高中生生涯與學(xué)科融合規(guī)劃教育 片段課 物理必修一《摩擦力和阻力》

《摩擦力和阻力》把手按在桌面上下壓，你能感受到彈力，用力向前滑動(dòng)，手有什么感覺(jué)？手感受到一種阻礙手掌運(yùn)動(dòng)的力，這種力就是摩擦力一、摩擦力1、定義：兩個(gè)相互接觸的物體，當(dāng)它們發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)，就會(huì)在接觸面上產(chǎn)生阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力，這種力就叫作摩擦力。2、摩擦力的分類摩擦力可分為：滑動(dòng)摩擦力、靜摩擦力如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)定量研究滑動(dòng)摩擦力與壓力關(guān)系呢？2如何搭建實(shí)驗(yàn)裝置？13需要測(cè)量哪些物理量？4如何測(cè)量這些物理量？如何處理數(shù)據(jù)？5選擇什么樣的物體作為研究對(duì)象?設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)研究對(duì)象在木板上運(yùn)動(dòng)的木塊需要測(cè)量壓力、滑動(dòng)摩擦力測(cè)量方法實(shí)驗(yàn)裝置數(shù)據(jù)處理根據(jù)數(shù)據(jù)作Ff

-F壓圖像分析實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)FNmgFFfFN=mg=

F

壓壓力的大小勻速運(yùn)動(dòng)：F=Ff滑動(dòng)摩擦力的大小通過(guò)增減鉤碼改變接觸面間的壓力滑動(dòng)摩擦力的大小跟壓力的大小成正比

即：Ff

＝μF

壓

μ是比例系數(shù)，叫作動(dòng)摩擦因數(shù)。實(shí)驗(yàn)表明，不同材料的接觸面所得的比例系數(shù)不同，所以它的值跟接觸面有關(guān)，接觸面材料不同、粗糙程度不同，動(dòng)摩擦因數(shù)也不同。實(shí)驗(yàn)結(jié)論幾種材料間的動(dòng)摩擦因數(shù)例題：在我國(guó)東北寒冷的冬季，有些地方用雪橇作為運(yùn)輸工具。一個(gè)有鋼制滑板的雪橇，連同車(chē)上木料的總質(zhì)量為4.9×103kg。在水平的冰道上，馬要在水平方向用多大的力，才能夠拉著雪橇勻速前進(jìn)？

g取10N/kg。例題10手握啤酒瓶，酒瓶能保持靜止?fàn)顟B(tài)，分析原因：用力水平推木箱，但沒(méi)有推動(dòng)，分析原因：靜摩擦力相互作用的物體處于相對(duì)靜止時(shí)，是不是也可能存在摩擦力？1、實(shí)驗(yàn)器材木塊、長(zhǎng)木板、彈簧測(cè)力計(jì)2、實(shí)驗(yàn)步驟①把木塊放在水平長(zhǎng)木板上，用彈簧測(cè)力計(jì)沿水平方向拉木塊。測(cè)量靜摩擦力的實(shí)驗(yàn)裝置演示：靜摩擦力的大小隨拉力的變化②逐漸增大拉力F，在增大到一定值之前，木塊不會(huì)運(yùn)動(dòng)，觀察彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，此種情況下靜摩擦力等于拉力。③繼續(xù)用力，當(dāng)拉力達(dá)到某一數(shù)值時(shí)木塊開(kāi)始移動(dòng)，觀察彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)有什么變化？④用力傳感器代替彈簧測(cè)力計(jì)做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，能夠在計(jì)算機(jī)屏幕上直接得到拉力隨時(shí)間變化的F-t圖像。實(shí)驗(yàn)結(jié)論最大靜摩擦力略大于滑動(dòng)摩擦力滑動(dòng)摩擦力靜摩擦力0<F≤

Fmax科學(xué)漫步流體的阻力實(shí)驗(yàn)探究：空氣阻力與物體形狀以及表面積大小的關(guān)系實(shí)驗(yàn)器材：吹風(fēng)機(jī)、力傳感器、懸掛支架、砝碼、面積不同的砝碼盤(pán)、兩端開(kāi)口的塑料桶實(shí)驗(yàn)原理：利用吹風(fēng)機(jī)和兩端開(kāi)口的塑料桶模擬風(fēng)洞、利用力傳感器的讀數(shù)變化探究流動(dòng)氣體對(duì)物體的作用力與物體的形狀以及面積大小之間的關(guān)系。將塑料砝碼盤(pán)分別按照?qǐng)D1和圖2方式放置在懸掛支架上，利用吹風(fēng)機(jī)在砝碼盤(pán)下方吹氣，觀察在氣流作用下力傳感器的變化情況。圖1圖2實(shí)驗(yàn)結(jié)論：圖1氣流對(duì)砝碼盤(pán)的作用力較大，根據(jù)運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性，這種形狀的物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的阻力較大。圖2氣流對(duì)砝碼盤(pán)的作用力較小，根據(jù)運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性，這種形狀的物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的阻力較小。說(shuō)明空氣阻力的大小與物體的形狀有關(guān)。實(shí)驗(yàn)探究：空氣阻力與物體形狀以及表面積大小的關(guān)系實(shí)驗(yàn)一:探究流動(dòng)氣體對(duì)物體的作用力與物體的形狀的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)探究：空氣阻力與物體形狀以及表面積大小的關(guān)系參照之前圖2實(shí)驗(yàn)，更換一個(gè)比圖2大的塑料砝碼盤(pán)，放置在懸掛支架上，如圖3。利用吹風(fēng)機(jī)在砝碼盤(pán)下方吹氣，觀察在氣流作用下力傳感器的變化情況。

圖2圖3實(shí)驗(yàn)二：探究流動(dòng)氣體對(duì)物體的作用力與物體的面積大小的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：圖2氣流對(duì)砝碼盤(pán)的作用力較小。圖3氣流對(duì)砝碼盤(pán)的作用力較大，說(shuō)明氣流對(duì)表面積大的物體作用力更大。根據(jù)運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性，表面積大的物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的阻力較大。風(fēng)在圖2和圖3實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,將吹風(fēng)機(jī)的風(fēng)力由I級(jí)變?yōu)镮I級(jí)，通過(guò)觀察在氣流作用下力傳感器的變化情況來(lái)探究風(fēng)速對(duì)空氣阻力的影響。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：說(shuō)明物體和氣體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度對(duì)空氣阻力的大小有影響。相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度越

大，空氣阻力越大。風(fēng)實(shí)驗(yàn)探究：空氣阻力與相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度大小的關(guān)系實(shí)驗(yàn)三：探究物體和氣體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度與空氣阻力的大小的關(guān)系職業(yè)鏈接——交通設(shè)計(jì)工程師1、飛行器設(shè)計(jì)工程師我國(guó)正在向科技創(chuàng)新國(guó)家的路線發(fā)展，現(xiàn)在有許多飛機(jī)制造公司需要飛行器設(shè)計(jì)方面的人才，而且薪資很高。不僅中國(guó)需要，發(fā)達(dá)國(guó)家也需要。飛行器設(shè)計(jì)工程師是從事飛行器的設(shè)計(jì)、研究、開(kāi)發(fā)的高級(jí)技術(shù)人員。他們主要負(fù)責(zé)分析和解決飛行器設(shè)計(jì)過(guò)程中的實(shí)際問(wèn)題。工作內(nèi)容：參與飛行器產(chǎn)品研發(fā)的全過(guò)程，全面統(tǒng)籌飛行器產(chǎn)品及各部件的設(shè)計(jì)和制造；建立飛行器產(chǎn)品系統(tǒng)仿真數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行飛行器產(chǎn)品動(dòng)態(tài)過(guò)程仿真；分析飛行器產(chǎn)品性能，確定飛行器設(shè)計(jì)參數(shù)并撰寫(xiě)各種相關(guān)文檔；參與新型支線飛機(jī)的風(fēng)洞試驗(yàn)，進(jìn)行飛行器的氣動(dòng)分析與設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)并與用戶協(xié)調(diào)飛行器產(chǎn)品的測(cè)試方法，記錄測(cè)試過(guò)程，分析測(cè)試數(shù)據(jù)及結(jié)果；飛行器維護(hù)領(lǐng)域的技術(shù)開(kāi)發(fā)。工作相關(guān)知識(shí)技能：掌握數(shù)學(xué)、力學(xué)、機(jī)械學(xué)、材料科學(xué)、電工與電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)基本知識(shí)、飛行器工程基本理論和工程應(yīng)用等方面知識(shí)，能從事飛行器（包括航天器與運(yùn)載器）總體設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、飛機(jī)外形設(shè)計(jì)、飛機(jī)性能計(jì)算與分析、結(jié)構(gòu)受力與分析、飛機(jī)故障診斷及維修等。相關(guān)大學(xué)：工資薪酬:職業(yè)鏈接——交通設(shè)計(jì)工程師2、軌道車(chē)輛工程師《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》指出：推進(jìn)城市群都市圈交通一體化，加快城際鐵路、市域（郊）鐵路建設(shè)，構(gòu)建高速公路環(huán)線系統(tǒng)，有序推進(jìn)城市軌道交通發(fā)展。以城際鐵路和市域（郊）鐵路等軌道交通為骨干，打通各類“斷頭路”、“瓶頸路”，推動(dòng)市內(nèi)市外交通有效銜接和軌道交通“四網(wǎng)融合”，提高都市圈基礎(chǔ)設(shè)施連接性、貫通性。軌道車(chē)輛工程師是掌握城市軌道交通車(chē)輛結(jié)構(gòu)、原理等方面的基本知識(shí)和技能，能從事城市軌道交通車(chē)輛檢修、維護(hù)（或駕駛）的高級(jí)技術(shù)應(yīng)用性專門(mén)人才。軌道車(chē)輛工程師的工作相關(guān)知識(shí)技能包括：城市軌道交通概論、工程力學(xué)、工程制圖、城市軌道交通車(chē)輛結(jié)構(gòu)與原理、城市軌道交通車(chē)輛電傳動(dòng)、車(chē)輛制動(dòng)、城市軌道車(chē)輛檢測(cè)技術(shù)、車(chē)輛維修與工藝、電工實(shí)驗(yàn)、金工實(shí)習(xí)、車(chē)輛檢修（或駕駛）等。軌道車(chē)輛工程師這個(gè)行業(yè)的前景還是不錯(cuò)的，學(xué)生畢業(yè)后主要從事高速鐵路、地鐵、和城市軌道交通、廠礦企業(yè)鐵路等領(lǐng)域中信息和控制方面的研究、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、系統(tǒng)集成、施工和管理等工作?；揪褪氰F路局、地鐵輕軌等相關(guān)部門(mén)上班。工資薪酬:3、汽車(chē)工程師職業(yè)鏈接——交通設(shè)計(jì)工程師隨著生活水平的提高，汽車(chē)已經(jīng)成為身邊越來(lái)越普及的交通工具。產(chǎn)銷兩旺的局面帶動(dòng)了我國(guó)的汽車(chē)工業(yè)的快速發(fā)展，按人均汽車(chē)保有量來(lái)看我國(guó)只處于美日等發(fā)達(dá)國(guó)家五六十年代的水平，所以我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)在未來(lái)十到二十年仍有廣闊的發(fā)展空間，汽車(chē)工程師仍是一個(gè)熱門(mén)的就業(yè)去向。然而汽車(chē)業(yè)作為專業(yè)制造行業(yè)是分工非常細(xì)的一個(gè)行業(yè)。整車(chē)系統(tǒng)非常復(fù)雜，整個(gè)項(xiàng)目的周期又是非常長(zhǎng)的（新項(xiàng)目的周期大概是2-3年左右），不要說(shuō)整車(chē)或者發(fā)動(dòng)機(jī)，就是單單一個(gè)反光鏡也要經(jīng)過(guò)一群負(fù)責(zé)造型、材料、設(shè)計(jì)、工藝等方面的的工程師通力合作才能完成。所以大眾想象中的那種各領(lǐng)域兼修的汽車(chē)工程師在現(xiàn)代已經(jīng)不存在了，“汽車(chē)工程師”職位分工更細(xì)，更專。工資薪酬:

高校專業(yè)高中選考科目北北京航空航天大學(xué)飛行器設(shè)計(jì)與工程物理(1門(mén)科目考生必須選考方可報(bào)考)北京理工大學(xué)飛行器設(shè)計(jì)與工程物理(1門(mén)科目考生必須選考方可報(bào)考)北京交通大學(xué)車(chē)輛工程物理(1門(mén)科目考生必須選考方可報(bào)考)西南交通大學(xué)交通工程物理(1