高一物理上冊(cè)必修1《摩擦力》教案【一】
教學(xué)準(zhǔn)備
教學(xué)目標(biāo)
1.知道摩擦力的定義及分類(lèi).
2.理解靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力的產(chǎn)生條件.
3.會(huì)判斷摩擦力的方向及計(jì)算摩擦力的大小.
4.了解最大靜摩擦力的概念.
教學(xué)重難點(diǎn)
1.靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力的產(chǎn)生條件.
2.判斷摩擦力的方向及計(jì)算摩擦力的大小、最大靜摩擦力的概念.
教學(xué)過(guò)程
[知識(shí)探究]
一、靜摩擦力
[問(wèn)題設(shè)計(jì)]
1.把木塊放在水平桌面上，用彈簧測(cè)力計(jì)沿水平方向向右拉木塊，如圖1所示.
圖1
當(dāng)測(cè)力計(jì)的示數(shù)為1N時(shí)，木塊沒(méi)有動(dòng);逐漸增大拉力到2N時(shí)，木塊仍靜止;繼續(xù)增大拉力到4N時(shí)，木塊開(kāi)始移動(dòng)，此時(shí)拉力突然變小到3.8N，此后木塊勻速運(yùn)動(dòng)，拉力保持3.8N不變.
(1)木塊受到拉力1N時(shí)，有相對(duì)桌面運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)但沒(méi)有運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明什么呢?
(2)隨著外力的增大，靜摩擦力有什么變化?
(3)靜摩擦力在哪里產(chǎn)生?沿什么方向?
答案 (1)說(shuō)明桌面對(duì)木塊施加一個(gè)與拉力方向相反的、大小也為1N的力，這個(gè)力就是桌面對(duì)木塊的靜摩擦力.
(2)靜摩擦力的大小隨著外力的增大而增大，但有一個(gè)最大值.
(3)靜摩擦力產(chǎn)生在相對(duì)靜止但有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的物體之間.靜摩擦力的方向與接觸面相切，與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反.
2.在礦山、碼頭、工廠中多用傳送帶將貨物由低處傳送到高處.如圖2所示，傳送帶勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，貨物和傳送帶相對(duì)靜止.
圖2
(1)傳送帶靠什么力把貨物送到高處?此力方向如何?
(2)只有靜止的物體才受靜摩擦力嗎?靜摩擦力總是阻礙物體的運(yùn)動(dòng)嗎?
答案 (1)靜摩擦力.靜摩擦力的方向沿斜面向上(與物體運(yùn)動(dòng)方向相同).
(2)不是.靜摩擦力發(fā)生在兩 個(gè)相對(duì)靜止的物體之間，物體本身可以運(yùn)動(dòng).
靜摩擦力阻礙的是相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，并不總是阻礙物體的運(yùn)動(dòng).靜摩擦力也可以是動(dòng)力.
[要點(diǎn)提煉]
1.定義：兩個(gè)物體之間只有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，而沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦力叫做靜摩擦力.
2.靜摩擦力產(chǎn)生的條件
(1)物體相互接觸且相互擠壓.
(2)接觸面粗糙.
(3)兩物體間相對(duì)靜止但有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì).
注意 兩物體是“相對(duì)靜止”，并不是靜止.
3.靜摩擦力的方向
總是沿著接觸面，并且跟物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反.
注意 (1)與“相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反”，并不是與“運(yùn)動(dòng)方向”相反.(2)靜摩擦力的效果是阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，并不是阻礙物體的運(yùn)動(dòng).
4.靜摩擦力的大小
(1)靜摩擦力的大小總隨迫使物體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的外力的變化而變化，與正壓力大小無(wú)關(guān)(填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”).
(2)靜摩擦力有一個(gè)最大值，即最大靜摩擦力Fmax，靜摩擦力的范圍是0
(3)靜摩擦力的大小一般根據(jù)平衡條件求解.如圖3中水平力F=1N、2N、3N時(shí)物塊沒(méi)有運(yùn)動(dòng)，靜摩擦力大小分別為1N、2N、3N.
圖3
[延伸思考]
產(chǎn)生靜摩擦力的條件之一是“兩物體之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)”.那么，何為“相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)”?如何判斷“相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)”的方向?
答案 “相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)”是指一個(gè)物體相對(duì)于與它接觸的另一個(gè)物體有運(yùn)動(dòng)的可能，但還處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài).例如用力推木箱，木箱未動(dòng)，但木箱有相對(duì)地面向前的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì).
“相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向”是指假設(shè)接觸面光滑時(shí)，物體將要發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向.如圖，物體靜止在粗糙斜面上，假設(shè)斜 面光滑時(shí)，物體將沿斜面下滑，即物體靜止時(shí)，相對(duì)(斜面)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向是沿斜面向下.
二、滑動(dòng)摩擦力
[問(wèn)題設(shè)計(jì)]
1.用力將黑板擦(毛較長(zhǎng))在黑板上滑動(dòng)，觀察毛刷的 彎曲方向.如圖4所示，毛刷為什么向后彎曲?
圖4
答案 因?yàn)槊⑺芑瑒?dòng)摩擦力的方向沿板面，與板擦運(yùn)動(dòng)方向相反.
2.把手按在桌面上，用力向前滑動(dòng)，手有什么感覺(jué)?增大手與桌面的壓力，感覺(jué)有什么不同?這說(shuō)明什么?閱讀課本，寫(xiě)出滑動(dòng)摩擦力的公式.
答案 手受到向后的阻力(滑動(dòng)摩擦力).感覺(jué)手受到向后的阻力(滑動(dòng)摩擦力)增大.滑動(dòng)摩擦力大小隨著壓力的增大而增大.F=μFN.
[要點(diǎn)提煉]
1.定義：當(dāng)一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面滑動(dòng)時(shí)，會(huì)受到另一個(gè)物體阻礙它滑動(dòng)的力，這種力叫做滑動(dòng)摩擦力.
2.滑動(dòng)摩擦力產(chǎn)生的條件
(1)兩物體相互接觸且相互擠壓.
(2)接觸面粗糙.
(3)兩物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng).
3.滑動(dòng)摩擦力的方向
總是沿著接觸面，并且與相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反.
注意 (1)與“相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反”，并不是與“運(yùn)動(dòng)方向”相反.
(2)滑動(dòng)摩擦力的效果是阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并不是阻礙物體的運(yùn)動(dòng).
4.滑動(dòng)摩擦力的大小
滑動(dòng)摩擦力的大小跟壓力成正比.
公式：F=μFN，μ為動(dòng)摩擦因數(shù)，取決于相互接觸的兩物體的材料和接觸面的粗糙程度，與接觸面的面積無(wú)關(guān)(填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”)，與物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度大小無(wú)關(guān)(填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”).
[典例精析]
一、對(duì)摩擦力概念的理解
例1 關(guān)于摩擦力的產(chǎn)生，下列說(shuō)法中正確的是( )
A.相互壓緊的粗糙物體間一定有摩擦力
B.有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的物體間一定有摩擦力
C.相互壓緊并運(yùn)動(dòng)的物體間一定有摩擦力作用
D.只有相互壓緊和發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)(或有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì))的物體間才可能有摩擦力的作 用
解析 要產(chǎn)生摩擦力，首先要有彈力，其次要接觸面不光滑，還要有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，故只有D正確.
答案 D
二、靜摩擦力
例2 如圖5所示，有一重力不計(jì)的方形容器，被水平力F壓在豎直的墻面上處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)緩慢地向容器內(nèi)注水，直到將容器剛好盛滿為止，在此過(guò)程中容器始終保持靜止，則下列說(shuō)法中正確的是( )
圖5
A.容器受到的摩擦力不變
B.容器受到的摩擦力逐漸增大
C.水平力F可能不變
D.水平力F必須逐漸增大
解析 容器處于平衡狀態(tài)，在豎直方向上重力與摩擦力平衡，盛滿水前墻面對(duì)容器的靜摩擦力一直增大，如果一直沒(méi)有達(dá)到正壓力F作用下的最大靜摩擦力，則水平力F可能不變，選項(xiàng)B、C正確.
答案 BC
三、滑動(dòng)摩擦力
例3 裝修工人在搬運(yùn)材料時(shí)施加一個(gè)水平拉力將其從水平臺(tái)面上拖出，如圖6所示，則在勻速拖出的過(guò)程中( )
圖6
A.材料與平 臺(tái)之間的接觸面積逐漸減小，摩擦力逐漸減小
B.材料與平臺(tái)之間的接觸面積逐漸減小，拉力逐漸減小
C.平臺(tái)對(duì)材料的支持力逐漸減小，摩擦力逐漸減小
D.材料與平臺(tái)之間的動(dòng)摩擦因數(shù)不變，支持力也不變，因而工人拉力也不變
解析 勻速拉動(dòng)的過(guò)程只能持續(xù)到重心離開(kāi)臺(tái)面的瞬間，材料的重心在臺(tái)面上，故材料對(duì)臺(tái)面的壓力不變，故材料受到的支持力不變，故C錯(cuò)誤;而在拉動(dòng)過(guò)程中動(dòng)摩擦因數(shù)不變，由F=μFN可知摩擦力是不變的，故A、B錯(cuò)誤;因?yàn)椴牧献鰟蛩僦本€運(yùn)動(dòng)，摩擦力不變，所以工人的拉力是不變的，故D正確.
答案 D
例4 質(zhì)量為2kg的物體靜止在水平地面上，如圖7所示，物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力視為相等，給物體一水平推力F.(取g=10N/kg)
圖7
(1)當(dāng)推力大小為5N時(shí)，地面對(duì)物體的摩擦力是多大?
(2)當(dāng)推力大小為12N時(shí)，地面對(duì)物體的摩擦力是多大?
(3)物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中突然把推力去掉，此時(shí)地面對(duì)物體的摩擦力是多大?
解析 在地面上，F(xiàn)N=mg，則滑動(dòng)摩擦力( 即最大靜摩擦力Fmax)大小為Fmax=μFN=μmg=0.5×2×10N=10N.
(1)當(dāng) 推力F=5N時(shí)，F(xiàn)
(2)當(dāng)推力F=12N時(shí)，F(xiàn)>Fmax，物體滑動(dòng)，則地面對(duì)物體的滑動(dòng)摩擦力的大小F滑=μFN=μmg=10N.
(3)物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中突然把推力去掉，地面對(duì)物體的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力，其大小F滑′=10N.
答案 (1)5N (2)10N (3)10N
[課堂要點(diǎn)小結(jié)]
摩擦力的比較
靜摩擦力 滑動(dòng)摩擦力 說(shuō)明
產(chǎn)生條件 相同點(diǎn) ①相互接觸;②相互擠壓;③接觸面粗糙 最大靜摩擦力比滑動(dòng)摩擦力稍大;在有些計(jì)算中可認(rèn)為滑動(dòng)摩擦力等于最大靜摩擦力
不同點(diǎn) 有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì) 有相對(duì)運(yùn)動(dòng)
力的三要素 大小 不同點(diǎn) 被動(dòng)力，與壓力無(wú)關(guān)，大小為0N
方向 相同點(diǎn) ①與運(yùn)動(dòng)方向無(wú)直接 關(guān)系，可與運(yùn)動(dòng)方向同向，也可與運(yùn)動(dòng)方向反向或者成某一夾角;②與接觸面相切;③與同一接觸面上的彈力方向垂直
不同點(diǎn) 與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反 與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反
作用點(diǎn) 相同點(diǎn) 在接觸面上，作力的圖示時(shí)，可根據(jù)等效原理畫(huà)到物體的重心上
[自我檢測(cè)]
1.(靜摩擦力)置于水平地面上的物體在沿水平方向的拉力作用下，仍處 于靜止，則物體所受靜摩擦力的大小( )
A.與壓力成正比
B.等于水平拉力
C.小于滑動(dòng)摩擦力
D.在物體上疊放另一物體，該物體受到的靜摩擦力不變
答案 BD
解析 靜摩擦力的產(chǎn)生取決于使物體產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的外力的作用，也就是等于平行于接觸面切線方向的外力的大小，與壓力大小無(wú)關(guān)，故B、D正確.
2.(靜摩擦力)用手握住瓶子，使瓶子在豎直方向懸空靜止，如圖8所示.關(guān)于瓶子所受的摩擦力，下列說(shuō)法正確的是( )
圖8
A.握力越大，摩擦力越大
B.只要瓶子不動(dòng)，摩擦力的大小就與握力的大小無(wú)關(guān)
C.如果握力加倍，則摩擦力的方向由向下變成向上
D.手越干越粗糙，摩擦力越大
答案 B
解析 只要瓶子靜止，根據(jù)二力平衡的知識(shí)，瓶子在豎直方向上受到的靜摩擦力與重力總是等大反向，與握力大小無(wú)關(guān).B項(xiàng)正確.
3.(滑動(dòng)摩擦力的理解)以下關(guān)于滑動(dòng)摩擦力的說(shuō)法中，正確的是( )
A.滑動(dòng)摩擦力的方向總是與物體的運(yùn)動(dòng)方向相反
B.滑動(dòng)摩擦力總是阻礙物體的運(yùn)動(dòng)
C.滑動(dòng)摩擦力的方向總是與物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反
D.兩個(gè)相互接觸的物體發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，它們都要受到滑動(dòng)摩擦力的作用
答案 C
解析 滑動(dòng)摩擦力的方向總是與物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反，但與物體的運(yùn)動(dòng)方向既可能相同，也可能相反，既可能促進(jìn)物體的運(yùn)動(dòng)，也可能阻礙物體的運(yùn)動(dòng)，A、B錯(cuò)誤，C正確.摩擦力的產(chǎn)生必須具備三個(gè)條件，兩個(gè)相互接觸的物體發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，接觸面間相互擠壓和粗糙的條件不一定具備，此時(shí)物體間不一定有摩擦力，D錯(cuò)誤.
4.(摩擦力大小的計(jì)算)用20N的水平力在水平地面上拉重60N的物體時(shí)，物體恰能被拉動(dòng);物體運(yùn)動(dòng)后只需18N的拉力即可使物體做勻速直線運(yùn)動(dòng).該物體靜止在水平地面上，若用15N的水平力拉該物體，物體受到的摩擦力大小為_(kāi)_______;若用30N的水平力拉該物體，物體受到的摩擦力大小為_(kāi)_______;物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為_(kāi)_______.
答案 15N 18N 0.3
解析 水平力為20N時(shí)恰能拉動(dòng)物體，說(shuō)明最大靜摩擦力Fmax=20N.若用F1=15N的力拉物體，由于F1 Fmax，物體受滑動(dòng)摩擦力，大小為F滑=18N.又由F滑 =μFN得μ=F滑/FN=18N/60N=0.3.
高一物理上冊(cè)必修1《摩擦力》教案【二】
教學(xué)準(zhǔn)備
教學(xué)目標(biāo)
教學(xué)目標(biāo)
(一) 知識(shí)與技能
(1) 知道滑動(dòng)摩擦力靜摩擦力概念。
(2) 知道靜摩擦力滑動(dòng)摩擦力方向的判斷。
(3) 會(huì)根據(jù)二力平衡判斷靜摩擦力大小，知道最大靜摩擦力。掌握滑動(dòng)摩擦力大小與哪些因素有關(guān)，并得出滑動(dòng)摩擦力公式。
(二)過(guò)程與方法
(1)培養(yǎng)學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析、概括總結(jié)物理規(guī)律的能力。
(2)滲透物理研究的一般方法：提出問(wèn)題——猜想與假設(shè)——實(shí)驗(yàn)探究——合理外推——分析論證——得出結(jié)論——總結(jié)規(guī)律。
(三)情感、態(tài)度與價(jià)值觀
(1)鼓勵(lì)合作探究，促進(jìn)合作學(xué)習(xí)，發(fā)揚(yáng)團(tuán)隊(duì)精神。
(2)體驗(yàn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的樂(lè)趣，鼓勵(lì)科學(xué)探究，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)以致用的意識(shí)和信心。
教學(xué)重難點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn)
(1) 靜摩擦、滑動(dòng)摩擦方向的判斷總結(jié)。
(2) 滑動(dòng)摩擦力大小的定量探究
教學(xué)難點(diǎn)
(1) 靜摩擦、滑動(dòng)摩擦方向的判斷總結(jié)。
(2) 滑動(dòng)摩擦大小的的定量探究
教學(xué)過(guò)程
一、引入新課
教師：今天老師給大家?guī)?lái)一個(gè)小游戲，這里有兩本一頁(yè)一頁(yè)相互交差疊放的兩本雜志，現(xiàn)在需要它們拉開(kāi)，哪位同學(xué)想要來(lái)挑戰(zhàn)一下。
學(xué)生：上前拉書(shū)
教師提問(wèn)：是什么原因?qū)е聝杀緯?shū)這么難舍難分?
學(xué)生答：摩擦力!
二、新課教學(xué)
(一)摩擦力概念
教師：摩擦是常見(jiàn)現(xiàn)象，同學(xué)們舉例說(shuō)生活中觀察到哪些現(xiàn)象力存在摩擦力。
學(xué)生舉例、教師舉例圖片補(bǔ)充，回顧初中知識(shí)提出摩擦力概念，板書(shū)并區(qū)分滑動(dòng)摩擦，靜摩擦。
(二)摩擦力方向
【模型演示】箱子平放在桌面，并提問(wèn)。
(1) 靜止在水平面的箱子，它與地面之間是否存在摩擦?——無(wú)
(2) 當(dāng)用水平向右的推力推箱子(未動(dòng))，這時(shí)兩者間是否有摩擦力?——有
(3) 什么摩擦力?——靜摩擦
(4) 同樣箱子沒(méi)動(dòng)，為什么這次卻有摩擦力的作用?——有向右動(dòng)的趨勢(shì)
教師總結(jié)：箱子雖然沒(méi)有動(dòng)，但想要向右動(dòng)。我們把這種想要?jiǎng)佣磩?dòng)稱(chēng)為運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。
而靜摩擦總是起什么作用?
學(xué)生答：阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。
教師提問(wèn)：所以靜摩擦什么方向的?
學(xué)生答：左
【模型演示】滑塊靜止放在斜面上，教師提問(wèn)，學(xué)生回答。
(1) 滑塊與斜面之間是否有摩擦?——有
(2) 什么摩擦?——靜摩擦
(3) 有向哪里滑動(dòng)的趨勢(shì)?——沿斜面向下
(4) 所以阻礙它下滑的靜摩擦力什么方向?——沿斜面向上
教師：摩擦力方向有什么特點(diǎn)?
學(xué)生：與運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反
【模型演示】教師推斜面，讓斜面與滑塊一起勻速走。教師提問(wèn)，學(xué)生回答。
(1) 這時(shí)滑塊與斜面之間什么摩擦?——靜摩擦
滑動(dòng)摩擦
教師提問(wèn)：靜摩擦與滑動(dòng)摩擦有什么區(qū)別?
學(xué)生答：與接觸面之間是否滑動(dòng)。所以是靜摩擦。
(2) 靜摩擦什么方向的?——沿斜面向上
教師提示：那靜摩擦方向確切的說(shuō)應(yīng)該是?
學(xué)生答：與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反
教師：這里的相對(duì)，指的是相對(duì)于地面嗎?
學(xué)生答：不是，是相對(duì)于接觸的斜面
演示滑塊沿斜面下滑
教師：滑塊與斜面之間什么摩擦?
學(xué)生：滑動(dòng)摩擦
教師：什么方向
學(xué)生：沿斜面向上
教師：那滑動(dòng)摩擦力方向有什么特點(diǎn)?
學(xué)生：與相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反
(三)摩擦力大小
分組實(shí)驗(yàn)探究
【實(shí)驗(yàn)探究一】不改變小車(chē)上砝碼的個(gè)數(shù)
(1)緩慢增大拉力，觀察物塊沒(méi)有滑動(dòng)之前，F(xiàn)靜大小怎樣變化。
(2)滑塊相對(duì)接觸面滑動(dòng)之后，F(xiàn)滑大小的特點(diǎn)。
學(xué)生上臺(tái)展示實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程，并提出改進(jìn)方法，教師鼓勵(lì)并總結(jié)靜摩擦大小。
【實(shí)驗(yàn)探究二】
(1)材料不變，依次改變壓力大小，觀察F滑大小如何變化。將數(shù)據(jù)填入表格，并描點(diǎn)連線。
(2)壓力相同時(shí)，不同材料間F滑大小。
投影儀展示學(xué)生學(xué)案，學(xué)生得出正比關(guān)系，并得出動(dòng)摩擦因數(shù)概念。
教師提問(wèn)：總結(jié)了F滑 大小的定量關(guān)系，如何增大或減小摩擦力?
學(xué)生答：增大壓力和粗糙程度可以增大摩擦，減小壓力和粗糙程度可以減小摩擦。
模型演示——水瓶放在斜面上不動(dòng)，對(duì)比滾動(dòng)。
教師總結(jié)：生活中很多減小摩擦的方法都是化滑動(dòng)為滾動(dòng)摩擦。
(四)自制教具展示：演示物塊從靜摩擦到滑動(dòng)摩擦大小變化。
(五)教師課堂總結(jié)、視頻展示、語(yǔ)言情感提升。
板書(shū)
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教學(xué)準(zhǔn)備
教學(xué)目標(biāo)
1.知道摩擦力的定義及分類(lèi).
2.理解靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力的產(chǎn)生條件.
3.會(huì)判斷摩擦力的方向及計(jì)算摩擦力的大小.
4.了解最大靜摩擦力的概念.
教學(xué)重難點(diǎn)
1.靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力的產(chǎn)生條件.
2.判斷摩擦力的方向及計(jì)算摩擦力的大小、最大靜摩擦力的概念.
教學(xué)過(guò)程
[知識(shí)探究]
一、靜摩擦力
[問(wèn)題設(shè)計(jì)]
1.把木塊放在水平桌面上，用彈簧測(cè)力計(jì)沿水平方向向右拉木塊，如圖1所示.
圖1
當(dāng)測(cè)力計(jì)的示數(shù)為1N時(shí)，木塊沒(méi)有動(dòng);逐漸增大拉力到2N時(shí)，木塊仍靜止;繼續(xù)增大拉力到4N時(shí)，木塊開(kāi)始移動(dòng)，此時(shí)拉力突然變小到3.8N，此后木塊勻速運(yùn)動(dòng)，拉力保持3.8N不變.
(1)木塊受到拉力1N時(shí)，有相對(duì)桌面運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)但沒(méi)有運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明什么呢?
(2)隨著外力的增大，靜摩擦力有什么變化?
(3)靜摩擦力在哪里產(chǎn)生?沿什么方向?
答案 (1)說(shuō)明桌面對(duì)木塊施加一個(gè)與拉力方向相反的、大小也為1N的力，這個(gè)力就是桌面對(duì)木塊的靜摩擦力.
(2)靜摩擦力的大小隨著外力的增大而增大，但有一個(gè)最大值.
(3)靜摩擦力產(chǎn)生在相對(duì)靜止但有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的物體之間.靜摩擦力的方向與接觸面相切，與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反.
2.在礦山、碼頭、工廠中多用傳送帶將貨物由低處傳送到高處.如圖2所示，傳送帶勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，貨物和傳送帶相對(duì)靜止.
圖2
(1)傳送帶靠什么力把貨物送到高處?此力方向如何?
(2)只有靜止的物體才受靜摩擦力嗎?靜摩擦力總是阻礙物體的運(yùn)動(dòng)嗎?
答案 (1)靜摩擦力.靜摩擦力的方向沿斜面向上(與物體運(yùn)動(dòng)方向相同).
(2)不是.靜摩擦力發(fā)生在兩 個(gè)相對(duì)靜止的物體之間，物體本身可以運(yùn)動(dòng).
靜摩擦力阻礙的是相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，并不總是阻礙物體的運(yùn)動(dòng).靜摩擦力也可以是動(dòng)力.
[要點(diǎn)提煉]
1.定義：兩個(gè)物體之間只有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，而沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦力叫做靜摩擦力.
2.靜摩擦力產(chǎn)生的條件
(1)物體相互接觸且相互擠壓.
(2)接觸面粗糙.
(3)兩物體間相對(duì)靜止但有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì).
注意 兩物體是“相對(duì)靜止”，并不是靜止.
3.靜摩擦力的方向
總是沿著接觸面，并且跟物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反.
注意 (1)與“相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反”，并不是與“運(yùn)動(dòng)方向”相反.(2)靜摩擦力的效果是阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，并不是阻礙物體的運(yùn)動(dòng).
4.靜摩擦力的大小
(1)靜摩擦力的大小總隨迫使物體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的外力的變化而變化，與正壓力大小無(wú)關(guān)(填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”).
(2)靜摩擦力有一個(gè)最大值，即最大靜摩擦力Fmax，靜摩擦力的范圍是0
(3)靜摩擦力的大小一般根據(jù)平衡條件求解.如圖3中水平力F=1N、2N、3N時(shí)物塊沒(méi)有運(yùn)動(dòng)，靜摩擦力大小分別為1N、2N、3N.
圖3
[延伸思考]
產(chǎn)生靜摩擦力的條件之一是“兩物體之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)”.那么，何為“相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)”?如何判斷“相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)”的方向?
答案 “相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)”是指一個(gè)物體相對(duì)于與它接觸的另一個(gè)物體有運(yùn)動(dòng)的可能，但還處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài).例如用力推木箱，木箱未動(dòng)，但木箱有相對(duì)地面向前的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì).
“相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向”是指假設(shè)接觸面光滑時(shí)，物體將要發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向.如圖，物體靜止在粗糙斜面上，假設(shè)斜 面光滑時(shí)，物體將沿斜面下滑，即物體靜止時(shí)，相對(duì)(斜面)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向是沿斜面向下.
二、滑動(dòng)摩擦力
[問(wèn)題設(shè)計(jì)]
1.用力將黑板擦(毛較長(zhǎng))在黑板上滑動(dòng)，觀察毛刷的 彎曲方向.如圖4所示，毛刷為什么向后彎曲?
圖4
答案 因?yàn)槊⑺芑瑒?dòng)摩擦力的方向沿板面，與板擦運(yùn)動(dòng)方向相反.
2.把手按在桌面上，用力向前滑動(dòng)，手有什么感覺(jué)?增大手與桌面的壓力，感覺(jué)有什么不同?這說(shuō)明什么?閱讀課本，寫(xiě)出滑動(dòng)摩擦力的公式.
答案 手受到向后的阻力(滑動(dòng)摩擦力).感覺(jué)手受到向后的阻力(滑動(dòng)摩擦力)增大.滑動(dòng)摩擦力大小隨著壓力的增大而增大.F=μFN.
[要點(diǎn)提煉]
1.定義：當(dāng)一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面滑動(dòng)時(shí)，會(huì)受到另一個(gè)物體阻礙它滑動(dòng)的力，這種力叫做滑動(dòng)摩擦力.
2.滑動(dòng)摩擦力產(chǎn)生的條件
(1)兩物體相互接觸且相互擠壓.
(2)接觸面粗糙.
(3)兩物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng).
3.滑動(dòng)摩擦力的方向
總是沿著接觸面，并且與相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反.
注意 (1)與“相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反”，并不是與“運(yùn)動(dòng)方向”相反.
(2)滑動(dòng)摩擦力的效果是阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并不是阻礙物體的運(yùn)動(dòng).
4.滑動(dòng)摩擦力的大小
滑動(dòng)摩擦力的大小跟壓力成正比.
公式：F=μFN，μ為動(dòng)摩擦因數(shù)，取決于相互接觸的兩物體的材料和接觸面的粗糙程度，與接觸面的面積無(wú)關(guān)(填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”)，與物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度大小無(wú)關(guān)(填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”).
[典例精析]
一、對(duì)摩擦力概念的理解
例1 關(guān)于摩擦力的產(chǎn)生，下列說(shuō)法中正確的是( )
A.相互壓緊的粗糙物體間一定有摩擦力
B.有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的物體間一定有摩擦力
C.相互壓緊并運(yùn)動(dòng)的物體間一定有摩擦力作用
D.只有相互壓緊和發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)(或有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì))的物體間才可能有摩擦力的作 用
解析 要產(chǎn)生摩擦力，首先要有彈力，其次要接觸面不光滑，還要有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，故只有D正確.
答案 D
二、靜摩擦力
例2 如圖5所示，有一重力不計(jì)的方形容器，被水平力F壓在豎直的墻面上處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)緩慢地向容器內(nèi)注水，直到將容器剛好盛滿為止，在此過(guò)程中容器始終保持靜止，則下列說(shuō)法中正確的是( )
圖5
A.容器受到的摩擦力不變
B.容器受到的摩擦力逐漸增大
C.水平力F可能不變
D.水平力F必須逐漸增大
解析 容器處于平衡狀態(tài)，在豎直方向上重力與摩擦力平衡，盛滿水前墻面對(duì)容器的靜摩擦力一直增大，如果一直沒(méi)有達(dá)到正壓力F作用下的最大靜摩擦力，則水平力F可能不變，選項(xiàng)B、C正確.
答案 BC
三、滑動(dòng)摩擦力
例3 裝修工人在搬運(yùn)材料時(shí)施加一個(gè)水平拉力將其從水平臺(tái)面上拖出，如圖6所示，則在勻速拖出的過(guò)程中( )
圖6
A.材料與平 臺(tái)之間的接觸面積逐漸減小，摩擦力逐漸減小
B.材料與平臺(tái)之間的接觸面積逐漸減小，拉力逐漸減小
C.平臺(tái)對(duì)材料的支持力逐漸減小，摩擦力逐漸減小
D.材料與平臺(tái)之間的動(dòng)摩擦因數(shù)不變，支持力也不變，因而工人拉力也不變
解析 勻速拉動(dòng)的過(guò)程只能持續(xù)到重心離開(kāi)臺(tái)面的瞬間，材料的重心在臺(tái)面上，故材料對(duì)臺(tái)面的壓力不變，故材料受到的支持力不變，故C錯(cuò)誤;而在拉動(dòng)過(guò)程中動(dòng)摩擦因數(shù)不變，由F=μFN可知摩擦力是不變的，故A、B錯(cuò)誤;因?yàn)椴牧献鰟蛩僦本€運(yùn)動(dòng)，摩擦力不變，所以工人的拉力是不變的，故D正確.
答案 D
例4 質(zhì)量為2kg的物體靜止在水平地面上，如圖7所示，物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力視為相等，給物體一水平推力F.(取g=10N/kg)
圖7
(1)當(dāng)推力大小為5N時(shí)，地面對(duì)物體的摩擦力是多大?
(2)當(dāng)推力大小為12N時(shí)，地面對(duì)物體的摩擦力是多大?
(3)物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中突然把推力去掉，此時(shí)地面對(duì)物體的摩擦力是多大?
解析 在地面上，F(xiàn)N=mg，則滑動(dòng)摩擦力( 即最大靜摩擦力Fmax)大小為Fmax=μFN=μmg=0.5×2×10N=10N.
(1)當(dāng) 推力F=5N時(shí)，F(xiàn)
(2)當(dāng)推力F=12N時(shí)，F(xiàn)>Fmax，物體滑動(dòng)，則地面對(duì)物體的滑動(dòng)摩擦力的大小F滑=μFN=μmg=10N.
(3)物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中突然把推力去掉，地面對(duì)物體的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力，其大小F滑′=10N.
答案 (1)5N (2)10N (3)10N
[課堂要點(diǎn)小結(jié)]
摩擦力的比較
靜摩擦力 滑動(dòng)摩擦力 說(shuō)明
產(chǎn)生條件 相同點(diǎn) ①相互接觸;②相互擠壓;③接觸面粗糙 最大靜摩擦力比滑動(dòng)摩擦力稍大;在有些計(jì)算中可認(rèn)為滑動(dòng)摩擦力等于最大靜摩擦力
不同點(diǎn) 有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì) 有相對(duì)運(yùn)動(dòng)
力的三要素 大小 不同點(diǎn) 被動(dòng)力，與壓力無(wú)關(guān)，大小為0N
方向 相同點(diǎn) ①與運(yùn)動(dòng)方向無(wú)直接 關(guān)系，可與運(yùn)動(dòng)方向同向，也可與運(yùn)動(dòng)方向反向或者成某一夾角;②與接觸面相切;③與同一接觸面上的彈力方向垂直
不同點(diǎn) 與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反 與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反
作用點(diǎn) 相同點(diǎn) 在接觸面上，作力的圖示時(shí)，可根據(jù)等效原理畫(huà)到物體的重心上
[自我檢測(cè)]
1.(靜摩擦力)置于水平地面上的物體在沿水平方向的拉力作用下，仍處 于靜止，則物體所受靜摩擦力的大小( )
A.與壓力成正比
B.等于水平拉力
C.小于滑動(dòng)摩擦力
D.在物體上疊放另一物體，該物體受到的靜摩擦力不變
答案 BD
解析 靜摩擦力的產(chǎn)生取決于使物體產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的外力的作用，也就是等于平行于接觸面切線方向的外力的大小，與壓力大小無(wú)關(guān)，故B、D正確.
2.(靜摩擦力)用手握住瓶子，使瓶子在豎直方向懸空靜止，如圖8所示.關(guān)于瓶子所受的摩擦力，下列說(shuō)法正確的是( )
圖8
A.握力越大，摩擦力越大
B.只要瓶子不動(dòng)，摩擦力的大小就與握力的大小無(wú)關(guān)
C.如果握力加倍，則摩擦力的方向由向下變成向上
D.手越干越粗糙，摩擦力越大
答案 B
解析 只要瓶子靜止，根據(jù)二力平衡的知識(shí)，瓶子在豎直方向上受到的靜摩擦力與重力總是等大反向，與握力大小無(wú)關(guān).B項(xiàng)正確.
3.(滑動(dòng)摩擦力的理解)以下關(guān)于滑動(dòng)摩擦力的說(shuō)法中，正確的是( )
A.滑動(dòng)摩擦力的方向總是與物體的運(yùn)動(dòng)方向相反
B.滑動(dòng)摩擦力總是阻礙物體的運(yùn)動(dòng)
C.滑動(dòng)摩擦力的方向總是與物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反
D.兩個(gè)相互接觸的物體發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，它們都要受到滑動(dòng)摩擦力的作用
答案 C
解析 滑動(dòng)摩擦力的方向總是與物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反，但與物體的運(yùn)動(dòng)方向既可能相同，也可能相反，既可能促進(jìn)物體的運(yùn)動(dòng)，也可能阻礙物體的運(yùn)動(dòng)，A、B錯(cuò)誤，C正確.摩擦力的產(chǎn)生必須具備三個(gè)條件，兩個(gè)相互接觸的物體發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，接觸面間相互擠壓和粗糙的條件不一定具備，此時(shí)物體間不一定有摩擦力，D錯(cuò)誤.
4.(摩擦力大小的計(jì)算)用20N的水平力在水平地面上拉重60N的物體時(shí)，物體恰能被拉動(dòng);物體運(yùn)動(dòng)后只需18N的拉力即可使物體做勻速直線運(yùn)動(dòng).該物體靜止在水平地面上，若用15N的水平力拉該物體，物體受到的摩擦力大小為_(kāi)_______;若用30N的水平力拉該物體，物體受到的摩擦力大小為_(kāi)_______;物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為_(kāi)_______.
答案 15N 18N 0.3
解析 水平力為20N時(shí)恰能拉動(dòng)物體，說(shuō)明最大靜摩擦力Fmax=20N.若用F1=15N的力拉物體，由于F1 Fmax，物體受滑動(dòng)摩擦力，大小為F滑=18N.又由F滑 =μFN得μ=F滑/FN=18N/60N=0.3.
高一物理上冊(cè)必修1《摩擦力》教案【二】
教學(xué)準(zhǔn)備
教學(xué)目標(biāo)
教學(xué)目標(biāo)
(一) 知識(shí)與技能
(1) 知道滑動(dòng)摩擦力靜摩擦力概念。
(2) 知道靜摩擦力滑動(dòng)摩擦力方向的判斷。
(3) 會(huì)根據(jù)二力平衡判斷靜摩擦力大小，知道最大靜摩擦力。掌握滑動(dòng)摩擦力大小與哪些因素有關(guān)，并得出滑動(dòng)摩擦力公式。
(二)過(guò)程與方法
(1)培養(yǎng)學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析、概括總結(jié)物理規(guī)律的能力。
(2)滲透物理研究的一般方法：提出問(wèn)題——猜想與假設(shè)——實(shí)驗(yàn)探究——合理外推——分析論證——得出結(jié)論——總結(jié)規(guī)律。
(三)情感、態(tài)度與價(jià)值觀
(1)鼓勵(lì)合作探究，促進(jìn)合作學(xué)習(xí)，發(fā)揚(yáng)團(tuán)隊(duì)精神。
(2)體驗(yàn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的樂(lè)趣，鼓勵(lì)科學(xué)探究，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)以致用的意識(shí)和信心。
教學(xué)重難點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn)
(1) 靜摩擦、滑動(dòng)摩擦方向的判斷總結(jié)。
(2) 滑動(dòng)摩擦力大小的定量探究
教學(xué)難點(diǎn)
(1) 靜摩擦、滑動(dòng)摩擦方向的判斷總結(jié)。
(2) 滑動(dòng)摩擦大小的的定量探究
教學(xué)過(guò)程
一、引入新課
教師：今天老師給大家?guī)?lái)一個(gè)小游戲，這里有兩本一頁(yè)一頁(yè)相互交差疊放的兩本雜志，現(xiàn)在需要它們拉開(kāi)，哪位同學(xué)想要來(lái)挑戰(zhàn)一下。
學(xué)生：上前拉書(shū)
教師提問(wèn)：是什么原因?qū)е聝杀緯?shū)這么難舍難分?
學(xué)生答：摩擦力!
二、新課教學(xué)
(一)摩擦力概念
教師：摩擦是常見(jiàn)現(xiàn)象，同學(xué)們舉例說(shuō)生活中觀察到哪些現(xiàn)象力存在摩擦力。
學(xué)生舉例、教師舉例圖片補(bǔ)充，回顧初中知識(shí)提出摩擦力概念，板書(shū)并區(qū)分滑動(dòng)摩擦，靜摩擦。
(二)摩擦力方向
【模型演示】箱子平放在桌面，并提問(wèn)。
(1) 靜止在水平面的箱子，它與地面之間是否存在摩擦?——無(wú)
(2) 當(dāng)用水平向右的推力推箱子(未動(dòng))，這時(shí)兩者間是否有摩擦力?——有
(3) 什么摩擦力?——靜摩擦
(4) 同樣箱子沒(méi)動(dòng)，為什么這次卻有摩擦力的作用?——有向右動(dòng)的趨勢(shì)
教師總結(jié)：箱子雖然沒(méi)有動(dòng)，但想要向右動(dòng)。我們把這種想要?jiǎng)佣磩?dòng)稱(chēng)為運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。
而靜摩擦總是起什么作用?
學(xué)生答：阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。
教師提問(wèn)：所以靜摩擦什么方向的?
學(xué)生答：左
【模型演示】滑塊靜止放在斜面上，教師提問(wèn)，學(xué)生回答。
(1) 滑塊與斜面之間是否有摩擦?——有
(2) 什么摩擦?——靜摩擦
(3) 有向哪里滑動(dòng)的趨勢(shì)?——沿斜面向下
(4) 所以阻礙它下滑的靜摩擦力什么方向?——沿斜面向上
教師：摩擦力方向有什么特點(diǎn)?
學(xué)生：與運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反
【模型演示】教師推斜面，讓斜面與滑塊一起勻速走。教師提問(wèn)，學(xué)生回答。
(1) 這時(shí)滑塊與斜面之間什么摩擦?——靜摩擦
滑動(dòng)摩擦
教師提問(wèn)：靜摩擦與滑動(dòng)摩擦有什么區(qū)別?
學(xué)生答：與接觸面之間是否滑動(dòng)。所以是靜摩擦。
(2) 靜摩擦什么方向的?——沿斜面向上
教師提示：那靜摩擦方向確切的說(shuō)應(yīng)該是?
學(xué)生答：與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反
教師：這里的相對(duì)，指的是相對(duì)于地面嗎?
學(xué)生答：不是，是相對(duì)于接觸的斜面
演示滑塊沿斜面下滑
教師：滑塊與斜面之間什么摩擦?
學(xué)生：滑動(dòng)摩擦
教師：什么方向
學(xué)生：沿斜面向上
教師：那滑動(dòng)摩擦力方向有什么特點(diǎn)?
學(xué)生：與相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反
(三)摩擦力大小
分組實(shí)驗(yàn)探究
【實(shí)驗(yàn)探究一】不改變小車(chē)上砝碼的個(gè)數(shù)
(1)緩慢增大拉力，觀察物塊沒(méi)有滑動(dòng)之前，F(xiàn)靜大小怎樣變化。
(2)滑塊相對(duì)接觸面滑動(dòng)之后，F(xiàn)滑大小的特點(diǎn)。
學(xué)生上臺(tái)展示實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程，并提出改進(jìn)方法，教師鼓勵(lì)并總結(jié)靜摩擦大小。
【實(shí)驗(yàn)探究二】
(1)材料不變，依次改變壓力大小，觀察F滑大小如何變化。將數(shù)據(jù)填入表格，并描點(diǎn)連線。
(2)壓力相同時(shí)，不同材料間F滑大小。
投影儀展示學(xué)生學(xué)案，學(xué)生得出正比關(guān)系，并得出動(dòng)摩擦因數(shù)概念。
教師提問(wèn)：總結(jié)了F滑 大小的定量關(guān)系，如何增大或減小摩擦力?
學(xué)生答：增大壓力和粗糙程度可以增大摩擦，減小壓力和粗糙程度可以減小摩擦。
模型演示——水瓶放在斜面上不動(dòng)，對(duì)比滾動(dòng)。
教師總結(jié)：生活中很多減小摩擦的方法都是化滑動(dòng)為滾動(dòng)摩擦。
(四)自制教具展示：演示物塊從靜摩擦到滑動(dòng)摩擦大小變化。
(五)教師課堂總結(jié)、視頻展示、語(yǔ)言情感提升。
板書(shū)
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