滬科版必修1 3.3摩擦力 教案.doc

教學(xué)設(shè)計(jì)33 摩擦力摩擦力知識既是力學(xué)的基礎(chǔ)，也是組成整個(gè)高中物理知識的一塊“基石”，所以這節(jié)內(nèi)容的教學(xué)如何引領(lǐng)學(xué)生自主積極地探究摩擦力產(chǎn)生的條件和影響因素，體驗(yàn)?zāi)Σ亮μ攸c(diǎn)規(guī)律的發(fā)生過程是本節(jié)課的重點(diǎn)，應(yīng)高度重視本節(jié)教學(xué)過程；由于摩擦力問題的復(fù)雜性，且在具體問題中又表現(xiàn)出“動中有靜，靜中有動”，尤其靜摩擦在許多情形下似乎又是“若有若無，方向不定”，因此，對于初學(xué)者是有一定難度的。高中物理課標(biāo)對該知識點(diǎn)的要求是，“通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識滑動摩擦、靜摩擦的規(guī)律，能用動摩擦因數(shù)計(jì)算摩擦力”。其中，對靜摩擦力規(guī)律的認(rèn)識應(yīng)該包括最大靜摩擦力。摩擦力大小的計(jì)算和方向的判斷對學(xué)生來說是個(gè)難點(diǎn)，而摩擦力又是高中力學(xué)三類常見的力之一，是受力分析的基礎(chǔ)。因此，在教學(xué)中應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生充分運(yùn)用已知的物理知識和方法進(jìn)行分析和探索，使學(xué)生在實(shí)踐中親自體驗(yàn)實(shí)踐出真知的重要性，形成愿意運(yùn)用科學(xué)思維方法和研究方法去解決問題的科學(xué)價(jià)值觀。本節(jié)課的教學(xué)就嘗試采用實(shí)驗(yàn)探索、問題啟發(fā)式教學(xué)法，加強(qiáng)自主性、探究性、合作性學(xué)習(xí)，使學(xué)生通過親自參與探究滑動摩擦力和靜摩擦力規(guī)律的全過程，學(xué)習(xí)科學(xué)探究的方法，加深對物理知識的理解，使他們在創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力方面得到發(fā)展和提高。從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和敢于創(chuàng)新的精神。教學(xué)重點(diǎn)1滑動摩擦力大小的計(jì)算以及方向的判斷。2靜摩擦力有無的判斷以及靜摩擦力方向的判斷。3靜摩擦力產(chǎn)生的條件及規(guī)律，正確理解最大靜摩擦力的概念。教學(xué)難點(diǎn)1學(xué)生基于初中所學(xué)的知識，往往誤認(rèn)為壓力fn的大小總是跟滑動物體所受的重力相等。采用多舉一些實(shí)例的方式使學(xué)生理解為什么壓力不一定等于重力。2靜摩擦力的大小和方向的判斷也是一個(gè)難點(diǎn)，采用舉出各個(gè)不同的有代表性的例子來幫助學(xué)生理解和領(lǐng)會判斷靜摩擦力方向的方法。課時(shí)安排3課時(shí)三維目標(biāo)知識與技能1知道滑動摩擦力的產(chǎn)生條件，認(rèn)識滑動摩擦的規(guī)律。知道動摩擦因數(shù)與相互接觸的物體的材料和接觸面的粗糙程度有關(guān)，會判斷滑動摩擦力的方向。2能運(yùn)用滑動摩擦力公式來計(jì)算滑動摩擦力。3認(rèn)識靜摩擦的規(guī)律，知道靜摩擦力的變化范圍及其最大值。4知道最大靜摩擦力略大于滑動摩擦力。5會根據(jù)物體的平衡條件簡單地計(jì)算靜摩擦力的大小。過程與方法1培養(yǎng)學(xué)生利用物理語言分析、思考、描述摩擦力概念和規(guī)律的能力。2培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力。3讓學(xué)生學(xué)會在實(shí)驗(yàn)中控制變量和實(shí)驗(yàn)條件。4通過自己動手實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。情感、態(tài)度與價(jià)值觀1利用實(shí)驗(yàn)和生活實(shí)例激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。2培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐認(rèn)識(規(guī)律)實(shí)踐(解決實(shí)際問題)的思想。3在研究問題時(shí)，要培養(yǎng)突出主要矛盾，忽略次要因素的思維方法。課前準(zhǔn)備多媒體教學(xué)課件、長方體木塊(每組3塊)、彈簧秤、毛巾；玻璃板、毛刷(兩個(gè)學(xué)生一組)。身邊的物體(例如水杯、黑板擦、鋼筆、橡皮、講桌等物體)教學(xué)過程創(chuàng)設(shè)情境，引入摩擦力(1)游戲引入：讓兩個(gè)學(xué)生(甲比較高大強(qiáng)壯，乙比較弱小)，讓他們上講臺，老師拿出一根木棒，讓他們一人握一端，倒數(shù)三、二、一、開始，讓他們搶木棒，顯然甲會搶到。這時(shí)問學(xué)生為什么甲能贏？學(xué)生會說甲力氣大。然后教師拿出事先準(zhǔn)備好的另一根木棒(其一端抹了潤滑油)，使甲握摸油的一端再讓他們搶一次，這時(shí)下面的同學(xué)驚奇地發(fā)現(xiàn)甲輸了，同時(shí)甲會抱怨木棒太滑了。學(xué)生思考：摩擦力與什么因素有關(guān)？(2)實(shí)驗(yàn)引入：(學(xué)生上臺操作)把玻璃珠子放在燒杯里，請學(xué)生分別用塑料筷子和木筷子夾玻璃珠子，看誰夾得多。在手上沾些洗衣粉水，握住瓶頸部分向上提，提不起來；再將瓶子擦干凈，用毛巾覆蓋在瓶頸部分，拿著毛巾向上提瓶，瓶很容易提起。一個(gè)大男生穿著滾輪滑冰鞋，一個(gè)小女生穿運(yùn)動鞋站在地面上拔河，誰能贏？設(shè)計(jì)說明：學(xué)生在極大的快樂中體驗(yàn)?zāi)Σ亮Φ拇嬖?，同時(shí)體會到摩擦力的存在有有利的一面也有不利的一面，體會事情的兩面性。同時(shí)體會靜摩擦力與相對運(yùn)動趨勢方向的關(guān)系。(3)視頻導(dǎo)入：觀看影片十面埋伏片段導(dǎo)入新課。播放電影十面埋伏中的一個(gè)精彩片斷，主人公小妹受到官兵追殺，在一片茂密的竹林中發(fā)生了一場大戰(zhàn)。提出問題：分別展示影片中的四幅場景圖，思考：(1)小妹為什么能夠靜跨在兩根竹子間而不滑下？(2)尖竹竿為什么穿破竹竿后最終會停下來？(3)追兵為什么能從竹竿上安全滑下？(4)追兵靠什么力爬上竹頂？(特別指出人手相對竿是靜止的)對比觀察下面四幅圖，把觀察結(jié)果填入下面表格學(xué)生對比四幅圖，找出產(chǎn)生摩擦力的異同點(diǎn)，填入表格并從中分析：(1)得出摩擦力的概念；(2)得出物體受到摩擦力的條件，學(xué)生通過體驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證摩擦力產(chǎn)生的條件；(3)歸納出兩種不同類型的摩擦力。注意引導(dǎo)學(xué)生分析如何區(qū)別這兩種不同的摩擦力的關(guān)鍵不在物體是運(yùn)動還是靜止，而是物體間是否有相對運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢。(學(xué)生討論得出辨別方法)推進(jìn)新課1滑動摩擦力的概念我們先來做幾個(gè)小實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)一下摩擦力。實(shí)驗(yàn)1：讓小車從斜面上滑下，滑到光滑的水平地面上。觀察到的現(xiàn)象：小車會一直運(yùn)動到很遠(yuǎn)。點(diǎn)撥小車在運(yùn)動過程中受到阻力相當(dāng)小。實(shí)驗(yàn)2：在光滑水平面上鋪放一條毛巾，再讓小車從斜面上滑下。觀察到的現(xiàn)象：小車在水平鋪放的毛巾上慢慢停下來。點(diǎn)撥小車在運(yùn)動過程中受到毛巾對它的阻礙作用，也就是摩擦力的作用。實(shí)驗(yàn)3：將小車單獨(dú)放在水平毛巾上，施加一水平力使小車開始運(yùn)動后，立即撤去水平力。觀察到的現(xiàn)象：小車慢慢停下。點(diǎn)撥小車在運(yùn)動過程中同樣受到毛巾對它的阻礙作用。實(shí)驗(yàn)4：將小車單獨(dú)放置在水平毛巾上，不施加水平力。觀察到的現(xiàn)象：小車始終靜止。點(diǎn)撥小車在水平方向上沒有受到任何外力的作用，它的狀態(tài)不會改變，因此保持靜止。實(shí)驗(yàn)5：用一個(gè)大小等于小車的重力的向上的力，拉著小車，使小車在水平毛巾上以某一速度運(yùn)動。觀察到的現(xiàn)象：小車會一直運(yùn)動下去。點(diǎn)撥由于小車在豎直方向上受到的重力和向上拉的力大小相等，方向相反，二力平衡。在水平方向上小車的運(yùn)動不會受到任何的阻礙作用，因此小車的運(yùn)動狀態(tài)將不會改變，會一直運(yùn)動下去。學(xué)生討論總結(jié)總結(jié)以上實(shí)驗(yàn)，得出：小車在水平面滑動時(shí)，如果受到阻礙它相對水平面運(yùn)動的作用時(shí)，它就會停下來，反之小車的狀態(tài)不會改變。歸納總結(jié)(1)當(dāng)一個(gè)物體跟另一物體有相對滑動時(shí)，在它們的接觸面上產(chǎn)生的摩擦力，這個(gè)力就叫做滑動摩擦力。(2)滑動摩擦力的產(chǎn)生條件：兩物體直接接觸且接觸面粗糙。兩物體間存在相互作用的彈力即正壓力。兩物體接觸面之間有相對滑動。(3)滑動摩擦力的方向總是跟接觸面相切，且跟物體相對運(yùn)動的方向相反。特別提醒所謂“相對運(yùn)動”是指相互接觸的物體，而不是指相對于別的物體(如水平地面)。應(yīng)注意區(qū)分“相對運(yùn)動”與“運(yùn)動”的差別。2探究滑動摩擦力大小的規(guī)律提出問題滑動摩擦力的大小究竟與哪些因素有關(guān)呢？能否設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證你的設(shè)想？猜想與假設(shè)可能與正壓力、接觸面的粗糙程度、接觸面積、物體速度等因素有關(guān)。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生制訂探究實(shí)驗(yàn)方案。在學(xué)生實(shí)驗(yàn)的過程中，巡視各實(shí)驗(yàn)小組，幫助學(xué)生解決實(shí)驗(yàn)中遇到的問題，解答疑難，提供相關(guān)服務(wù)。參考方案一：實(shí)驗(yàn)1：先用彈簧秤拉著長方體木塊a如圖甲運(yùn)動，再用彈簧秤拉長方體木塊a如圖乙運(yùn)動(兩次都做勻速運(yùn)動或緩慢運(yùn)動)。觀察到的現(xiàn)象：彈簧秤的示數(shù)相同。點(diǎn)撥物體和接觸面的接觸面積不同。結(jié)論分析滑動摩擦力的大小與接觸面積大小無關(guān)。實(shí)驗(yàn)2：分別用丙圖和丁圖做實(shí)驗(yàn)。觀察到的現(xiàn)象：丙圖中彈簧秤的示數(shù)比丁圖中彈簧秤的示數(shù)小。點(diǎn)撥兩種情況下接觸面的粗糙程度不同。結(jié)論分析滑動摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度有關(guān)。實(shí)驗(yàn)3：分別在小車上加數(shù)量不同的砝碼在桌面上做勻速運(yùn)動。觀察到的現(xiàn)象：所加砝碼越多，彈簧秤的示數(shù)越大。點(diǎn)撥物體對地面的壓力不同。結(jié)論分析滑動摩擦力的大小與壓力有關(guān)。參考方案二：實(shí)驗(yàn)1：如圖所示，在托盤里放上適當(dāng)?shù)闹匚颾，使物塊a的木質(zhì)面與木板表面接觸，要使物塊a在木板表面勻速滑動，物塊a受到的滑動摩擦力等于重物b的重力(mbma)。再將物塊a的木質(zhì)側(cè)面與木塊接觸，在不改變托盤內(nèi)重物的情況下，使物塊a仍保持勻速滑動。點(diǎn)撥物塊a仍保持勻速滑動，表明所受滑動摩擦力不變。結(jié)論分析滑動摩擦力的大小與接觸面積無關(guān)。實(shí)驗(yàn)2：在上圖所示實(shí)驗(yàn)中，使物塊a的橡皮面與木板接觸，使物塊a勻速運(yùn)動。點(diǎn)撥要使物塊a勻速運(yùn)動，必須增加托盤中重物b的重力，同時(shí)也表明物塊a所受的滑動摩擦力增大。結(jié)論分析滑動摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度有關(guān)。實(shí)驗(yàn)3：在如圖所示的實(shí)驗(yàn)中，使物塊a的木質(zhì)面與木板表面接觸，再在物塊a上放置與a質(zhì)量相等的砝碼，使物塊a對木板的壓力加倍，使物塊a勻速滑動。點(diǎn)撥為使物塊a勻速滑動，托盤內(nèi)重物重力也必須加倍，即物塊受到的滑動摩擦力加倍。結(jié)論分析滑動摩擦力的大小與壓力成正比。參考方案三：讓學(xué)生判斷哪個(gè)方案更好，并說明理由。組織學(xué)生小組討論，設(shè)計(jì)出他們認(rèn)為合理的方案，教師引導(dǎo)學(xué)生分析該方案的優(yōu)缺點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)步驟如下：第一，彈簧測力計(jì)的一端固定，另一端掛在木塊上。采用外力拉動長木板，使木塊和木板之間發(fā)生相對運(yùn)動，并記錄彈簧測力計(jì)的示數(shù)。第二，在木塊上加放一個(gè)鉤碼，采用外力拉動長木板，使木塊和木板之間發(fā)生相對運(yùn)動，并記錄彈簧測力計(jì)的示數(shù)。第三，取下鉤碼，將木塊上訂有毛巾的表面翻轉(zhuǎn)過來，使其粗糙的一面和木板接觸，采用外力拉動長木板，使木塊和木板之間發(fā)生相對運(yùn)動，并記錄彈簧測力計(jì)的示數(shù)。第四，將木塊換另一個(gè)表面，由平放改為側(cè)放，采用外力拉動長木板，使木塊和木板之間發(fā)生相對運(yùn)動，并記錄彈簧測力計(jì)的示數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：由(1)(2)兩步驟可以得出，在接觸面粗糙程度一定的情況下，滑動摩擦力的大小與壓力的大小有關(guān)；由(1)(3)兩步驟可以得出，在壓力一定的情況下，滑動摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度有關(guān)；由(1)(4)兩步驟可以得出，滑動摩擦力的大小與接觸面的大小無關(guān)。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和收集數(shù)據(jù)參照以上實(shí)驗(yàn)方案，可以用表格的形式記錄在不同壓力下物體勻速運(yùn)動的拉力大小，而在水平面勻速運(yùn)動時(shí)，物體對地面的壓力大小等于物體的重力，所以要測量木塊及砝碼的重力從而得到木塊對地面的正壓力。記錄表格如下：次數(shù)12345壓力/n拉力/n摩擦力/n數(shù)據(jù)處理可以作出摩擦力隨壓力變化的圖像，如f-n，f-n2，f-n3或f-n1分析與論證滑動摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度和物體受到的正壓力有關(guān)，并且在接觸面情況一定的情況下，正壓力越大，滑動摩擦力越大，成正比關(guān)系。歸納總結(jié)精確的實(shí)驗(yàn)表明：滑動摩擦力跟正壓力成正比，即fn，f為滑動摩擦力的大小，n為正壓力，為動摩擦因數(shù)。其中的數(shù)值與相互接觸的材料、接觸面的粗糙程度有關(guān)，沒有單位。例1鋼與冰之間的動摩擦因數(shù)為0.02，鋼與草地之間的動摩擦因數(shù)約為0.5，穿著鋼制滑板的人連同滑板的總質(zhì)量為70 kg，他在水平冰道上和水平草地上滑行時(shí)，受到的滑動摩擦力分別是多少？由此說明速滑場地為何選擇雪地而不選草地。解析：人與滑板在水平冰道和草地上滑行時(shí)，對冰道和草地的壓力大小等于人與滑板的總重力g。即ng709.8 n686 n在冰道上受滑動摩擦力f11 n0.02686 n13.72 n在草地上受滑動摩擦力f22 n0.5686 n343 n計(jì)算可知：f2f1在草地上滑行時(shí)摩擦力太大，速滑比賽失去意義。答案：13.72 n 343 n對滑動摩擦力的理解：(1)物體之間有相對滑動，只是產(chǎn)生滑動摩擦力的必要條件?！盎粔骸钡那闆r下沒有滑動摩擦力產(chǎn)生。(2)滑動摩擦力的方向與物體間相對運(yùn)動的方向相反，但與運(yùn)動方向可以相同、相反或成一定角度。(3)滑動摩擦力的作用效果總是阻礙物體間的相對運(yùn)動，并非阻礙物體的運(yùn)動，對物體來說，滑動摩擦力可以是阻力，也可以是動力。(4)滑動摩擦力發(fā)生在相對滑動的物體之間，但靜止物體也可以受滑動摩擦力作用，如物體在靜止的桌面上相對滑動，物體受滑動摩擦力，而桌面也受到物體施加的滑動摩擦力作用。3靜摩擦力(一)靜摩擦力的概念兩物體間的滑動摩擦力發(fā)生在二者有相對運(yùn)動時(shí)，但是當(dāng)二者之間沒有相對運(yùn)動的時(shí)候，物體間就沒有摩擦力了嗎？試對以下生活中的幾種情況進(jìn)行討論：情景再現(xiàn)(1)手握一杯水停在空中某處，杯子為何不豎直向下滑落？當(dāng)杯子周身涂滿油時(shí)，卻不易握住，如何解釋？(2)某同學(xué)用不太大的水平力推講桌，桌子沒有動，當(dāng)水平推力大到一定程度時(shí)，桌子動了，你能解釋嗎？(3)工廠里用皮帶傳輸機(jī)把貨物從低處送往高處，為何貨物隨皮帶一起做勻速運(yùn)動，卻不掉下？答案：見解析解析：(1)杯子在豎直方向受到重力作用，有往下掉的趨勢，要使杯子靜止，由二力平衡條件知，在豎直方向應(yīng)該有一個(gè)與重力大小相等、方向相反的力存在，這個(gè)力就是靜摩擦力。(2)桌子靜止在水平地面上，用力推時(shí)，桌子有向前運(yùn)動的趨勢，但是桌子沒有動，根據(jù)二力平衡條件，在水平面上還應(yīng)該有個(gè)力與推力平衡，這就是地面施加給桌子的靜摩擦力。當(dāng)推力大到一定程度時(shí)，推力大于靜摩擦力，于是桌子動了。(3)貨物隨皮帶一起做勻速運(yùn)動，貨物相對于皮帶有沿傾斜方向向下運(yùn)動的趨勢，所以貨物應(yīng)受到沿傾斜方向向上的靜摩擦力。歸納總結(jié)(1)靜摩擦力的概念：兩個(gè)相互接觸而保持相對靜止的物體，當(dāng)它們之間存在相對滑動趨勢時(shí)，在它們的接觸面上會產(chǎn)生阻礙物體間相對滑動的力，這種力叫靜摩擦力。(2)靜摩擦力的產(chǎn)生條件：兩物體間相互接觸且接觸面不光滑；物體間有相對運(yùn)動的趨勢；兩物體間應(yīng)該相互擠壓即有彈力存在。特別提醒靜摩擦力存在于相對靜止的物體間，但并非兩個(gè)相對靜止的物體之間就一定有靜摩擦力，有無靜摩擦力還要看有無相對運(yùn)動趨勢。應(yīng)注意區(qū)分“相對靜止”與“靜止”的差別。靜摩擦力阻礙相對運(yùn)動的趨勢，但不一定阻礙運(yùn)動。(二)實(shí)驗(yàn)探究靜摩擦力的大小(1)用彈簧測力計(jì)水平拉靜止在水平桌面上的木塊，逐漸增大拉力，直到木塊運(yùn)動為止。觀察在此過程中彈簧測力計(jì)的示數(shù)變化，并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表格中。(2)在木塊上增加砝碼，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)次數(shù)木塊運(yùn)動情況木塊(或含砝碼)的重力g彈簧測力計(jì)示數(shù)f12學(xué)生活動：學(xué)生根據(jù)具體的情景進(jìn)行分析，從而得出實(shí)驗(yàn)探究的一些定性的理論分析拓展。結(jié)論分析靜摩擦力隨外力的增大而增大，靜摩擦力的大小是由外部因素決定的。當(dāng)拉力增大到某一值時(shí)，物體就要滑動，此時(shí)靜摩擦力達(dá)到極限值(最大)，叫最大靜摩擦力?？梢婌o摩擦力的大小在一個(gè)范圍內(nèi)：0ffmax。(三)靜摩擦力方向的判定通過毛刷實(shí)驗(yàn)感受靜摩擦力的方向：實(shí)驗(yàn)1：毛刷放置在水平桌面上，輕輕向右用力拉動毛刷，仍使毛刷靜止。觀察到的現(xiàn)象：刷毛向左彎曲，拉力f增大，毛的形變加劇。點(diǎn)撥從毛的偏轉(zhuǎn)方向可以顯示出毛刷受到的靜摩擦力方向向左。當(dāng)外力增大時(shí)，靜摩擦力也增大。實(shí)驗(yàn)2：將固定在a木塊下表面的毛刷放置在平板毛刷上，再將毛刷固定在b木塊的下表面放置在a木塊另一側(cè)的毛刷上，向右拉動a木塊。觀察到的現(xiàn)象：a下端的刷毛向左彎曲，上端沒有彎曲。點(diǎn)撥從毛刷的變形可以顯示出a木塊下側(cè)受到的靜摩擦力向左，平板受到的靜摩擦力向右，a、b之間不存在靜摩擦力。實(shí)驗(yàn)3：在實(shí)驗(yàn)2中向右拉動b木塊。觀察到的現(xiàn)象：兩部分刷毛都向左彎曲，用力越大，彎曲越厲害。點(diǎn)撥從毛刷的形變方向看出b受到a向左的靜摩擦力，a上側(cè)受到b向右的靜摩擦力，a下側(cè)受到平板向左的靜摩擦力，同時(shí)平板受到a向右的靜摩擦力。結(jié)論分析靜摩擦力的方向總是沿接觸面的切線方向，跟物體間相對滑動趨勢的方向相反。特別提醒(1)“相對運(yùn)動趨勢的方向”的理解：“相對”指的是兩相互接觸的物體。兩個(gè)物體雖然保持相同的運(yùn)動狀態(tài)，但假若它們之間沒有靜摩擦力的話，就不會有相同的運(yùn)動狀態(tài)了。(2)對物體相對運(yùn)動趨勢的判斷，一般采用化“靜”為“動”的方法，即假設(shè)研究對象與被接觸物體之間光滑，若它們之間發(fā)生相對滑動，則其相對滑動方向便是原先相對運(yùn)動趨勢方向；若它們之間不發(fā)生相對滑動，則說明它們之間原先并無相對運(yùn)動趨勢。例2物體相對于傳送帶處于靜止?fàn)顟B(tài)，判斷下列傳送帶上物體有無靜摩擦力以及其方向。答案：(1)無摩擦力 (2)有靜摩擦力，沿斜面向上 (3)有靜摩擦力，沿斜面向上(四)摩擦力的應(yīng)用與危害在生活中，有時(shí)我們需要加大物體之間的摩擦力，有時(shí)又需要減小物體之間的摩擦力。比如可加大物體表面的粗糙程度，可以增大物體之間的摩擦力。相反，使物體之間的接觸面更光滑，可以減小物體之間的摩擦力。在相同的條件下，物體之間的滾動摩擦要小于滑動摩擦。因此，生產(chǎn)中常使用滾珠軸承，以減小物體之間的摩擦。不同材料之間的動摩擦因數(shù)不同。因此，可通過改變相互接觸的材料，增大或者減小物體之間的摩擦力。例3下列關(guān)于物體受靜摩擦力作用的敘述中，正確的是( )。a靜摩擦力的方向一定與物體的運(yùn)動方向相反b靜摩擦力的方向不可能與物體的運(yùn)動方向相同c靜摩擦力的方向可能與物體的運(yùn)動方向垂直d靜止的物體所受的摩擦力一定為零解析：抓住靜摩擦力的方向與物體的運(yùn)動方向無關(guān)的特點(diǎn)，舉出反例說明。選項(xiàng)a、b：加速啟動的平板車上與車相對靜止的物體。選項(xiàng)c：隨轉(zhuǎn)盤一起勻速轉(zhuǎn)動的物體所受的靜摩擦力與運(yùn)動方向垂直。答案：c例4用一根長20 cm、勁度系數(shù)為k200 n/m的彈簧水平拉著放在水平桌面上質(zhì)量為1 kg的木塊，彈簧的長度逐漸伸長到22.4 cm時(shí)，木塊開始運(yùn)動，當(dāng)彈簧的長度為21.7 cm時(shí)，木塊在桌面上做勻速直線運(yùn)動。求木塊受到的最大靜摩擦力為多大？靜摩擦力的變化范圍怎樣？解析：物體在未滑動前，根據(jù)二力平衡條件可知，木塊受到桌面的彈力與物體的重力大小相等、方向相反，靜摩擦力與彈簧的拉力大小相等、方向相反，其受力情況如圖所示。木塊在剛滑動之前，受到摩擦力已達(dá)到最大值fmaxfk(x1x0)200(0.2240.20) n4.8 n木塊在未開始運(yùn)動之前，每個(gè)時(shí)刻木塊受到的靜摩擦力總是與彈簧的拉力大小相等、方向相反，可見木塊受到的靜摩擦力隨著彈簧的拉力增大而增大。其變化范圍是：04.8 n。答案：4.8 n 04.8 n33 摩擦力一、摩擦力二、靜摩擦力1產(chǎn)生條件：接觸面粗糙；存在正壓力；有相對運(yùn)動趨勢。2大?。?ffmax，與外力有關(guān)。3方向：與相對運(yùn)動趨勢方向相反。三、滑動摩擦力1產(chǎn)生條件：接觸面粗糙；存在正壓力；有相對運(yùn)動。2大?。篺n，與壓力和接觸面的粗糙程度有關(guān)。3方向：與相對運(yùn)動方向相反。教學(xué)反思摩擦力是學(xué)生日常生活中經(jīng)常遇到的一種力，利用日常生活中的具體事例來引入新課，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望，體現(xiàn)從生活走向物理。在摩擦力的定義中，“相對運(yùn)動”是學(xué)習(xí)的一個(gè)難點(diǎn)，本節(jié)課通過事例解決了這個(gè)問題，且讓學(xué)生知道什么時(shí)候有摩擦，什么時(shí)候沒有摩擦。在探究“影響滑動摩擦力大小的因素”時(shí)，安排了學(xué)生猜想、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)探究、合作交流等教學(xué)過程。學(xué)生非常歡迎這樣的課型，他們覺得既緊張又輕松。在認(rèn)真討論準(zhǔn)備的過程中，給了學(xué)生解放思想、發(fā)散思維、提高能力、展示特長的機(jī)會，有的學(xué)生甚至想到了用自己的鉛筆盒作為實(shí)驗(yàn)器材(通過放入東西的多少改變壓力)。其實(shí)，在此過程中有些組的方案經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)是不成功的，為此他們學(xué)會了如何評估他人和自己所做的工作；有些組做得非常成功，同學(xué)們心情激動，享受到成功的喜悅。他們對經(jīng)歷探究實(shí)踐所學(xué)到的東西刻骨銘心，同時(shí)還能體驗(yàn)到科學(xué)探索迂回曲折和知識的來之不易。通過實(shí)驗(yàn)得出摩擦力的有關(guān)知識后，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的知識去分析、解釋大量生活、生產(chǎn)中的摩擦現(xiàn)象，很好地體現(xiàn)了新課程“從生活走向物理，從物理走向社會”的理念。1關(guān)于摩擦力的有關(guān)說法，正確的是( )。a摩擦力的大小一定與接觸面上的壓力成正比b運(yùn)動物體受到的摩擦力一定等于fnc在水平面上的物體受到的摩擦力一定與該物體的重力大小成正比d以上說法都不正確解析：抓住靜摩擦力和滑動摩擦力的不同，以及靜摩擦力大小的計(jì)算特點(diǎn)。滑動摩擦力和正壓力成正比，可以用fn來計(jì)算，但靜摩擦力的大小與正壓力無關(guān)，由外力決定。最大靜摩擦力和物體所受的正壓力成正比。答案：d2關(guān)于動摩擦因數(shù)，下列說法正確的是( )。a兩接觸面間壓力越大，動摩擦因數(shù)越大b兩物體間滑動摩擦力越大，動摩擦因數(shù)越大c兩物體間的動摩擦因數(shù)與動摩擦力成正比，與兩物體間的壓力成反比d兩物體間的動摩擦因數(shù)是由兩物體的材料和接觸面的粗糙程度等決定的，與動摩擦力和正壓力無關(guān)解析：動摩擦因數(shù)由兩物體本身決定，與外界因素?zé)o關(guān)。答案：d3在日常生活中，我們有這樣的生活常識，用手握瓶，將瓶提起，瓶越重，越要用力握緊瓶，這樣是為了( )。a增加對瓶的靜摩擦力b增加對瓶的壓力c增加手瓶間的動摩擦因數(shù)d增加手瓶間的最大靜摩擦力解析：靜摩擦力與壓力無關(guān)，與沿接觸面方向上其他力及物體運(yùn)動狀態(tài)有關(guān)，最大靜摩擦力在接觸面情況一定的條件下與壓力成正比。答案：bd摩擦的機(jī)理摩擦機(jī)理的本質(zhì)是能量損耗的機(jī)理，因而問題歸結(jié)為接觸面怎樣造成能量的損耗。物體表面雖然經(jīng)過加工，但還是凹凸不平的，即使進(jìn)行過精加工(如研磨)，表面凹凸相關(guān)仍有104 mm的數(shù)量級。表面上獨(dú)立的凸出單體，即使固體表面很干凈，事實(shí)上也是由各種物質(zhì)的薄膜覆蓋著的(最外面是普通臟污的膜，里面是吸附分子膜，再里面是金屬氧化膜，最里面是加工變質(zhì)膜)。普通臟污物質(zhì)包括手指的油污或灰塵等，吸附分子膜中來自大氣中的吸附層；金屬氧化膜是金屬表面與空氣中的氧化合而形成的；加工變質(zhì)層是指因車削或研磨而使金屬的晶粒變得細(xì)微，通常成為比基體更硬的薄層。再來看一下材料的性能。在材料實(shí)驗(yàn)機(jī)上對金屬桿做拉伸試驗(yàn)，可看出開始施加外力時(shí)，桿件發(fā)生拉伸變形。隨著外力的增大，形變也增大，只要不超過材料的彈性限度，去掉外力后桿件仍能恢復(fù)原來的形狀。超過彈性限度，桿件就發(fā)生塑性形變，出現(xiàn)流動現(xiàn)象，這時(shí)即使取掉外力，桿件也不能恢復(fù)原狀，產(chǎn)生流動的最小拉力，叫屈服極限，這是一般材料的強(qiáng)度條件?，F(xiàn)在在上述概念的基礎(chǔ)上探究干摩擦的機(jī)理。以金屬對金屬無潤滑表面間的相對滑動為例。由于表面的凹凸不平，兩個(gè)面接觸時(shí)，就像把兩大山脈倒扣在一起一樣，實(shí)際的接觸為點(diǎn)接觸，這也是一般情況下摩擦力與表觀接觸面積無關(guān)的原因，當(dāng)加載荷時(shí)，兩面之間產(chǎn)生正壓力，由于實(shí)際接觸面積極小，接觸點(diǎn)處的壓強(qiáng)大大超過材料的屈服極限，因而在接觸點(diǎn)處發(fā)生了塑性形變，使實(shí)際接觸面積迅速增大，直到能夠支承所加載荷為止。在這些微凸體接觸處發(fā)生塑性形變，實(shí)際上使兩面在這些局部區(qū)域發(fā)生了焊合。當(dāng)施加一切向力時(shí)，只有這些焊合點(diǎn)被剪切斷裂，表面間才會發(fā)生相對滑動，所以這時(shí)的摩擦力是界面處的剪切力，它等于焊合點(diǎn)處的平均剪切強(qiáng)度與實(shí)際接觸面積的乘積。這個(gè)摩擦力是界面處產(chǎn)生摩擦力的黏附分量。值得注意的是，由于焊合點(diǎn)處的剪切強(qiáng)度有時(shí)大于兩種金屬中較軟金屬的剪切強(qiáng)度，所以剪切斷裂有可能發(fā)生在較軟金屬內(nèi)部，而不是在焊合界面處。從微觀來看，將兩種干凈的金屬表面壓合時(shí)，一個(gè)表面上的原子趨近于另一個(gè)表面上的原子，直至如同金屬體內(nèi)的原子那樣接近為止。正是這種原子間、分子間的引力