四、摩 檫 力
[教学目标]⑴知道静摩檫力,知道最大静摩檫力,能用二力平衡知识判断静摩檫力大小和方向;⑵知道滑动摩檫力产生的条件,会用公式计算其大小,能正确判断其方向。
[课 时]1课时
[教学方法]设问法、讲解法
[教学过程]
一、复习提问
(1)目前我们学了哪几种力?它们产生的原因是什麽?它们大小方向如何确定?
(2)胡克定律f=kx的适用条件是什麽?k叫什麽?由什麽决定?当外力变化时,k如何变化?
二、新课教学
如右图,问1:木块受几个力?(重力、支持力、拉力、摩檫力)
问2:拉力与摩檫力是什麽关系?去掉B,摩檫力是否存在?(一对平衡力。不存在,即摩檫力为0。)
问3:摩檫力起什磨作用?(在B的作用下,物体A要向右运动,由向右运动的趋势。摩檫力就是阻碍A物体向右运动,从而使A物体与支持面保持相对静止。)
小结(板书)
(一)静摩檫力
1、静摩檫力:物体间保持相对静止,但有相对运动趋势时的摩檫力。
2、静摩檫力的大小和方向:在上述实验中,继续增加钩码,使拉力增大,可以分析出:静摩檫力也是增大。但当增大到某一值时,A物体开始滑动了。此时的静摩檫力叫做最大静摩檫力。
总结以上分析可知, 0 < f静 < f最大 。
静摩檫力的大小的具体确定,可由二力平衡知识确定。
静摩檫力的方向,可由物体相对运动趋势或由二力平衡知识来确定。
例:给板刷一个压力,使它与黑版面保持相对静止。判断板刷是否受摩檫力。若受,则其大小、方向怎样?
在前述实验中,木块开始滑动后,接著提问。
问4:木块此时受几个力?(重力、支持力、拉力、摩檫力)
问5:此时摩檫力起什摩作用?(阻碍物体运动)
问6:停止用力,木块运动状态将怎样变化?(逐渐停止下来)
小结:
(二)滑动摩檫力
1、滑动摩檫力:物体间相对滑动时产生的摩檫力.
2、滑动摩檫力的方向:与物体相对运动的方向相反.在前面实验中,向木块施加压力,让木块此时滑动。比较两次滑动摩檫力的大小。
3、滑动摩檫力的大小:两个物体间的滑动摩檫力的大小f跟这两个物体间的压力N的大小成正比,即: f=μN。式中μ叫滑动摩檫因数。μ值跟互相接触的两个物体的材料有关,跟接触面的情况有关。μ为两个力的比值,无单位。例题:题见课本。解题过程略。
三、小结
四、巩固练习:组织学生一起讨论练习(1)、(2)。
五、布置作业:(3)、(4)。
[物理教案1.4.4]
摩擦力
一、教学目标
1. 知道滑动摩擦力产生的条件,会判断滑动摩擦力的方向。
2. 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. 知道静摩擦力产生的条件,会判断静摩擦力的方向,知道最大静摩擦力的概念。
二、教学重点
理解动摩擦因数的意义和滑动摩擦力大小的计算及方向的判定
三、教学难点
对静摩擦力的理解,静摩擦力方向和大小的确定
教学过程
问题提出:两物体接触两接触面如有形变,则出现弹力,在接触的两物体间还可能出现什么力?
【演示】给水平面上的滑块以有的一定的水平初速度,使它沿水平面运动,结果显示滑块运动越来越慢,用一弹簧称沿水平方向拉滑块,但没有拉动,是什么力平衡水平拉力而使物体保持静止?
㈠摩擦力
1.产生摩擦力的条件:相互接触的粗糙物体间存在弹力且具有相对运动或相对
运动趋势。
⑴ 两物体接触并挤压;两物体间存在弹力是产生摩擦力的必要前提。
⑵ 物体之间有相对运动;
⑶ 接触面不光滑。
① 两接触面间存在弹力我产生摩擦力的必要前提。
② 两接触面“光滑”是指不存在摩擦。两接触粗糙不一定存在摩擦,要看它们
间是否存在弹力及是否存在相对的运动或相对运动的趋势。
2.摩擦力的分类:摩擦力可分为滑动摩擦力、静摩擦力、滚动摩擦力。
㈡ 滑动摩擦力
1.滑动摩擦力:两个相互挤压的物体,当接触面存在相对运动时,接触面上产
生障碍相对运动的力,叫滑动摩擦力。
2.产生条件:⑴两物体接触并挤压;
⑵物体之间有相对运动;
⑶接触面不光滑。
3.方向:与物体相对运动方向相反。
⑴ 总是跟接触面相切,与相应的弹力垂直。
⑵ 总是障碍两物体间相对运动的进行,“相对”是指接触的物体,它可能与物
体的运动方向相同,也可能相反
【例1】试判断下列两种情况下物体所受摩擦力方向:
⑴ 沿水平地面向右滑动的木箱
⑵ 放在匀速运动的水平传送带上的物体。
【解析】 ⑴ 因为木箱对水平地面向有运动,所以它受到地面给它向左的滑动摩擦力作用,它障碍着木箱向右运动。⑵物体放上传送带后,在初始的一段时间内,物体的速度尚未达到皮带的速度,物体相对皮带向后滑动,所以物体受到皮带给它的向前的滑动摩擦力作用,它帮助物体向前运动,当物体的速度达到皮带的速度后,物体与皮带间无相对运动,保持着水平方向的匀速直线运动状态,所以不再受摩擦力作用。
可见,摩擦力既可以是阻力,也可以是动力;既可以与物体的运动方向相同,也可以与物体的运动方向相反。
4.滑动摩擦力大小
⑴ 滑动摩擦力F跟压力N成正比,公式。
⑵ 动摩擦因数,
的数值与相互接触面的材料、粗糙程度有关,
没有单位。
⑶ N为两物体接触面正压力。
㈢ 静摩擦力
1. 定义:两个互相接触的物体,当接触面存在相对运动趋势但没有发生相对运动时,接触面上就会产生一种障碍相对运动趋势的力,在种力就是静摩擦力。
2.产生条件: ⑴ 两物体接触并挤压;
⑵ 物体之间有相对运动趋势;
⑶ 接触面不光滑
3.方向:与物体相对运动趋势方向相反
4.大小:大小在范围内,其中
为最大静摩擦力。
5.静摩擦力大小(没有达到最大值时)不跟压里成正比。
㈣ 滚动摩擦力
1. 一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦力,叫滚动摩擦力。
2. 滚动摩擦力比滑动摩擦力小得多
【总结】
1. 滑动摩擦力方向跟物体相对运动方向相反,大小F=μN。
2. 静摩擦力方向与物体物体相对运动的趋势方向相反,大小0≤F≤Fm
3. 滚动摩擦力比滑动摩擦力小得多。
【作业】课本P11练习三1~4
第四课时:摩擦力
教学目标:
一、知识目标
1、知道滑动摩擦力产生的条件,会判断滑动摩擦力的方向。
2、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、知道净摩擦力产生的条件,会判决静摩擦力的方向,知道最大静摩擦力的概念。
二、能力目标:
通过学生自己实验,培养学生分析问题,解决问题的能力。
三、德育目标
在研究问题时,要突出主要矛盾,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=uFn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。
教学难点:
1、正压力FN的确定
2、静摩擦力有无、大小的判定
教学方法:
实验法、分析法
教学用具:
带绳的木块、小铁块、弹簧秤(学生用,二人一组),学生自己一人备一块小毛巾)
课时安排:
1课时
教学步骤:
一、 导入新课
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?
学生答:有阻碍它前进的力。
师问:那这个力是谁给的,在什么情况下产生这个力呢?
引导回答:与桌面接触,且有相对滑动,才产生这个力。
师:对,这就是初中已经有了的概念,滑动摩擦力。今天,我们将进一步学习有关摩擦力的知识。
二、新课教学
(一)用投影片出示学习目标:
1、知道滑动摩擦力产生的条件,会正确判决滑动摩擦力的方向。
2、理解滑动摩擦定律和公式,会用F=uFn计算有关题目。
3、知道摩擦因数u的大小与接触面的材料和粗糙程度有关。
4、知道静摩擦力产生的条件,并知道有最大值、且比滑动摩擦力稍大。
(二)学习目标完成过程
1、滑动摩擦
板书刚才学生的总结:
滑动摩擦力:相互接触的两物体,一个物体在另一物体表面相对滑动时受到的阻碍它相对滑动的力。
学生实验:让学生用弹簧秤拉着木块在桌面上缓慢运动,保证弹簧秤的示数不变。就可以维持木块匀速前进,这时物块和桌面的滑动摩擦力是多大?方向如何?
再在木块上加一铁块,同样维持物块匀速前进。这时滑动摩擦力变了吗?说明什么道理?
学生回答:滑动摩擦力变大,说明滑动摩擦力的大小跟两物体之间的正压力有关,且正压力越大,滑动摩擦力越大。
更换实验条件,把木块放在毛巾上拉动,同样维持其匀速运动,观察弹簧秤的示数,发现比在桌面上的要大,说明什么问题?
引导学生答:说明接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
老师归纳:经实验证明,滑动摩擦力的大小与相互之间的正压力FN成正比,还与接触面的粗糙程度、材料有关。关系式表达为F=uFN,u是动摩擦因数,由接触面的材料和粗糙程度决定,是没有单位的,u是F与FN的比值。
滑动摩擦力的放向总是与接触面相切,且与相对运动方向相反。
2、知识反馈性练习(出示投影片)
(1)关于滑动摩擦力,下列说法正确的是:
A、物体在支持面上的滑动速度越大,滑动摩擦力也一定越大;
B、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;
C、接触面的滑动摩擦系数越大,滑动摩擦力也越大;
D、滑动摩擦力的方向与物体运动方向相反。
(2)用100N的力在水平方向匀速推动重500N的箱子,那接触面的滑动摩擦力是多大?u值为多大?
师生共评每一句话的错误在哪里?应该怎样理解。
强调: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。
3、滚动摩擦:一个物体在另一个物体表面滚动时产生的摩擦。
提问:车轮、滚动轴承为什么都做成圆的?
引导学生答:因为滚动摩擦要比滑动摩擦小得多。
4、静摩擦:
提问:把一个很重的铁球放在地上,一只小蚂蚁能不能推动?
学生:推不动。
提问:如果地面是光滑的呢?
学生:有的认为推动,有的认为推不动。
老师强调:到底推动推不动?
学生甲:推动推不动,不是看铁球的重要,要看与地面的摩擦力有多大?比如一辆汽车,两三个人搬不动,但可以推得动。
老师:对,分析得太好了。在水平地面上是否推动物体,不取决于这个物体重量的大小。如果地面光滑,重力不会影响水平方向的运动,如果地面粗糙,推力大于物体与地面间的最大净摩擦力,就推得动,下面我们来研究静摩擦力。
(1)教师演示:用力推讲桌。
①开始用很小的推力,推不动,分析讲桌受力情况。
②再用稍大的力推,还静止不动,分析受力情况
③继续增大推力,讲桌开始运动,分析受力情况。
分析:讲桌在推力作用下相对地面静止,但在沿这个力的方向上有相对运动趋势,就是因为讲桌跟地板之间发生了摩擦。这个摩擦力和推力都作用在讲桌上,他们的大小相等,方向相反,彼此平衡,因此讲桌保持不动,这时发生的摩擦叫青摩擦。青摩擦力的方向总是跟接触面相切,跟物体相对运动趋势的方向相反。
提问:那静摩擦力的大小如何确定呢?有什么规律呢?请同学们自己动作实验得出结论。
学生两人一组,木块静止地放毛巾上,开始用较小的力拉木块,木块静止,记下拉力大小,慢慢增加拉力,木块仍静止,记下拉力的大小。继续增大拉力,木块刚开始动,记下拉力的大小。然后保持匀速运动,记下拉力的大小。
出示投影片、填表
过程 |
测力计读数 |
拉力方向 |
摩擦力大小 |
摩擦力方向 |
1 |
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静摩擦力1 |
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2 |
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|
静摩擦力2 |
|
3 |
|
|
最大静摩擦力 |
|
4 |
|
|
滑动摩擦力 |
|
结论:最大静摩擦力就是物体刚开始运动时所需的最小推力。
是实验得到:静摩擦力随着推理的增大而增大,它的极限值就是最大静摩擦力。可见,静摩擦力是一个变力,变化范围为:0<F静≤Fmax
(2)静摩擦力的作用
拿在手中的东西不会滑落
把线织成布,用布缝衣服,也是靠纱线之间的静摩擦力的作用。
(3)反馈练习:(出示投影片)
斜面上有一物体,质量为m,在斜面上静止不动,m受摩擦力吗?为什么?
三、小结
1. 摩擦力产生的条件 1、两物体相互接触
2、接触面粗糙。
3、在接触面上有重点作用的正压力
4、有相对运动或者有相对运动趋势
2.滑动摩擦力 大小
方向
变力
3.静摩擦力 0<F静≤Fmax
方向
四、作业:P16 练习四(3、4)
思考:在F作用下,A静止在墙上,这时F=50N;如果F增大为100N,A还静止在墙上,在这两种情况下,A所受到的摩擦力如何变化?(A的质量为10kg)
五、板书设计
六、教学总结
本节课的知识上学生亲自动手实验,推动分析,得出所要的结论。这样既收到的好的学生效果,又进一步了解了自然科学的研究方法,培养了学生分析问题、解决问题的能力。
[高一物理教案4]
1.4 摩擦力
一、教学目标
1、知道滑动摩擦力产生的条件,会判断滑动摩擦力的方向.
2、会运用公式F=μFN进行计算,知道动摩擦因数与什么有关
3、知道静摩擦力产生的条件,会判断静摩擦力的方向,掌握求静摩擦力大小的方法.
2、 知道最大静摩擦力的概念.
二、重点难点
1、 重点:滑动摩擦力、静摩擦力大小及方向的确定.
2、 难点:静摩擦力大小及方向的确定.
三、教学方法:,观察演示,总结
四、教具: 木刷,木块,测力计
五、课时:1节
六、教学过程
(一)质量为m的木刷放在水平桌面上,木刷受几个力?大小、方向如何?各是什么性质的力?画出木刷受力示意图?
解答:木刷受重力和弹力作用,重力方向竖直向下,大小等于mg;还受支持力(弹力)作用,依二力平衡原理可知弹力FN=mg.受力图如图所示.
导出新课:如果用水平向右的外力F1拉木刷,使其滑动,观察木刷底下鬃毛的形状,这是为什么?再次分析物体受几个力作用.
(二)动摩擦力
(1)产生:观察上面的现象可知:毛刷与桌面接触,并且相对于桌面滑动,而桌面由于粗糙,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.
两个互相接触的物体,当一个物体在另一个物体表面上相对于另一个物体滑动时,要受到另一个物体阻碍它相对滑动的力,这种力叫做滑动摩擦力.
(2)方向:毛刷的鬃毛向着相对于地面运动的反方向倾斜,说明毛刷受到的摩擦力跟毛刷相对于地面运动的方向相反.如图中F2所示.
滑动摩擦力的方向总跟接触面相切,并且跟物体的相对运动的方向相反,这里的相对运动是指相对于与之接触的物体的运动.
如图所示:
(3)大小:
实验:将木块放在长方形木板上,用测力计水平匀速拉动木块,再分别在木块上放置不同的砝码,仍分别匀速拉动木块,记下每次测力计读数及木块与砝码的总质量,填入表中
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1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
重力G |
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压力FN |
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|
|
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摩擦力F |
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|
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F/FN |
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|
|
|
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结论:滑动摩擦力与压力成正比,也就是跟一个物体对另一个物体表面的垂直作用力成正比.
公式F=μFN,其中μ是比例常数,叫做动摩擦因数.
必须指出,滑动摩擦力是与压力成正比,而不是与物体的重力成正比,在上面的实验中压力与重力大小相等只是特例,在很多情况下,压力并不等于重力,例如斜面上的物体,同时,滑动摩擦力的大小与接触面积以及相对速度大小(≠0)无关.
将上述实验中的木板换成硬纸板,重复实验,发现比例系数μ与前次不等,说明μ值跟相互接触的两个物体的材料有关,材料不同,两物体之间的动摩擦因数不同.
学生阅读教材《几种材料间的动摩擦因数》表.
例题:教材第9页(例题)
(一) 静摩擦力
演示实验:用不大的力通过测力计水平拉静止在桌面上的木块,木块虽有相对运动趋势,但仍静止,读出测力计读数,分析木块水平方向上受几个力?
由二力平衡可知,木块除受到拉力以外,还受到了与拉力等大反向的作用力,这个力是桌面对木块的静摩擦力,所谓“静”,是指木块相对于桌面静止.
继续增大拉力,木块仍处于静止状态,说明静摩擦力随外力的增大而增大.
1.产生:静摩擦力产生于相互接触的物体且有相对运动趋势而保持相对静止的接触面之间.
2.方向:静摩擦力的方向总是跟接触面相切,并且跟物体相对运动趋势的方向相反.
,
木块相对于桌面有向右运动的趋势,木块受到的静摩擦力方向向左,即与物体相对于桌面向右运动趋势的方向相反.
3.大小:静摩擦力总等于沿接触面方向物体受到的外力,而与压力无关.
在上面的实验中,增大拉力,发现木块静止到一定的时候就由“静”变为“动”了.说明静摩擦力有一个限度,静摩擦力的最大值Fmax叫做最大静摩擦力,最大静摩擦力等于使物体刚要运动时的外力,因此,静摩擦力F的值为
0<F≤Fmax
例题: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Fmax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变化的图象.
当外力在小于F0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F0时,物体受最大静摩擦力Fmax=F0,以后物体开始滑动,且受滑动摩擦力F′=μFN=μmg不变,故图线为水平直线.
阅读课文最后自然段:静摩擦力常见的例子.
(二) 课堂小结:
产生条件:接触、挤压、相对滑动
大小:F=μFN
滑动摩擦力 方向:与相对运动方向相反
作用点:接触面上
摩擦力
产生条件:接触、挤压、有相对运动趋势
静摩擦力 大小:0<F≤Fmax
方向:与相对运动趋势方向相反
作用点:接触面上
(五)课外作业
教材第11页练习三(1)、(2)、(3)、(4)
摩擦力
一、教学目标
1.在物理知识方面要求:
(1)知道摩擦力产生的条件。
(2)能在简单问题中,根据物体的运动状态,判断静摩擦力的有无、大小和方向;知道存在着最大静摩擦力。
(3)掌握动摩擦因数,会在具体问题中计算滑动摩擦力,掌握判定摩擦力方向的方法。
(4)知道影响动摩擦因数的因素。
2.通过观察演示实验,概括出摩擦力产生的条件及摩擦力的特点,培养学生的观察、概括能力。通过静摩擦力与滑动摩擦力的区别对比,培养学生分析综合能力。
3.渗透物理学方法的教育。在分析物体所受摩擦力时,突出主要矛盾,忽略次要因素及无关因素,总结出摩擦力产生的条件和规律。
二、重点、难点分析
1.本节课的内容分滑动摩擦力和静摩擦力两部分。重点是摩擦力产生的条件、特性和规律,通过演示实验得出关系 f=μN。
2.难点是学生有初中的知识,往往误认为压力N的大小总是跟滑动物体所受的重力相等,因此必须指出只有当两物体的接触面垂直,物体在水平拉力作用下,沿水平面滑动时,压力N的大小才跟物体所受的重力相等。
3.在教学中要强调摩擦力有阻碍相对运动和相对运动趋势的性质。
三、教具
1.演示教具
带有定滑轮的平板一块、带线绳的大木块、小木块、玻璃、毛巾、测力计、砝码。
2.学生实验材料
每两位学生一组:物块一块、测力计一只。
3.投影仪、投影片。
四、主要教学过程
(一)引入新课
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,会计算力的大小,能判断力的方向。在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。在这三种力中摩擦力较难掌握。
(二)教学过程设计
1.静摩擦力
演示实验:
当定滑轮的绳子下端悬挂50g砝码时,物块保持静止状态。
提出问题:物块静止,它受板的静摩擦力多大?方向如何?你是根据什么原理判断的?
当悬挂的砝码增加到100g时,物块仍保持静止状态。
提出问题:物块此时所受的静摩擦力的大小、方向如何变化?设想一下,如果将砝码B摘去,静摩擦力又将如何变化?
在同学回答的基础上归纳出:一般静摩擦力的大小没有一个确定的值,类似上述情况,当物块不动处于平衡状态时,静摩擦力的大小随拉力大小的变化而变化,总是等于拉力的大小。静摩擦力的方向,总是沿接触面切线方向;跟拉力的方向相反,或者说跟物体间相对滑动趋势方向相反。
提出问题:当悬挂在绳子下端的砝码为150g时,物块才刚开始相对于桌面板滑动,这时物块所受的静摩擦力叫什么?它的大小和方向呢?
教师讲解:静摩擦力增大到某数值后就不再增大了,这时静摩擦力达到最大值,叫做最大静摩擦力,用fm表示。最大静摩擦力的方向,也总是沿接触面切线方向,跟使物体起动的外力方向相反,或者说跟物体间相对运动趋势相反。
明确:在一般情况下,如果两个相接触的物体之间存在着静摩擦力的作用,则并不一定处于最大静摩擦状态,最大静摩擦力等于使物体将要开始运动所需的最小推力。
2.滑动摩擦力
边演示边提问:一旦物块滑动后,我们只要挂130g砝码,就能使物块维持匀速运动。这时两物体之间的滑动摩擦力为多大?方向如何?
再做演示实验,在刚才的大木块上再放一块小木块,发现要挂140g的砝码,才能使物块维持匀速运动。这又说明滑动摩擦力的变化遵循什么规律?
教师讲解:这说明了滑动摩擦力的大小跟两物体间的正压力N成正比。
演示实验,将木块依次放在玻璃上,木板上和毛巾上,用测力计拉木块,使木块匀速运动,观察测力计的示数,发现三种情况下,测力计示数由小到大,说明物体接触面越粗糙,摩擦力越大。
结论:滑动摩擦力的大小与摩擦面的材料和光滑程度有关,与相互之间的压力(弹力)成正比,可以写为f=μN μ是动摩擦因数,因摩擦面的材料和光滑程度决定。动摩擦因数是无单位的,它表示摩擦力跟正压力之比。
滑动摩擦力的方向,总是沿接触面切线方向,且跟物体的相对滑动方向相反。
3.学生分组实验
教师指导一组学生实验,其他各组同时操作:用测力计沿水平方向拉住物块,开始用较小的力拉,记下测力计读数;慢慢增加拉力,再记下测力计读数;继续增加拉力,使物块刚好开始滑动,记下测力计读数;然后保持物块匀速运动,记下测力计读数。
用投影仪打出投影片,让学生填下表:
问题:你是根据什么原理来确定摩擦力的大小和方向的?
用投影仪打出投影片中的五种情况,组织学生讨论木板对木块A有没有摩擦力?
讨论答案:
图1 物块A与木板接触,但物块A与木板没有相对运动趋势,因此木板对物块A没有静摩擦力。
图2 物块A与木板接触,A在重力的作用下相对木板有向下运动的趋势,因此木板对A有向上的静摩擦力。加大力F时,静摩擦力不变,f静大小等于重力mg。
图3 物块A与木板接触,A由于受到重力的作用,有沿木板向下滑的趋势,因此木板对A有沿斜面向上的静摩擦力。
图4 物块A与木板接触,沿木板向下匀速滑动,与木板有相对运动,因此木板对A有沿着斜面向上的滑动摩擦力。f滑大小等于重力的沿斜面向下的分力。
图5 物块A相对于木板有向右运动的趋势,但A不与木板接触,因此木板对A没有静摩擦力。当然B对A有水平向左的静摩擦力。
(三)课堂小结
1.摩擦力产生的条件:有接触面,不光滑,有压力,有相对运动或相对运动趋势。有相对运动时产生滑动摩擦力;有相对运动趋势时产生静摩擦力。
2.摩擦力的方向与相对运动或相对运动趋势方向相反,不一定和物体的运动方向相反,不一定是阻力。
3.滑动摩擦力可由公式f滑=μN计算,或由物体平衡计算。
4.静摩擦力不是定值,有一个范围,即0~fm,由物体运动和其他受力情况决定。
(四)作业与思考
习题:
图6中物块A重10N,A和桌面间的动摩擦因数μ=0.25,当悬挂物B重3N时,开始沿桌面滑动。求:(1)B物体重1N时A与桌面间的摩擦力多大?(2)B物体重6N时,A与桌面的摩擦力多大?(3)当A物体上再加上重10N的C物体,B物体重6N时,A与桌面的摩擦力多大?
思考题:
1.请举一二个生活中的例子,来说明静摩擦力为动力。
2.人在爬绳的过程中,手受到什么摩擦力?方向怎样?摩擦力的方向跟人体运动的方向是一致还是相反?
(五)板书
1.静摩擦力
静摩擦力产生的条件:相互接触的物体间有相对运动的趋势,而又保持相对静止状态。静摩擦力的方向:跟接触面相切,跟相对运动趋势的方向相反。
静摩擦力的大小:0~fm
2.滑动摩擦力
滑动摩擦力产生的条件:相互接触的物体间发生相对运动时。
滑动摩擦力的方向:跟接触面相切,跟相对运动的方向相反。
滑动摩擦力的大小:f滑=μN
3.小结(略)
(北京铁路二中 朱宝荣)
摩擦力的教案示例
一、教学目标
1.在物理知识方面要求:
(1)知道摩擦力产生的条件。
(2)能在简单问题中,根据物体的运动状态,判断静摩擦力的有无、大小和方向;知道存在着最大静摩擦力。
(3)掌握动摩擦因数,会在具体问题中计算滑动摩擦力,掌握判定摩擦力方向的方法。
(4)知道影响动摩擦因数的因素。
2.通过观察演示实验,概括出摩擦力产生的条件及摩擦力的特点,培养学生的观察、概括能力。通过静摩擦力与滑动摩擦力的区别对比,培养学生分析综合能力。
3.渗透物理学方法的教育。在分析物体所受摩擦力时,突出主要矛盾,忽略次要因素及无关因素,总结出摩擦力产生的条件和规律。
二、重点、难点分析
1.本节课的内容分滑动摩擦力和静摩擦力两部分。重点是摩擦力产生的条件、特性和规律,通过演示实验得出关系 f=μN。
2.难点是学生有初中的知识,往往误认为压力N的大小总是跟滑动物体所受的重力相等,因此必须指出只有当两物体的接触面垂直,物体在水平拉力作用下,沿水平面滑动时,压力N的大小才跟物体所受的重力相等。
3.在教学中要强调摩擦力有阻碍相对运动和相对运动趋势的性质。
三、教具
1.演示教具
带有定滑轮的平板一块、带线绳的大木块、小木块、玻璃、毛巾、测力计、砝码。
2.学生实验材料
每两位学生一组:物块一块、测力计一只。
3.投影仪、投影片。
四、主要教学过程
(一)引入新课
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,会计算力的大小,能判断力的方向。在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。在这三种力中摩擦力较难掌握。
(二)教学过程设计
1.静摩擦力
演示实验:
当定滑轮的绳子下端悬挂50g砝码时,物块保持静止状态。
提出问题:物块静止,它受板的静摩擦力多大?方向如何?你是根据什么原理判断的?
当悬挂的砝码增加到100g时,物块仍保持静止状态。
提出问题:物块此时所受的静摩擦力的大小、方向如何变化?设想一下,如果将砝码B摘去,静摩擦力又将如何变化?
在同学回答的基础上归纳出:一般静摩擦力的大小没有一个确定的值,类似上述情况,当物块不动处于平衡状态时,静摩擦力的大小随拉力大小的变化而变化,总是等于拉力的大小。静摩擦力的方向,总是沿接触面切线方向;跟拉力的方向相反,或者说跟物体间相对滑动趋势方向相反。
提出问题:当悬挂在绳子下端的砝码为150g时,物块才刚开始相对于桌面板滑动,这时物块所受的静摩擦力叫什么?它的大小和方向呢?
教师讲解:静摩擦力增大到某数值后就不再增大了,这时静摩擦力达到最大值,叫做最大静摩擦力,用fm表示。最大静摩擦力的方向,也总是沿接触面切线方向,跟使物体起动的外力方向相反,或者说跟物体间相对运动趋势相反。
明确:在一般情况下,如果两个相接触的物体之间存在着静摩擦力的作用,则并不一定处于最大静摩擦状态,最大静摩擦力等于使物体将要开始运动所需的最小推力。
2.滑动摩擦力
边演示边提问:一旦物块滑动后,我们只要挂130g砝码,就能使物块维持匀速运动。这时两物体之间的滑动摩擦力为多大?方向如何?
再做演示实验,在刚才的大木块上再放一块小木块,发现要挂140g的砝码,才能使物块维持匀速运动。这又说明滑动摩擦力的变化遵循什么规律?
教师讲解:这说明了滑动摩擦力的大小跟两物体间的正压力N成正比。
演示实验,将木块依次放在玻璃上,木板上和毛巾上,用测力计拉木块,使木块匀速运动,观察测力计的示数,发现三种情况下,测力计示数由小到大,说明物体接触面越粗糙,摩擦力越大。
结论:滑动摩擦力的大小与摩擦面的材料和光滑程度有关,与相互之间的压力(弹力)成正比,可以写为f=μN μ是动摩擦因数,因摩擦面的材料和光滑程度决定。动摩擦因数是无单位的,它表示摩擦力跟正压力之比。
滑动摩擦力的方向,总是沿接触面切线方向,且跟物体的相对滑动方向相反。
3.学生分组实验
教师指导一组学生实验,其他各组同时操作:用测力计沿水平方向拉住物块,开始用较小的力拉,记下测力计读数;慢慢增加拉力,再记下测力计读数;继续增加拉力,使物块刚好开始滑动,记下测力计读数;然后保持物块匀速运动,记下测力计读数。
用投影仪打出投影片,让学生填下表:
问题:你是根据什么原理来确定摩擦力的大小和方向的?
用投影仪打出投影片中的五种情况,组织学生讨论木板对木块A有没有摩擦力?
讨论答案:
图1 物块A与木板接触,但物块A与木板没有相对运动趋势,因此木板对物块A没有静摩擦力。
图2 物块A与木板接触,A在重力的作用下相对木板有向下运动的趋势,因此木板对A有向上的静摩擦力。加大力F时,静摩擦力不变,f静大小等于重力mg。
图3 物块A与木板接触,A由于受到重力的作用,有沿木板向下滑的趋势,因此木板对A有沿斜面向上的静摩擦力。
图4 物块A与木板接触,沿木板向下匀速滑动,与木板有相对运动,因此木板对A有沿着斜面向上的滑动摩擦力。f滑大小等于重力的沿斜面向下的分力。
图5 物块A相对于木板有向右运动的趋势,但A不与木板接触,因此木板对A没有静摩擦力。当然B对A有水平向左的静摩擦力。
(三)课堂小结
1.摩擦力产生的条件:有接触面,不光滑,有压力,有相对运动或相对运动趋势。有相对运动时产生滑动摩擦力;有相对运动趋势时产生静摩擦力。
2.摩擦力的方向与相对运动或相对运动趋势方向相反,不一定和物体的运动方向相反,不一定是阻力。
3.滑动摩擦力可由公式f滑=μN计算,或由物体平衡计算。
4.静摩擦力不是定值,有一个范围,即0~fm,由物体运动和其他受力情况决定。
(四)作业与思考
习题:
图6中物块A重10N,A和桌面间的动摩擦因数μ=0.25,当悬挂物B重3N时,开始沿桌面滑动。求:(1)B物体重1N时A与桌面间的摩擦力多大?(2)B物体重6N时,A与桌面的摩擦力多大?(3)当A物体上再加上重10N的C物体,B物体重6N时,A与桌面的摩擦力多大?
思考题:
1.请举一二个生活中的例子,来说明静摩擦力为动力。
2.人在爬绳的过程中,手受到什么摩擦力?方向怎样?摩擦力的方向跟人体运动的方向是一致还是相反?
(五)板书
1.静摩擦力
静摩擦力产生的条件:相互接触的物体间有相对运动的趋势,而又保持相对静止状态。静摩擦力的方向:跟接触面相切,跟相对运动趋势的方向相反。
静摩擦力的大小:0~fm
2.滑动摩擦力
滑动摩擦力产生的条件:相互接触的物体间发生相对运动时。
滑动摩擦力的方向:跟接触面相切,跟相对运动的方向相反。
滑动摩擦力的大小:f滑=μN
3.小结(略)
(北京铁路二中 朱宝荣)