摩擦力的分析和计算教案.doc

摩擦力的分析和计算教案致远高中 宋士平 2005-9-15教学背景：高三物理班正在进行第一轮的基础复习，在高一高二实验、练习的基础上复习摩擦力，学生对摩擦力的特点规律已有一定的了解掌握，欠缺的是综合的应用，通过这样一节习题课来初步掌握分析摩擦力的方法，再用一课时进行针对训练加以巩固。教学目的：1知识目标：（1）理解高中学习的摩擦力的概念；（2）掌握高中学习的摩擦力大小、方向的判断；（3）掌握高中学习的各种力之间的联系2能力目标；（1）要求学生做到恰当选择研究对象，增长灵活运用知识的能力；（2）要求学生做到准确对研究对象进行受力分析，会把运动物体抽象为正确的物理模型；（3）培养学生正确的解题思路和综合分析问题的能力3德育目标：（1）在教学的整个过程中，渗透物理学以观察、实验为基础的科学研究方法，以及注重理性思维的科学态度；（2）用科学家的言行教育学生如何做人教学重点、难点分析1对高一、高二学习的各种力进一步加深理解，进行全面系统的总结2引导学生正确选取研究对象，掌握对摩擦力分析的一般方法3力学是整个物理学的基础，而受力分析又是解决物理问题最关键的步骤，熟练进行受力分析既是本节复习课的教学重点也是教学的难点(三)教学过程：引入：老师提问：小朋友玩滑板车的动力来自于哪里？学生回答：摩擦力。分析：小孩脚向后登地，地面给脚一个向前的静摩擦力，使车前进。问：摩擦力有什么特点？规律？如何分析？摩擦力产生的条件是：两个物体之间首先有弹力（有摩擦力必有弹力），然后两个物体之间有相对滑动的趋势或有相对滑动摩擦力的方向总是阻碍相对滑动（或总是阻碍相对滑动的趋势）；摩擦力的方向总是沿着接触面滑动摩擦定律：滑动摩擦力f跟压力N成正比，也就是跟一个物体对另一个物体表面的垂直作用力成正比写成公式就是：f=N其中是比例常数，叫做动摩擦因数动摩擦因数是由制成物体的材料决定的，材料不同，两个物体间的动摩擦因数也不同动摩擦因数还跟接触面的粗糙程度有关在相同的压力下，动摩擦因数越大，滑动摩擦力就越大动摩擦因数是两个力的比值，没有单位在高中阶段，滑动摩擦力的大小跟物体运动的速度无关下面让我们通过几个例题来分析掌握摩擦力多媒体显示例题：例1物体A受到摩擦力的是：VAvABAFA(a)(b)(c)(d)(A)A沿粗糙的竖直墙面滑下 （B）A沿光滑斜面向上运动（C）A随B一起向右匀速运动 （D）A在斜面上静止不动答案：D学生分析摩擦力的条件F例2一根质量为m，长为L的均匀长方体木料放在水平桌面上，木料与桌面间摩擦因数为。现用水平力F把木料推出桌面，当木料在如图1所示的位置时，桌面对它的摩擦力是多少？错解：因为木料只有（2/3）L在桌面上，所以桌面对它的摩擦力为f=（2/3）mg。分析与正解：滑动摩擦力与正压力成正比，而与接触面的面积大小无关。所以，桌面对它的摩擦力为f=mg。讨论：若将上题中“推出桌面”去掉，改为用水平力推木板，又如何求摩擦力大小？学生小结滑动摩擦力大小影响因素例3 重力为G的物体A受到与竖直方向成a角的外力F后，静止在竖直墙面上，如图1-1-3所示，试求墙对物体A的静摩擦力分析与解答:这是物体静力平衡问题首先确定研究对象，对研究对象进行受力分析，画出受力图A受竖直向下的重力G，外力F，墙对A水平向右的支持力（弹力）N，以及还可能有静摩擦力f这里对静摩擦力的有无及方向的判断是极其重要的物体之间有相对运动趋势时，它们之间就有静摩擦力；物体间没有相对运动趋势时，它们之间就没有静摩擦力那么有无静摩擦力的鉴别，关键是对相对运动趋势的理解我们可以假设接触面是光滑的，若不会相对运动，物体将不受静摩擦力，若有相对运动就有静摩擦力（注意：这种假设的方法在研究物理问题时是常用的方法，也是很重要的方法）具体到这个题目，在竖直方向物体A受重力G以及外力F的竖直分量，即F2=Fcos当接触面光滑，G=Fcos时，物体能保持静止；当GFcos时，物体A有向下运动的趋势，那么A应受到向上的静摩擦力；当GFcos时，物体A则有向上运动的趋势，受到的静摩擦力的方向向下，因此应分三种情况说明正确的答案应该是：当 Fcos=G时，物体A在竖直方向上受力已经平衡，故静摩擦力为零；当 FcosG时，物体有向下滑动的趋势，故静摩擦力f的方向向上，大小为G-Fcos；当 FcosG时，物体有向上滑动的趋势，故静摩擦力f的方向向下，大小为 Fcos-G注意：墙对物体的支持力为N，N=Fsin，但不能用f=N来计算静摩擦力f=N只适用于滑动摩擦力的计算或最大静摩擦力f0=0N的计算，在高中学习的范围，我们认为最大静摩擦力与滑动摩擦力相等学生小结静摩擦力判断方法ABv例4 如图的水平皮带传送装置，以速度6m/s向右匀速传送，现将一物体轻轻放到皮带A端，已知物体与皮带间滑动摩擦因数为0.2，皮带总长L=9m，求皮带将物体传送到另一侧B端的时间。多媒体动画演示动态情景学生分析与解答:这是力和运动问题，根据受力情况，再分析运动状态。由于开始时物体速度很小就有相对于皮带的向左的运动，因此受到皮带向右的滑动摩擦力，而开始向右加速，如果皮带长度足够，则运动到一定位置时物体速度等于皮带传送速度，它们之间无相对运动，也就没有滑动摩擦力，而皮带水平，物体就可以和皮带一起做匀速运动。解题时还要判断皮带是否足够长。物体在皮带上滑动时的加速度：a=g=2m/s2假设皮带足够长，加速的长度S为：S=v2/2a=9m=L正好加速到B,所以运动时间为：t=v/a=3s讨论：(1)如果皮带长度L加速长度S，如L=12m，则如何解?）F图5例5 如图5所示，在倾角=30的粗糙斜面上放一物体，重量为G。现在用与斜面底边平行的力F=G/2推物体，物体恰能做匀速直线运动，则物体与斜面之间的滑动摩擦因数是多少？错解：因为物体有沿斜面下滑的趋势，所以受到一个沿斜面向上的静摩擦力f1=（1/2）G。又因为物体在推力F的作用下沿水平方向匀速滑动受到一个与F方向相反的滑动摩擦力作用f2=N=mgcos所以分析与正解：物体在推力及重力平行斜面的分力作用下，沿斜面斜下方向作匀速直线运动，故物体只受到一个与其运动方向相反（沿斜面斜上方向）的滑动摩擦力作用。推力与重力平行斜面的分力的合力为滑动摩擦力为因为物体作匀速直线运动，所以课堂小结：摩擦力的分析和计算 判断摩擦力有无和性质产生摩擦力的条件接触面粗糙物体间有压力有相对运动(趋势)摩擦力大小静摩擦fs=F(产生趋势)滑动摩擦f=N 摩擦力方向：与相对运动（趋势）方向相反练习：另发针对训练测试卷教学反思：本节课是高三物理班摩擦力复习课，基础概念、特性，已经在高一新课时通过实验有一定的掌握。在此基础上，高三学生运用这些规律来解决复杂问题。在这节课中，先分析三个基础例题，复习摩擦力条件、大小、方向的判断方法，然后综合运用分析皮带传送，研究摩擦力的突变。通过多媒体动画，将整个运动过程播放一遍，生动地揭示了运动规律，效果明显。当然