高中物理鲁科版 (2019)必修 第一册第3章 相互作用第3节 摩擦力教案

这是一份高中物理鲁科版 (2019)必修 第一册第3章 相互作用第3节 摩擦力教案，共9页。教案主要包含了教材分析，教学目标与核心素养，物理观念，科学思维，科学探究，科学态度与责任，教学重难点，教学重点等内容，欢迎下载使用。

【教材分析】
本节选自鲁科版第三章第三节，它是学生在充分掌握了重力、弹力后，接触到的另外一个性质力，本节既是力学的基础，也是高中物理知识的基石。本节课是重力和弹力的延伸，又为后续学习受力分析及牛顿运动定律打好基础，具有承前启后的作用。
【教学目标与核心素养】
【物理观念】了解摩擦力的概念及产生条件；会判断和计算两种摩擦力的方向和大小；具有重力、弹力及摩擦力相关的初步的相互作用观念。
【科学思维】通过自己动手实验，培养学生分析问题、解决问题的思维。
【科学探究】通过探究影响滑动摩擦力大小因素的活动，培养学生实验、分析、概括的能力，对学生进行科学研究方法的教育。
【科学态度与责任】体会摩擦力与人类生活的密切联系，在探究活动中，培养学生实事求是、尊重客观规律的科学态度。
【教学重难点】
【教学重点】1．滑动摩擦力的产生条件及规律，会应用公式f=µN解决实际问题。2．静摩擦力的产生条件及规律，正确理解什么是最大静摩擦力。
【教学难点】自主设计探究方案，进行科学探究；静摩擦力的有无及方向的确定。
【教学过程】
【导入新课】
做一做：请同学们思考，不用胶水能否把这两本书粘在一起？
通过小实验，让学生体验摩擦力，引出本节课的主题——摩擦力。
过渡：在生活中，摩擦力无处不在。用橡皮擦去铅笔字，用双手接住篮球，自行车刹车等，都与摩擦力有关。没有摩擦力，我们将寸步难行。那么，摩擦力有哪些特点呢？本节将学习与摩擦力相关的内容。
【新课讲授】
思考：同学们都知道哪些摩擦现象？
通过举例，区别静摩擦力和滑动摩擦力。
滑动摩擦力
静摩擦力
一、滑动摩擦力
（体验滑动摩擦力）
活动一 把手按压在桌子上，然后向前推动手掌，体会一下手受到的摩擦力。
活动二 搓手，体验手受到的摩擦力
思考：在这两种情况下，我们的手受到了什么力？
引出滑动摩擦力的定义。
1．定义：当两个物体彼此接触和挤压，并发生相对滑动时，在接触面上就会产生阻碍相对滑动的力，这种力称为滑动摩擦力。
结合实例与定义得出滑动摩擦力的产生条件。
2．产生条件：接触并挤压；有相对运动；接触面不光滑
师：滑动摩擦力是一个矢量，如何让来判断其方向？（以毛刷的运动为例）
（1）
保持木板静止，毛刷向右运动，毛刷受到向哪的摩擦力？
向左
思考毛刷的运动情况和毛刷相对于木板的运动情况。
毛刷向右运动；毛刷相对于木板向右运动
结论：摩擦力的方向与运动方向相反；与相对运动方向相反
（2）
木板和毛刷均向右运动且毛刷的速度小于木板的速度，毛刷受到向哪的摩擦力？
向右
思考毛刷的运动情况和毛刷相对于木板的运动情况。
毛刷向右运动；毛刷相对于木板向左运动
结论：摩擦力的方向与运动方向相同；与相对运动方向相反
对比这两种情况下摩擦力方向与毛刷运动方向和相对木板运动方向之间的关系，得到滑动摩擦力的方向。
3．方向：与接触面相切，并且与物体的相对运动方向相反。（与物体运动的方向无关）
思考：滑动摩擦力的大小与那些因素有关？
探究一：滑动摩擦力的大小与哪些因素有关？
【实验猜想】（体验滑动摩擦力的大小）
（1）用手在桌面上推动，感受手受到的滑动摩擦力的大小。
（2）在手与桌面之间放一张白纸，施加同样大小的压力，感受此时滑动摩擦力的大小。
（3）手仍放在纸上，增大压力，感受此时滑动摩擦力的大小。
体验可得：①滑动摩擦力的大小与接触面的材、接触面的粗糙程度有关 。
②压力越大，滑动摩擦力越大，即滑动摩擦力的大小与压力大小有关。
学生通过体验，对影响滑动摩擦力大小的因素有定性认识。
【实验设计】
实验方法：滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度和压力大小有关。为了定量探究，需采用控制变量这种实验方法。
【实验器材】弹簧测力计、物块、砝码、木板、细线
实验原理：思考
（1）如何获得压力的大小？
压力的大小等于物块和钩码的重力之和，物块和每个钩码的重力已标出。
（2）如何改变压力的大小？
可通过改变钩码的重力来改变压力的大小。
（3）如何获得滑动摩擦力的大小？
方案一：
向右拉动木板，保证物块静止状态，此时弹簧测力计上的拉力即为物块所受到的滑动摩擦力的大小。
方案二：
向右拉动物块，保证物块匀速运动，此时弹簧测力计上的拉力即为物块所受到的滑动摩擦力的大小。
思考：这两种实验方案，哪种更合适？
方案一中物块的静止状态易保持；弹簧测力计容易读数。方案二中物块的匀速状态不易控制；运动着的弹簧不易读数。对比，选择方案一。
进行实验：
1．水平拉动木板，待示数稳定后，记录弹簧测力计示数，即为滑动摩擦力的大小。
2．依次增加砝码个数并记录压力大小，重复步骤一。
3．将实验得到的f与N以及计算f/ N填入表格。
注意：
1．弹簧测力计在使用前要调零。
2．保持细线与模板平行。
3．注意弹簧测力计的准确读数。
得出结论：滑动摩擦力f与压力N大小成正比，即 f=μN
式中的比例系数μ称为动摩擦因数。它是两个力的比值，没有单位。μ的数值与相互接触的两物体的材料及接触面的情况（如粗糙、干湿程度等）有关。
展示一些材料的动摩擦因数，加深学生的理解。
一些材料间的动摩擦因数
二、静摩擦力
思考：为什么手握杯子，杯子掉不下来？引出静摩擦力的定义。
1．定义：两个彼此接触、挤压的物体之间没有发生相对运动，但具有相对运动的趋势时，接触面上会产生一种阻碍相对运动趋势的力，这种力称为静摩擦力。
2．产生条件：接触并挤压；有相对运动趋势；接触面不光滑
3．方向：静摩擦力的方向总是沿着接触面，跟物体相对运动的趋势方向相反。
思考：如何判断物体的相对运动趋势？
假设法：假设斜面光滑。
注意：相对运动趋势的“相对”是指两接触面之间。
思考：与倾斜传送带保持相对静止的货物随传送带向上运动
1．货物有向哪运动的趋势？
2．货物受到什么样的摩擦力？
结论：运动的物体也能产生静摩擦力
思考：静摩擦力一定是阻力吗？
4．静摩擦力的大小
如何判断静摩擦力的大小？
大小：根据力的平衡求解静摩擦力。
当推力增大到某一值时，箱子突然开始沿接触面滑动。静摩擦力增大到一定限度时就不再增大，这是物体与接触面间的静摩擦力达到最大，这个最大值为最大静摩擦力。
静摩擦力的范围05．粗测静摩擦力的大小
将物块放在水平桌面上，用弹簧测力计水平拉物块，从零开始逐渐增大拉力直到物块滑动，记录下此时弹簧测力计的示数（即最大静摩擦力的大小）。改变滑块上的砝码数量来改变压力，重复操作。
思考：物块与桌面之间的最大静摩擦力与压力有什么关系？
物块滑动前后弹簧测力计的示数有无变化？这表明什么？
结论：1．最大静摩擦力与两物体间的压力成正比，并与接触面的性质有关。
2．最大静摩擦力略大于滑动摩擦力。
例题：质量为2kg的木箱静止在水平地面上。木箱与地面间的动摩擦因数为0.5，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等，取重力加速度g=10N/kg。现给木箱一水平拉力。
（1）当拉力大小为5N时，地面对木箱的摩擦力是多大？
（2）当拉力大小变为12N时，地面对木箱的摩擦力是多大？
（3）此后若将拉力减小为5N（木箱仍在滑动），地面对木箱的摩擦力是多大？
策略提炼：分析摩擦力时，首先要判断是静摩擦力还是滑动摩擦力。滑动摩擦力的大小可以用滑动摩擦力公式计算。静摩擦力的大小可用二力平衡条件求解。
通过此例题，加深学生对静摩擦力和滑动摩擦力的理解，提炼解题策略。
三、摩擦力的调控
生活中有很多调控摩擦力的例子。让学生思考在生产生活中，我们有时需要加大摩擦力，有时需要减小摩擦力，思考在生活中人们是怎么调控摩擦力的？
小结：我们需要增大摩擦力时，可采用加大压力的方法或选用动摩擦因数更大的材料等；我们需要减小摩擦力时，则可采用相反的方法。调控摩擦力的巧妙方法还有很多。然而，人们发现，虽可用各种办法减小摩擦力，却不可能完全消除摩擦力。不过，若对于研究的问题来说，摩擦力小到可忽略不计，我们则称相关的物体为光滑物体。
【课堂练习】
1．如图所示，一轻质弹簧的劲度系数为500 N/m，一端固定于质量为10 kg的物体A上，通过该轻质弹簧用一水平力F拉物体。（g取10 N/kg）
（1）当弹簧的伸长量为4 cm时，物体恰好在水平面上做匀速直线运动，求物体与水平面间的动摩擦因数。
（2）当弹簧的伸长量为6 cm时，物体受到的摩擦力为多大？
2．如图所示，一质量不计的弹簧原长为10 cm，一端固定于质量m=2 kg的物体上，另一端施一水平拉力F。（设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，弹簧始终在弹性限度内，g取10 N/kg）
（1）若物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，当弹簧拉长至12 cm时，物体恰好匀速运动，弹簧的劲度系数多大？
（2）若将弹簧拉长至11 cm，物体受到的摩擦力大小为多少？
3．如图所示，用水平力F将一个木块压在竖直墙壁上，已知木块所受的重力G=6 N，木块与墙壁间的动摩擦因数μ=0.25．问：
（1）当F=25 N时，木块没有动，木块受到的摩擦力为多大？
（2）当F增大为30 N时，木块仍静止，木块受到的摩擦力为多大？
（3）当F=10 N时，木块沿墙面下滑，此时木块受到的摩擦力为多大？实验次数
1
2
3
4
压力N
滑动摩擦力f
fN
材料
钢与冰
木与冰
玻璃与玻璃
钢与橡胶
动摩擦因数
0.02
0.03
0.40
0.60—0.80