全國初中物理教師賽課一等獎八年級全一冊滬科版《探究：滑動摩擦力大小與哪里因素有關(guān)》教學(xué)設(shè)計

第六章熟悉而陌生的力第四節(jié)探究：滑動摩擦力大小與哪些因素有關(guān)教學(xué)目標(biāo)1.認(rèn)識摩擦力，了解滑動摩擦力和靜摩擦力，重點掌握滑動摩擦力.2.通過實驗探究知道滑動摩擦力與哪些因素有關(guān).3.掌握增大摩擦和減小摩擦的方法.教學(xué)重難點重點：摩擦力的概念；探究影響滑動摩擦力大小的因素.難點：探究影響滑動摩擦力大小的因素.教學(xué)過程一、新課導(dǎo)入教師：請兩位同學(xué)上來幫忙.這里有兩雙筷子，其中一雙筷子前端蘸有洗潔精，請兩位同學(xué)各自挑選一雙筷子把桌面上的橡皮夾起來.實驗現(xiàn)象：沒有蘸洗潔精的筷子很輕松地就將橡皮夾起來了；蘸有洗潔精的筷子很難將橡皮夾起來.教師引導(dǎo)學(xué)生思考為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象.學(xué)生：因為蘸有洗潔精的筷子太滑，摩擦太小.教師：我們騎自行車時，停止用力蹬車，最后車子會慢慢停下來，為什么？學(xué)生：受到摩擦阻力作用.教師：好，我們現(xiàn)在就來研究關(guān)于摩擦力的問題.二、新知探究（一）滑動摩擦力教師：請同學(xué)們雙手掌心相對，一起來動手做幾個實驗：實驗1：雙手并攏，用其中一只手推或拉，使其中一只手在另一只手掌上運動，感受有沒有一個阻礙手運動的力；實驗2：雙手并攏，保持雙手不動，也不用力推或拉，感受有沒有一個阻礙手運動的力；實驗3：雙手并攏，使雙手做相向運動，感受有沒有一個阻礙手運動的力；實驗4：雙手并攏，保持雙手同時向上、向下運動，感受有沒有一個阻礙手運動的力.教師組織學(xué)生根據(jù)實驗討論下面幾個問題：（1）摩擦力產(chǎn)生的條件是什么？（2）摩擦力的作用點在哪？（3）摩擦力的方向如何？（4）摩擦力的作用是什么？學(xué)生：（1）摩擦力產(chǎn)生的條件：一是兩個物體相互接觸且有壓力；二是兩個物體發(fā)生相對運動.（2）摩擦力的作用點：在接觸面上.（3）摩擦力的方向：與相對運動的方向相反.（4）摩擦力的作用：阻礙物體的相對運動.教師引導(dǎo)學(xué)生分析，使學(xué)生明白：摩擦力有時起推動作用，有時起阻礙作用.教師用多媒體播放課件“摩擦力的產(chǎn)生和種類”，并針對性地講解.摩擦力的產(chǎn)生和種類（多媒體課件）（1）摩擦力產(chǎn)生的條件：①兩個物體相互接觸且有壓力.②接觸面粗糙.③兩物體間有相對運動或存在相對運動的趨勢.（2）摩擦力的種類：①滑動摩擦力：兩個相互接觸的物體，當(dāng)它們相對滑動時，在接觸面上會產(chǎn)生一種阻礙相對運動的力，這種力叫做滑動摩擦力，如：用鉛筆寫字時，筆與紙張的摩擦屬于滑動摩擦.②滾動摩擦力：一個物體在另一個物體表面上滾動時產(chǎn)生的摩擦力叫滾動摩擦力.如：用圓珠筆寫字時，筆尖上的小圓珠與紙張的摩擦屬于滾動摩擦.③靜摩擦力：兩個相互接觸的物體，當(dāng)它們之間有相對運動的趨勢而又保持相對靜止時，在接觸面間產(chǎn)生的摩擦力叫靜摩擦力.靜摩擦力總與外力平衡，當(dāng)外力逐漸增大時，靜摩擦力也隨之增大.當(dāng)外力增大到某一程度，物體就會運動起來，此時的靜摩擦力是最大靜摩擦力.如：用力推一個物體而未推動，就是因為物體受到靜摩擦力的作用.板書（1）滑動摩擦力：兩個相互接觸的物體，當(dāng)它們相對滑動時，在接觸面上會產(chǎn)生一種阻礙相對運動的力，這種力叫做滑動摩擦力.（2）作用點：在接觸面上；方向：與相對運動方向相反.注意：摩擦力的方向總是與相對運動趨勢方向或相對運動的方向相反，但不一定是與物體運動的方向相反（“物體間相對運動”不等于“物體運動”）.（二）滑動摩擦力與哪些因素有關(guān)教師：同學(xué)們，生活中我們經(jīng)常遇到與摩擦有關(guān)的實例：百米賽跑時，運動員穿上釘鞋，而溜冰的運動員則穿上光滑的溜冰鞋；生銹的鐵鎖打不開，當(dāng)加了幾滴油后就可以打開了；人們搬運重石，在底下墊上圓木等等，請大家思考，摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)？（1）提出問題：滑動摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)？（2）猜想與假設(shè)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)的猜想，在學(xué)生說出他的猜想后，追問他“你為什么要這樣想呢？”學(xué)生討論后回答：1.滑動摩擦力的大小是否與壓力有關(guān)？2.是否與接觸面的粗糙程度有關(guān)？3.是否與接觸面積有關(guān)？4.是否與材料有關(guān)？5.是否和物體的運動方向有關(guān)？……教師：摩擦力產(chǎn)生的機(jī)理和制約因素都很復(fù)雜，對摩擦的研究已形成一門系統(tǒng)的學(xué)科“摩擦學(xué)”，其中一些問題至今仍在探索中.今天，我們只對四個猜想進(jìn)行實驗探究：1.滑動摩擦力的大小是否與壓力有關(guān)？2.是否與接觸面的粗糙程度有關(guān)？3.是否與接觸面積的大小有關(guān)？4.是否與物體運動的方向有關(guān)？我們將全班分為四個大組，每組用實驗探究一個猜想.（3）設(shè)計實驗與制訂計劃教師：在實驗桌上放著一些器材，同學(xué)們從中選取合適的器材設(shè)計一個實驗來研究你的猜想是不是正確的.請大家注意影響滑動摩擦力大小的因素可能不止一個，如果你是要研究壓力的變化對滑動摩擦力的影響，那我們應(yīng)如何設(shè)計實驗才能知道滑動摩擦力的變化是由這個因素引起的，而不是由其它因素引起的呢？學(xué)生討論后回答：讓這個因素不同，其他因素相同.教師總結(jié)：請大家特別注意如果一個物理量與多個因素有關(guān)，我們在研究某一個因素對該物理量的影響時，應(yīng)控制其它與該物理量有關(guān)的因素不變，這種研究問題的方法叫做“控制變量法”.教師：下面大家就根據(jù)我們的控制變量法設(shè)計實驗，過一會兒我找同學(xué)把你的設(shè)計思路說一說.學(xué)生思考后討論、交流；教師參加一個組的實驗設(shè)計.完成后找另一個組的同學(xué)說出他們的實驗設(shè)計，對學(xué)生進(jìn)行適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)和點撥.教師指出：同學(xué)們在實驗中要注意實驗器材的選擇，特別注意實驗時要水平勻速拉動彈簧測力計；只有在勻速拉動彈簧測力計時，彈簧測力計的示數(shù)才是木塊所受滑動摩擦力的大小.（4）進(jìn)行實驗與收集證據(jù)每個小組對其所選的猜想進(jìn)行實驗驗證.下面以驗證摩擦力大小與壓力的關(guān)系為例：小組討論得出不變因素為：接觸面的粗糙程度、運動方向、接觸面積的大小等，需要改變的因素是：壓力的大小，主要通過改變木塊上砝碼的數(shù)量.器材確定：一個彈簧測力計、四個砝碼、一個長方體木塊、一塊長木板.實驗步驟：將長木板置于水平桌面上，用彈簧測力計水平拉動長方體木塊在長木板上勻速滑行，記下測力計的示數(shù).在長方體木塊上放置不同數(shù)量砝碼重復(fù)上面步驟，并記錄相關(guān)數(shù)據(jù).（5）分析與論證分析數(shù)據(jù)，歸納結(jié)論：滑動摩擦力的大小與接觸面所受的壓力大小有關(guān).在其他條件不變時，壓力越大，滑動摩擦力越大.（6）評估、交流與合作討論反思實驗過程，總結(jié)注意事項和實驗方案的不足與改進(jìn)措施.（有時間可進(jìn)行改良后的重新實驗）實驗結(jié)束后，各組派代表上黑板填上實驗數(shù)據(jù)，并交流、討論，對結(jié)果進(jìn)行分析.教師引導(dǎo)各個小組一起歸納、總結(jié)，得出結(jié)論，并同時板書：（1）滑動摩擦力的大小跟作用在物體表面的壓力有關(guān).在其他條件不變時，表面受到的壓力越大，滑動摩擦力就越大.（2）滑動摩擦力的大小還跟接觸面的粗糙程度有關(guān).在其他條件不變時，接觸面越粗糙，滑動摩擦力就越大.（3）滑動摩擦力的大小與物體的運動速度和接觸面積無關(guān).（三）增大摩擦和減小摩擦教師指導(dǎo)學(xué)生閱讀課本P152~153頁“增大摩擦和減小摩擦”：（1）要求學(xué)生認(rèn)真閱讀教材，歸納出改變摩擦力的方法.（2）要求學(xué)生回顧課前看到的相關(guān)情景，說說人們是采用什么辦法來增大和減小摩擦的.（3）引導(dǎo)學(xué)生從生活中再舉出一些不同的例子.學(xué)生分析，教師得出結(jié)論（并同時板書）：（1）摩擦力有利也有弊，有利的摩擦我們要設(shè)法增大，有弊的摩擦要設(shè)法減小.（2）增大有益摩擦的方法：①增大物體間的壓力；②增大接觸面的粗糙程度；③用滑動摩擦來代替滾動摩擦.（3）減小有害摩擦的方法：①減小物體間的壓力；②減小接觸面的粗糙程度；③用滾動摩擦來代替滑動摩擦；④使兩個互相接觸的摩擦面彼此分離.說明：使接觸面分離的常見方式：①加潤滑油，加潤滑油可以在摩擦面間形成一層油膜，使摩擦面不接觸，運動部件只在油膜上滑過，大大減小了摩擦，如下圖所示；②利用壓縮氣體在摩擦面間形成一層氣墊，使摩擦面脫離接觸，可以使摩擦變得更小，如氣墊船；③利用磁懸浮使摩擦面脫離接觸，可以使摩擦大大減小，如磁懸浮列車.三、課堂小結(jié)四、課堂訓(xùn)練1.“毛筆書法”是我國特有的傳統(tǒng)文化藝術(shù).如圖所示，用毛筆書寫“杜”字的最后一筆時，筆尖受到（B）A．向右的滑動摩擦力 B．向左的滑動摩擦力C．向右的滾動摩擦力 D．向左的滾動摩擦力2.下列現(xiàn)象中，屬于滑動摩擦的是（A）A.剎車時，自行車車輪與閘皮間的摩擦B.在臺球桌上運動的小球與桌面的摩擦C.滑旱冰時，鞋底輪子與地面間的摩擦D.騎自行車前進(jìn)時，車輪與地面間的摩擦3.在各項體育競賽中，以下哪種做法不能增大摩擦力（D）A．舉重時搓鎂粉B．足球守門運動員選用防滑手套C．跑步使用釘鞋D．游泳時選用模仿鯊魚皮膚高科技泳衣4.為了探究“滑動摩擦力大小與什么因素有關(guān)”，小明設(shè)計了如圖所示的實驗，請你完成下列內(nèi)容.（1）將木塊放在水平木板上，用彈簧測力計必須沿水平方向拉動，使木塊做勻速直線運動，此時木塊受到的滑動摩擦力等于（選填“大于”“等于”或“小于”）彈簧測力計的示數(shù).（2）對比圖A、B兩次實驗，是為了探究滑動摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度的關(guān)系.在圖A中，若拉著木塊以比原來更大的速度做勻速直線運動，木塊所受摩擦力的大小將不變（選填“變大”“變小”或“不變”）.（3）在A、B、C三次實驗中，滑動摩擦力最小的是A（選填“A”“B”或“C”）實驗.（4）為了驗證滑動摩擦力的大小是否跟接觸面積有關(guān)，用如圖A、D所示的實驗進(jìn)行驗證，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：兩次實驗中，彈簧測力計的示數(shù)相同，可見，滑動摩擦力的大小與物體間接觸面積大小無關(guān).（5）實驗結(jié)束后，小明又對實驗裝置進(jìn)行了改進(jìn)，如圖E所示，實驗后發(fā)現(xiàn)效果更好，實驗中，小明（選填“需要”或“不需要”）勻速拉動長木板，此時，木塊受到的摩擦力為2.6N.6.4探究：滑動摩擦力大小與哪些因素有關(guān)同學(xué)們還記得為什么亞里士多德認(rèn)為物體的運動需要力來維持嗎？一、摩擦力汽車在斜面上可能存在哪些運動情況？都受到哪些力呢？對比手掌放在桌面上往后拖，你發(fā)現(xiàn)了什么？1.定義：兩個相互接觸的物體，當(dāng)它們發(fā)生相對運動時，就產(chǎn)生一種阻礙相對運動的力，這種力叫摩擦力。例題：假如沒有摩擦，下列現(xiàn)象不可能發(fā)生的是（）A．行駛中的自行車很難停下來B．手拿不住筆C．人可以在地面上行走如飛D．無法用筷子夾菜2.種類：動摩擦：①滑動摩擦；②滾動摩擦；靜摩擦1.下列屬于滾動摩擦的是（）A．擦黑板時，黑板擦與黑板間的摩擦。B．掃地時，掃帚與地面間的摩擦。C．溜旱冰時，鞋輪與地面間的摩擦。D．寫字時，鋼筆與紙間的摩擦。2.彈力是由于物體發(fā)生______形變而產(chǎn)生的力。用圓珠筆寫字時，筆尖與紙面之間的摩擦為______（后兩空選填“滑動”或“滾動”）摩擦；剎車時，自行車剎車片與車圈之間的摩擦為______摩擦。3.產(chǎn)生條件：①兩物體相互接觸；②相互擠壓；③發(fā)生相對運動或有相對運動趨勢；④接觸面粗糙。思考下列情況物體是否受到摩擦力的作用：4.方向：與相對運動方向或相對運動趨勢方向相反例題：作出圖中靜止于斜面上的木塊受到的力的示意圖。5.大?、贉y量滑動摩擦力大小的方法：實驗：用彈簧測力計拉物體做勻速直線運動，摩擦力的大小與彈簧測力計的讀數(shù)相等（控制變量法）；原理：二力平衡；（物體做勻速直線運動時，物體在水平方向的拉力和摩擦力是一對平衡力）②探究影響滑動摩擦力大小的因素：原理：二力平衡操作：用彈簧測力計拉著物塊在不同水平接觸面上做勻速直線運動，分別記錄下彈簧測力計的示數(shù)。在木塊上放置一個砝碼，再用彈簧測力計水平勻速拉動，幾下彈簧測力計的示數(shù)。統(tǒng)計數(shù)據(jù)與處理你發(fā)現(xiàn)了什么？結(jié)論：物體所受滑動摩擦力與壓力大小和接觸面粗糙程度有關(guān)。接觸面粗糙程度相同時，壓力越大，滑動摩擦力越大；壓力相同時，接觸面越粗糙，滑動摩擦力越大。探討：思考實驗的優(yōu)缺點，如何改進(jìn)能使實驗更加容易操作呢？例題：在“探究影響滑動摩擦力大小的因素”實驗中，小致用同一個木塊按照如圖所示的甲、乙、丙三種情況進(jìn)行實驗。(1)將木塊放在水平木板上，用彈簧測力計沿水平方向拉著做__________運動。對比甲、乙兩圖實驗，可探究滑動摩擦力的大小與__________的關(guān)系。(2)小致認(rèn)為，對比乙、丙兩圖實驗，也可探究滑動摩擦力大小與壓力大小的關(guān)系。經(jīng)討論，小組同學(xué)一致認(rèn)為小致的看法是錯誤的，理由是：____________________。(3)實驗中，木塊難以做到勻速直線運動，彈簧測力計讀數(shù)誤差較大，小組討論后又設(shè)計了如圖丁實驗方案。該方案中，_______（選填“需要”“不需要”）勻速拉動長木板。現(xiàn)用F＝5N水平拉力拉動木板，彈簧測力計示數(shù)為1.5N，此時木塊受到的滑動摩擦力為________N。6.應(yīng)用增大有益摩擦：增大壓力、增大接觸面粗糙程度減小有害摩擦：減小壓力、減小接觸面粗糙程度、使接觸面分離例題：1.下列做法可減小摩擦力的是（）A．輪胎表面有花紋B．給轉(zhuǎn)軸處加潤滑油C．剎車時用力捏閘D．輪胎緊套在鋼圈上2.以下實例中，為了增大摩擦的是（）A．車軸處的滾珠軸承B．行李箱下的小輪C．向車軸處加潤滑油D．鞋底的花紋二、受力分析步驟：重力→彈力→摩擦力（已知力先畫）在地球表面附近的一切物體都受到重力的作用根據(jù)彈力產(chǎn)生的條件來判斷是否受到彈力作用，也可以利用假設(shè)法。分析摩擦力時先判斷為哪一種摩擦力，在根據(jù)物體的運動狀態(tài)判斷摩擦力的大小和方向。注意：在觀察物體的運動狀態(tài)分析受力情況時，我們一般選取地面為參照物分析物體是否處于平衡狀態(tài)。方法：整體法相互接觸的兩個物體運動狀態(tài)相同時，可以將其作為一個整體，看成一個物體，用等效替代的思想去處理這個整體。（忽略內(nèi)力，使受力簡單）隔離法把物體分開一個一個去研究，按照力的分析順序，先畫已知力，后重力、彈力、摩擦力逐步分析，分析中要注意相互作用力的體現(xiàn)，明確研究對象與施力物體。大多數(shù)復(fù)雜題目的受力分析是結(jié)合兩種方法的，同時使用、相互結(jié)合可以使力的分析更加簡單。例題：如圖甲所示，完全相同的A、B兩物塊疊放在水平桌面上，用F1=25N的水平力作用在B物塊上，AB一起做勻速直線運動，此時B物塊受到的摩擦力為___________N，將F2=40N的水平力按如圖乙所示作用在物塊A上，它們一起做加速直線運動，則地面對A物塊的摩擦力為___________N。如圖所示，物體AB的重力均為10N，小華通過定滑輪用拉彈簧測力計，拉力F1大小為5N，物體A保持靜止，物體B在拉力F2作用下沿水平地面向左做勻速直線運動，且地面對B的摩擦力為7N，若不計彈簧測力計和繩子重力、忽略繩子和滑輪之間的摩擦則拉力F2=___________；若增大拉力F2，A與B之間的摩擦力將___________（選填“不變”“變大”或“變小”）傳送帶問題：分析物體在不同狀態(tài)下收到的摩擦力①物體剛放上去時②物體隨傳送帶一起運動時③傳送帶突然停止時摩擦力的圖像問題：①滑動摩擦力的大小如何找？②影響滑動摩擦力大小的因素有哪些？③如何找靜摩擦力的大小？課堂練習(xí)1.下列關(guān)于力的說法正確的是（）

①力不能離開物體而存在；②有受力物體時，一定有施力物體；③兩個物體只要相互接觸就一定產(chǎn)生力的作用；④兩個物體不接觸就不能產(chǎn)生力的作用；⑤物體形狀改變一定受到了力；⑥受到摩擦力的物體一定受到彈力A．①④⑥B．①③⑤⑥C．②④⑤D．①②⑤⑥2.關(guān)于摩擦力，下列說法正確的是（）A．摩擦力總是阻礙物體運動B．用手握住瓶子在空中靜止，握力越大，摩擦力越大C．生產(chǎn)生活中摩擦力并不總是有害的D．輪胎上有凹凸不平的花紋是為了減小摩擦3.如圖所示，雜技演員用力握住桿保持靜止。已知演員重500N，對桿的壓力為600N。下列說法正確的是（）A．演員受到的摩擦力大小為600NB．演員受到的摩擦力方向豎直向上C．若演員增大握桿的力，其受到的摩擦力將增大D．若演員沿桿勻速下滑，其受到的摩擦力將減小4.如圖所示，小明先后靜止在一條粗糙的繩子和一根光滑的桿上。通過受力分析，以下判斷正確的是（）A．小明在繩子上靜止時受到的摩擦力比在桿上靜止時受到的摩擦力要大B．若小明沿桿勻速向上爬，此過程中手受到的摩擦力方向是豎直向下的C．小明分別從繩和桿上勻速滑下，在繩子和桿上受到的摩擦力大小相等D．小明分別從繩和桿上勻速滑下，手對桿的水平壓力和對繩的水平壓力大小一樣5.如圖所示．A，B兩個物體疊放在水平面上，同時有F=2N的兩個水平力分別作用于A，B兩物體上，使A，B兩個物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，下列分析正確的是（）A．A和B之間摩擦力為0B．地面對B的摩擦力為0C．A對B的摩擦力為4N，方向水平向左D．對地面的摩擦力為2N，方向水平向右6.一個重為10N的半球體，沿豎直方向被切成質(zhì)量相等的A、B兩部分。在水平力F的作用下，緊貼墻壁保持靜止?fàn)顟B(tài)，如圖所示，A、B所受力的情況為（）A．A、B之間沒有壓力B．A、B之間沒有摩擦力C．A受到B給它豎直向下的摩擦力，大小為10ND．A受到墻壁給它豎直向上的摩擦力，大小為10N7.如圖所示是人在步行前進(jìn)時的情景。地面對鞋底的摩擦力方向是向______（選填“前”或“后”），所以對人前進(jìn)來說，摩擦力是______（選填“動”或“阻”）力。鞋底面制成凹凸不平的花紋，這是采用增大接觸面_________的方法來增大摩擦的。8.如圖所示，水平地