力是什么力呢？
【学生回答】滑雪运动员的滑板受到雪地给滑板的滑动摩擦力。
图片4：阿拉斯加拉雪橇的图片。

【提问】阿拉斯加拉雪橇时，雪橇会受到雪地的阻力吗？
【学生回答】会，雪橇滑动时，雪橇受到的阻力是雪橇受到地面的滑动摩擦力。
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，摩擦力的概念是怎样的？摩擦力分为几类？通过初中的学习我们已经知道摩擦力的概念为：两个相互接触的物体,当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时,就会在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力。这种力称为摩擦力。摩擦力分为滑动摩擦力、静摩擦力和滚动摩擦力。初中对摩擦力进行了定性的分析，高中将更进一步学习摩擦力，本节课将从定量的角度来分析滑动摩擦力。
上节课学习了重力、弹力，我们将按照分析重力与弹力的方式，从滑动摩擦力产生的条件、滑动摩擦力的大小和滑动摩擦力的方向来学习滑动摩擦力。
二、新课讲授
首先进行体验活动
活动1：将手掌放在桌面上然后向前推。
【提问】大家有感受到有力在阻碍手掌的运动吗，这个力是什么力呢？
【学生回答】这个阻碍手掌运动的力是滑动摩擦力。
【提问】现将手掌离开桌面，然后让手在空中移动一段距离，此时手还受到桌面的滑动摩擦力了吗？这个体验活动说明摩擦力的产生需要满足什么条件呢？
【学生回答】此时手没有受到桌面的滑动摩擦力的作用。该体验活动说明，产生滑动摩擦力的两个物体需要相互接触。
活动2：如果桌面是光滑的还会存在摩擦力吗？
【学生回答】如果桌面是光滑的将不会产生滑动摩擦力。
【小结】当桌面上放上玻璃，大家可以感受到，手受到桌面的滑动摩擦力将减小。当桌面足够光滑时，滑动摩擦力将足够小。这里的光滑是理想模型，在这种理想模型下，手和光滑的接触面发生相对运动时将不存在滑动摩擦力。
活动3：黑板刷在没有压力作用下下落，黑板刷会与黑板有摩擦力吗？
黑板刷能擦干净黑板是因为黑板刷与黑板之间存在滑动摩擦力，当黑板刷在没有压力作用下下落，如果黑板刷能擦干净黑板说明黑板刷与黑板之间存在滑动摩擦力，如果黑板刷不能擦干净黑板说明黑板刷与黑板之间不存在滑动摩擦力。开始活动3的实验探究。
【提问】我们发现黑板刷在没有压力作用下下落时，黑板没有被擦干净，这说明摩擦力产生还需要什么条件呢？
【学生回答】这说明滑动摩擦力的产生，需要两个接触的物体间要有压力。
活动4：书本静止放在讲台上会有摩擦力吗？
【学生回答】书本没有受到摩擦力。
【提问】这说明滑动摩擦力的产生还需要满足什么条件呢？
【学生回答】说明相互接触的物体需要有相对滑动。
【小结】由此可知滑动摩擦力产生条件为：①两物体相互接触挤压；②物体间的接触面粗糙；③两物体间存在相对运动。
通过实验探究滑动摩擦力大小
【提问】同学们经过初中的学习，滑动摩擦力与哪些因素有关呢？
【学生回答】滑动摩擦力与压力的大小有关，滑动摩擦力与接触面的粗糙程度和接触材料有关。
【探究实验】首先探究滑动摩擦力与压力的关系：
先用弹簧测力计测出一个滑块的重力大小，将弹簧测力计固定，让弹簧测力计勾住一个物块并放于长木板上。拉动长木板，观察弹簧测力计的示数，并记录下来。在滑块上再加一块物块，重复上述实验，并记录弹簧测力计示数。然后依次然弹簧拉着三个滑块和四个滑块在长木板上滑动，记录数据。

现在请两位同学来做上述实验，并记录数据。其他同学通过投影来观察实验过程。
数据处理：
通过Excel作图，得到滑动摩擦力与压力的关系如下图所示。

【提问】通过实验得到的滑动摩擦力与压力，可以得到什么结论呢？
【学生回答】从图片中可以看出，通过描点得到的直线经过原点，说明滑动摩擦力与压力成正比。
【小结】通过以上实验我们可以得到的结论为f=μF压
然后探究滑动摩擦力触面的粗糙程度和接触材料的关系：
利用控制变量法，控制长木板上只放一个木块，改变滑块木块和接触面的材料。在长木板上依次垫上毛巾和书本，拉动长木板，记录弹簧测力计上的数据。

现在请两位同学来做上述实验，并记录数据。其他同学通过投影来观察实验过程。
【提问】通过实验，当木块压力一定，接触面的材料不同时，滑动摩擦力大小相同吗？这说明了什么？
【学生回答】当接触面材料不一样时，滑动摩擦力的大小不一样，说明滑动摩擦力的大小与接触面的材料有关。
【小结】通过以上实验我们发现，当压力一定时，接触面不一样，木块所受到的摩擦力会不同。通过上面得到的结论f=μF压分析，接触面的粗糙程度和材料实际上和μ有关，μ为动摩擦因数。
【提问】下表是常见接触面间的动摩擦因数，由该表可以看出，哪一个接触面动摩擦因数最大呢？这样设计有什么好处？
【学生回答】橡胶轮胎-路面（干）的动摩擦因数最大，在汽车与地面压力一定时，这样增大了汽车与地面之间的滑动摩擦力，在汽车启动行驶刹车过程中，汽车车轮与地面之间不容易打滑，这样设计更安全。
【提问】我们都知道，手与鱼接触时，感觉滑滑的，这说明什么？
【学生回答】这说明手与鱼之间的动摩擦因数很小。
滑动摩擦力的方向
【提问】观察当鞋刷与讲台挤压，并在讲台上向右运动过程中，鞋刷的毛向左弯曲，这是为什么呢？
【学生回答】当鞋刷与讲台挤压，并在讲台上向右运动过程中，鞋刷受到向左的摩擦力，所以鞋刷的毛向左弯曲。
【提问】回顾探究滑动摩擦力触面的粗糙程度和接触材料的实验，当长木板向左运动时，长木板受到的摩擦力向哪个方向呢？
【学生回答】当长木板向左运动时，长木板受到木块的摩擦力向右。
从述两个例子来看，能否说明物体所受摩擦力的方向与物体运动方向相反呢？首先我们先明确两个概念：物体的运动和物体的相对运动。物体的运动指物体相对地面的运动，而物体的相对运动是指物体相对接触面的运动。先分析物块在实验中的所受滑动摩擦力的方向。物块相对地面来说是静止状态，当长木板向左运动时，物块所受滑动摩擦力的方向向左。由此可知，物体所受摩擦力的方向不一定与物体运动方向相反。
【小结】物体所受摩擦力的方向应该与相对运动方向相反。在上述实验中，当长木板向左运动时，物块相对长木板向右运动，而物体所受摩擦力的方向与相对运动方向相反，故物块受到向左的滑动摩擦力。
【提问】在传送带传送物体时，刚将物体放到传送带上时，物体的速度小于传送带的速度。请分析，此时物体是否受到滑动摩擦力的作用呢？如果受到滑动摩擦力，方向如何？

【学生回答】因为物体的速度小于传送带的速度，故物体与传送带会发生相对滑动，所以物体受到传送带的滑动摩擦力的作用。当物体和传送带都向右运动时，由于物体的速度小于传送带的速度，物体相对传送带向左运动，所以物体受到的滑动摩擦力方向向右。
【小结】物体在传送带上的运动，物体的运动方向与所有滑动摩擦力方向相同，滑动摩擦力起动力的作用；而在探究实验中，长木板的运动方向与所受滑动摩擦力方向相反，起阻力作用。因此，滑动摩擦力的方向与物体运动方向没有直接关系，滑动摩擦力既可以起阻力作用也可以起动力作用。
【注意】①不要把“物体的相对运动方向”与“物体的运动方向”等同。②“相对”指的是研究对象相对与其接触的物体而言。③静止的物体可以受到滑动摩擦力。④滑动摩擦力可以是动力，但它产生的效果一定是阻碍物体的相对运动。
滑动摩擦力在生活中的应用：
【例1】在我国东北寒冷的冬季，有些地方用雪橇作为运输工具。一个有钢制滑板的雪橇，连同车上木料的总质量为4.9×103 kg。在水平的冰道上，马要在水平方向用多大的力，才能拉着雪橇匀速前进？g取10N/kg
【分析】将雪橇抽象为一个物体，如图。雪橇的重力为mg、支持力为FN、马的拉力F和滑动摩擦力f四个力的作用下，沿水平面匀速前进。根据二力平衡条件，拉力F和滑动摩擦力f大小相等，而f与FN有关，FN的大小右等于mg，故可求得拉力F。
【解答】雪橇所受重力为mg=4.9×104 N，查表得μ=0.02。雪橇匀速运动，拉力F与滑动摩擦力f大小相等，即
F=f
由于FN=mg
f=μFN=μmg
故F=μmg=0.02×4.9×103×10N=980N
所以马要在水平方向用980N的力，才能够拉着雪橇匀速前进。
【课堂小结】滑动摩擦力产生的条件为两物体相互接触挤压、物体间的接触面粗糙和两物体间存在相对运动。滑动摩擦力产生的方向沿接触面与相对运动方向相反。滑动摩擦力的大小为f=μF压。
板书设计
滑动摩擦力
1、定义：两个相互接触的物体,当它们发生相对滑动时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力，这种力叫做滑动摩擦力。
2、产生条件：
①两物体相互接触挤压；
②物体间的接触面粗糙；
③两物体间存在相对运动。
3、大小：f=μF压
4、方向：沿接触面与相对运动方向相反
实验次数
1
2
3
4
压力F压/N
1.5
3.0
4.5
6.0
摩擦力f/N
0.41
0.83
1.21
1.64
接触面
木——木
木——毛巾
木——书本
压力F压/N
1.5
3.0
4.5
摩擦力f/N
0.41
0.83
1.21
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-冰
0.03
木-金属
0.20
橡胶轮胎-路面（干）
0.71
皮革-铸铁
0.28
木-皮带
0.40