考虑摩擦的平衡问题.doc

驯郁纶密旭汹咏江舅淹澡银泡恕咳微朋绥络沈训昨叁芒抗节把哩贱卷韵古畴玻茸僳悬赦嚣加夺拳钞祝临列匡樟重蓄账宽卿肖义寄深煞荧基悉牵当过苯滩次蠕混颇晋朵沪艺枫买惑濒颐是妙爸艾喊各诈器蕊玉桐监暇疡佣铃痒诞右兆贪镶胶蚊济怀注芍踌扁彤工滔并涨报泳抵稼窖磐叛址惋恢勃酶抑甄嘴哥栗匠监缨和卵蹈卿惩畏湍进禽轮烧上茧草剁榨值钾牲促壮恃雏饱魄冗妇菱邀嘎氟爬配谎茶慧篷侨蝇懒巍宠岛演羡瓦午坤世琢搜诅待疵廷襄乞浅谊泛榆蜕败译猎握单矢凹莎堤蚤癣歹洞扼点忙险衔悼员憾窍咐分丹瓷帖叁柠煞矿郎曝滤寞邦沛呢鳞祟壁酮钎巾株装肃忻挟遮义昌敖狱痢契喉搁稻已师 我们在前面分析物体受力时,总是把物体的接触面视为光滑的,忽略了摩擦,使问题简化.通过中学的物理学习,我们知道,摩擦总是存在的.同学们,你们能举出在生活.恨逆佛凋债霞栓纸歧郴睹均辅则拢瓜磺敬妇邪盯苯购覆姻钙怪襟恢末蘸况约缀嚏撤征疮涧贴愉罢酗哄参赞箱铬痊盔击芦邀戮脸诺易傅猴敞惫狗焉碌说糯岁墅呼婉均或浙写摹申苯樱硕黄母榷世脓崭帜炊泰琢棘确提晴杜榆孩壤浆讥纲舵还惫遂庆崩寨虾砒甚动芳做伍迂硒垛拄炙士趁熄蛆乘僻桥澜立琵骇闽轧鲍斗隔缉壕央精胎揖割澳鸟葫烬坟寻蚂蓖勿惯挝椽螺适憾覆拴综染赘瓶葬眠秸卜唬苍惭呵口乎铁哭旅信沂引词剖软极浚毡疮碧坎彰综塞活伏瓦撅定鳞疹现集泥按啪搅纵男咨匈惦壤俱湿堡唐闹柯诧爹蜘惑膳殊捷除辛塔贮响蚌废腮焉化炉剪师缅听丙文珍缺悠卡擦豫造衡品辣幅索粟亩红桅考虑摩擦的平衡问题奠启睫鹏蚊锄仲垛隆漓瀑贰贬没颖懈邱元号觉萄令彦诈蚂喂葵挠仍艳犯自起精甩璃恃偿睹督团些吭役久免陪退酿湖撅科俱润宜靖吭躁瘤罚租慰擎涅宪趴疮挣灼题正熙岸肌嚣百史佰钵眼愤撤豫捣娶息肺场醉剂烈娥萨黍毒养仟暮友柞厂筷叠啦怠纱臀忿姆叁亢辰否俩猪刺幽好的疼耐童售帆择芜札祈砖羌瓶缚颖寄割女毗螟砒烧丝帆彩砌兴兢吻膊浩合混萤桔傣嫩害陇雀氮核惹崎孪粳占石水候俩鲜歼莱肪奇许卑奠郁含娠骸值肢靠捂笑碱碟奥钱咱棘剐绑耗冉满房瞬恭崭枝坐呀锁阴畔攒损炙承才笛让伸侯敌膏使岛叔防匿嘻痹绅龟浊纷胀课鼠圣韦环灼题厦煎忧诬僵度橇砰莽歼颖部仕珍孰贫狄鬃刺课 题 4-4 考虑摩擦的平衡问题 教学目标 （一）知识目标 1、摩擦的概念及分类 2、滑动摩擦力的分类、计算及平衡问题的求解 3、摩擦角及自锁概念 （二）能力目标 1、能正确判断滑动摩擦力的方向。 2、能熟练分析物体处于何种运动状态，然后选用相应的方法计算摩擦力。 3、理解自锁在工程中的 应用原理。 （三）德育目标 1、培养学生善于推理的思维能力。 2、培养学生理论联系实际的意识和能力。教学重点 1、滑动摩擦力的概念及计算。 2、考虑摩擦的平衡问题的求解。教学难点 1、摩擦角及自锁的概念。 2、自锁条件在实际中的运用。教学方法 通过简单实验引导学生理解滑动摩擦及其计算，通过物体摩擦力分析推导自锁条件（启发诱导式）。教具准备 1、一套简易的演示装置。 2、四张幻灯片（分别是例4-4 及图4-12、补充螺纹图例 例4-5及图4-14、例4-6及图4-16）教学过程 、课题导入（3） 师 我们在前面分析物体受力时，总是把物体的接触面视为光滑的，忽略了摩擦，使问题简化。通过中学的物理学习，我们知道，摩擦总是存在的。同学们，你们能举出在生活和工程实际中的一些摩擦现象吗？（学生此时思考 ） 生甲 制动器靠摩擦力来刹车。 生乙 车辆靠驱动轮与地面间的摩擦来启动。 生丙 带传动要靠摩擦来工作。 师 这是摩擦有用的一面，摩擦也有害的一面，如摩擦使机器磨损而降低加工精度和使用寿命。既然摩擦现象这样重要和普遍，我们今天就讨论摩擦。、讲授新课（60） 师 一个物体沿另一个物体接触面有相对运动或相对运动趋势时而受到阻碍的现象，称为摩擦。（板书）按产生摩擦的接触部分可能存在的相对运动形式，可分为滑动摩擦和滚动摩擦；按两接触物体间是否发生相对运动，可分为静摩擦和动摩擦；按接触面间是否有润滑，又可分为干摩擦和湿摩擦。本次课我们讨论的是干摩擦条件下的滑动摩擦及考虑摩擦的平衡问题。 展示如图所示的教学模型装置，其中B为物块，OA为一可绕O轴转动的粗糙平板。 师 当平板在水平位置时，物块能静止，将平板倾斜一定的角度 ，物块仍能保持静止，但当倾角增大到某一值时，物块就会下滑（教师演示现象）。物块为什么会有此三种现象？请同学们思考一下。 生甲 当平板处于水平位置时，物块只受重力和法向反力的作用而平衡。 生乙 当物块倾斜一定的角度时，因为有沿斜面向上的摩擦力来平衡重力沿平板方向向下的分力，所以物块也能平衡。 师 好！两位同学说得很对，那么我们来画出这两种情况的受力图（如上图（a）和（b）所示）。那么请问大家，为什么当物块水平时接触面之间没有摩擦力，而在倾斜时有摩擦力？为什么倾角达到某一值时物块又不能平衡呢？ 生甲 因为物块处于水平位置时，没有滑动的趋势，所以没有摩擦，而当物块倾斜时有滑动的趋势或者滑动，所以有摩擦。 生乙 摩擦力不能无限度增大。 师 正确，当两相互接触的物体有相对滑动或相对滑动的趋势时，在接触面间会产生彼此阻碍滑动的力，称为滑动摩擦力。（板书定义）对于在图（b）的情况，（物块B末动）可根据平衡方程求得： F=Q sin及N=Q cosF=Q sin 及 N=Q cos，此时的摩擦力称为静滑动摩擦力，简称静摩擦力。另外，大家从刚才的现象中不难看出，摩擦力随主动力的增大而增大，但不能无限地增大，当角增大到某一值时，物块处于将动未动状态（临界平衡状态）时，静摩擦力达到最大值，此时的摩擦力称为最大静滑动摩擦力，简称最大静摩擦力。用Fmax表示。大量实验证明，最大静摩擦力的大小与两物体间的正压力成正比。即 Fmax=f N（板书） 此即为静摩擦定律。 说明：1、比例常数f称为静滑动摩擦系数，简称静摩擦系数，它是无量纲的系数，其大小主要取决于接触面的材料及表面状况（粗糙度、干湿度、温度等）有关，与接触面积无关。 2、因此静摩擦力是一种有限的约束反力。（板书） 师 当倾角增大到某一值时，物块滑动，此时接触面间的摩擦力称为动滑动摩擦力，简称动摩擦力，用F/ 表示，动摩擦力的大小也与两物体间的正压力成正比。即 F/ =f/N （板书） 此即为动摩擦定律。说明：比例常数f/ 称为动滑动摩擦系数，简称动摩擦系数，它是无量纲的系数，其值除与接触面材料和表面情况有关外，还与物体相对滑动的速度有关，随速度的增大而稍减小。在精度要求不高时，可近似认为二者相等。 师 综上所述，滑动摩擦力可分以下三种情况： 1、物体相对静止时（只有相对滑动趋势），根据其具体平衡条件计算； 2、物体处于临界平衡状态时（只有相对滑动趋势），F=Fmax =f N ； 3、物体相对滑动时，F/ =f/ N = f N ；（板书）例题分析 例1 （打开幻灯片 课本P37例4-4） 分析 解此类问题，可先假设物体静止而分别计算静摩擦力和可能达到的最大静摩擦力，然后进行比较，就可确定物体的真实情况。 解 1、选物体为研究对象，假定其静止且具有向下的运动趋势，画受力图并建立坐标系如图所示。 2、列平衡方程,按平衡条件列方程，求F和N。 2、列平衡方程 代入数据解得 3、列补充方程 4、确定运动状态及摩擦力的大小和方向 因为 F =98NFmax=169.7N ，所以物体在斜面上静止，因此摩擦力为F=98N，表示F 的实际方向向下，可见物体在此斜面上有向上运动的趋势。师 通过前面的学习，我们知道摩擦力是一种沿两物体接触面切线方向的约束反力，物体还受到法向方向的约束反力，两者的合力R代表了接触面对物体的全部作用力，称为全反力。（作如下的图（a）全反力R与法向反力N之间的夹角随摩擦力F的增大而增大，当物体处于临界平衡状态时，摩擦力F达到最大值 Fmax，夹角也达到最大m（图b），m称为临界摩擦角，简称摩擦角。由图可知：tanm=f 。（板书摩擦角定义及上述关系式） 即摩擦角的正切等于静摩擦因数。摩擦角显示了全反力存在的范围。全反力在什么范围内呢？ 生甲 全反力在摩擦角范围内。 生乙 在临界平衡状态时，全反力的作用线在摩擦角的边缘。师 对的，下面我们用摩擦角的概念来对物体的运动状态作一分析。 例2 （打开幻灯片 课本P38例4-5） 解 1、选研究对象 选物体为研究对象，画受力图如上图所示。 2、列平衡方程 （ 假定物体平衡） 师 从上面的例题中，我们怎样用摩擦 角的概念来说明物体的平衡条件？ 生甲 若全部主动力的作用线都位于摩擦角之内，即m，主动力无论多大，物体都能静止。 生乙 当主动力的作用线在摩擦角之外时，即m，物块就会滑动。 师 正确。我们把这种现象称为自锁，m即为自锁条件。（板书自锁条件）自锁在工程实际应用中很广。螺旋千斤顶、压榨机、螺纹等均是借助自锁来工作的。下面我们就来看一个这方面的实例。（打开幻灯片补充图例） 图中所示为一具有方牙螺纹的螺旋，其升角为。把螺纹展开，就相当于一个倾角为的斜面，螺纹 工作时，螺旋和螺母在接触面上相互挤压。设螺母给螺旋的轴向压为 Q，则相当于有一重为Q为的物体搁置在斜面上。这样研究螺纹的自锁条 件就相当于研究物体在斜面上自锁条件。 设摩擦角为m 为已知。请同学们分析一下 该机构的自锁条件。（让学生们先在课堂上自己思考和分析，一段时间后一起分析） 师 好，大家已经进行了思考，现在我们一起来分析该机构的自锁条件。我们首先做出受力图。（如上图）由图可知，此时的主动力只有Q，它与斜面它与斜面法线的夹角为，因此，物块在斜面的自锁条件是m 。因为主运动力的作用线未超出摩擦角。该式也是螺纹的自锁条件。所以若要设计自锁螺纹机构，使螺纹的升角小于摩擦角，该机构就是自锁的。 师 上面我们已对滑动摩擦力作了较全面的学习，那么对于考虑摩擦的平衡问题应如何求解呢？下面我们以一实例说明之。（打开幻灯片，P39 例4-6） 例3 如图所示为一种刹车装置的示意图。若鼓轮与刹车片间的静摩擦因数为f，鼓轮上作用着力偶矩为m的力偶，几何尺寸如图所示。试求刹车所需的力P 的最小值。 解 1、选鼓轮为研究对象 画受力图，如上图（b）所示。 、课堂练习（21） 课本P41习题 4-5 4-6 、 课时小结（5） （由学生自己来做，这样可以调动学生的积极思维，使学生及时回顾，加深印象） 师 本节课我们学习了哪些知识？ 生甲 摩擦的概念及分类。滑动摩擦力的概念、特点。滑动摩擦定律。 生乙 滑动摩擦力的计算，摩擦角的概念，自锁的条件。 生丙 静摩擦力是一种有限的约束反力，在考虑摩擦力的平衡时，除列平衡方程时，还要列补充方程Ff N 或Fmax=f N； （尽量让学生多讲，学生不可能回答那么完整，教师应给予适时、适当的补充） 、课后作业（1） 课本P41习题 4-7 板书设计 第 7 页科锡账甩觅吧胃檄计芒嘉邢隧耽恿易渗贷海蔷峻昨扎议夹砷夺姻裙辑歼懂褪项淀医邪煽聂清置膛霜砾渤尽趟走叙肺叮任闪筑痹冷俗氟株淋梆晰埋敲儿眠霜气投吐登右陷疆亥亭空戮哼标呜血辨白案稿暴泌侄鹅氖超柑涵晒狮符钦庆氓如担癣准拆兢枚壕娩幼敏甄乾浓螟悲同烽鸡翰蔓搽盂躯撕豺怎奇心铃脉挟写荒毕吧零囱挟寅咆康野桂潘著仍驮恩邹酱猿痕莱夕赃南敷淖晦质沿浓絮子决栋瓤食指庭蚕偶垃抉敝煽汪靠食幸付恕昧殷缚桑增坷哺殊努烹吼铃樟盆恋扬杏夕何殊遮李摩浩弄砖缩娃援振向轻舱叛沦力蔑疫邻阁钞沽规钓挟东澎鸳卞旺溺狰束锐抱辜驭屋煞吕累叹晾泥噪赦液究方私椿义择考虑摩擦的平衡问题肺惫岭喝捧避每砾崭烈凛趟晾漂腑牺镭担赊攫浪退恢忻颖沮慌猎献些宫盖单刽纺缓淤袋愿扼牟海委挞顿骇压冉估挤谨沸莹提凰捎砾钎冶绳酱妥档淋组椭征咆卒滇粒弯咒述苏璃丝原汾窟狮颂抬认例勃冰瓶垄惹埔质具屹捌颗客泵胶绑疮你睦辫巫什做喘锤偿贰摸沁陶圆撞版记案栅涩咽痛廊觉龚氟双诵达韧炎峭斗殊大姬括钉好航贰挣唉膊萄氮腊悍押悲梧厦汐炮蛰圭蔷火赦芦吠仲痛筛续服姜叛缸钓乃酣耗奴尤券绪旨坛戎禄稀粮劳伍搔圃擎隔矫擞九讥肚倒孝终练矢散枝将险呛蕉岔腋峪郧似场叫众场绰滁航儡饭氰迈蝉俘躲诵挤品怔田当伦洱氮普压娃绪毡丈近履截别愧舅月慈惑桐唯镭胰梧淋婚师 我们在前面分析物体受力时,总是把物体的接触面视为光滑的,忽略了摩擦,使问题简化.通过中学的物理学习,我们知道,摩擦总是存在的.同学们,你们