第三节 摩擦力

1 / 17 第三节 摩擦力 本资料为 WoRD文档，请点击下载地址下载全文下载地址第三节摩擦力 从容说课 对于摩擦现象，学生们有丰富的感性认识，因此，教材先通过分析一些实例使学生认识摩擦力的存在，再通过探究实验了解摩擦力的大小和什么因素有关，进而理解增大摩擦和减小摩擦的方法，然后应用在实际生活中，体现了 “ 从生活走向物理，从物理走向社会 ” 的理念， 滑动摩擦力的定义是本节课的难点，教学中应使学生能直观看到由于物体运动，在物体的表面上产生了一种阻碍物体运动的力，学生通过探究实验了解摩擦力大小与压力及接触面的粗糙程度 的关系是本节课的重点内容，在教学中应注意引导学生根据自己的生活经验作出猜想，设计实验并独立完成实验充分发扬教学民主，注意学习方法的引领，培养学生的能力， 教学目标 一、知识目标 1知道摩擦力是如何产生的 2知道摩擦力的大小跟什么因素有关 3知道摩擦的利与弊 二、能力目标 2 / 17 1，通过观察和实验，感知摩擦力的存在，培养一定的观察能力和分析概括的能力 2通过实验，探究摩擦力跟物体表面受到的压力以及接触面的粗糙程度的关系，培养一定的实践能力 三、德育目标 让学生经历科学探究的 过程，培养对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理，培养学生的探索精神 教学重点 滑动摩擦力的大小跟压力和接触面粗糙程度的关系 教学难点 滑动摩擦力的定义 教学方法观察、分析法：通过直观地了解厚海绵在桌面上的运动，感觉摩擦力的存在，分析摩擦力的方向及作用点 探究法：通过探究活动研究影响摩擦力大小的因素，理解增加摩擦和减小摩擦的方法 教具准备 下部间隔镂空的厚海绵、木板、投影仪、毛巾、棉布、木块、砝码、弹簧测力计等 课时安排 1 课时 教学过程 3 / 17 一、引入新课 师 今天，我们班力气最小的女生将要和班里力气最大的男生大力士利用一根不锈钢棒举行一次别开生面的拔河比赛，请二位运动员上场 比赛结果：女生获胜 师 知道男同学失败的原因是什么吗 ?请大力士自己说说 生 钢棒这端特别滑，握也握不住 师 表面上是老师帮助了女同学，在男同学握的棒的一端事先涂上了润滑油实际上是谁帮助了女同学呢 ?是摩擦力 !可见摩擦力就在我们身边 二、新课教学 1摩擦力 师 请同学们把手掌贴在桌面上，使手掌沿桌面滑动，体验手掌的感觉 生 手掌与桌面间产生了摩擦 师 根据以往的经验，我们讨论某一个力的时候，一般讨论力的什么内容呢 ? 生 讨论一个力的时候，我们一般要了解力的三要素 师 我们首先来了解摩擦力的方向和作用点 演示 一长方体海绵，下端间隔镂空，在桌面上推， (分别演示向左推和向右推 )底边显示出因受到摩擦阻力而倾斜 4 / 17 师 请同学们说说从演示的实验中，你发现了什么 生 摩擦力阻碍海绵相对于桌面的运动，与海绵相对于桌面的运动方向相反 生 摩擦力的作用点在海绵和桌面接触的接触面上 师 大家都同意这两位同学的结论吗 ? 生 同意 师 我们把两位同学所讲的摩擦力的方向和作用点合在一起，就得到了摩擦力的定义 板书 两个互相接触的物体，当它们做相对运动时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力，这种力就叫做摩擦力（ frictionforce） 师 请同学们互相讨论一下在生产生活中有哪些与摩擦力有关的例子 生 人走路的时候要用到摩擦力 生 自行车或汽车在刹车的时候要用到摩擦力， 生 扫地、擦黑板的时候都要用到摩擦力 生 滑雪的时候有摩擦力 生 用手抓起东西的时候也有摩擦力 师 同学 们知道了这么多与摩擦力有关的例子，太棒了 !现在老师有这么几个问题，需要同学们帮助解决，请同学们想出尽可能多的办法来 投影 5 / 17 问题 1：小明让妈妈他买了一瓶水果罐头，可小明怎么也打不开盖子，你能帮助他吗 ? 问题 2：小华星期天要去参加学校的攀岩比赛，你认为小华怎样做才不易滑下来而尽快到 达终点 ? 问题 3：小红的妈妈去市场买回了几条泥鳅，可小红怎么也抓不住，怎么办呢 ? (同学们讨论后交流 ) 问题 1： 生 拧盖子时垫上一块毛巾或棉布 生 找一个力气大的人去拧 生 用螺丝刀撬一下盖子再 拧 生 用一个工具夹住盖子使劲拧 问题 2： 生 让小华穿上一双有花纹的鞋 生 向上攀的时候用力抓紧绳子 生 戴上有花纹的粗布手套或在手上抹上防滑粉。 生 在绳子上打上一个一个的结 问题 3： 生 抓泥鳅时戴上防滑手套 生 抓以前在手上沾上沙子，然后用力抓 生 把泥鳅打死后再抓 6 / 17 生 给泥鳅前裹上一层布，再用力抓 师 同学们想出了这么多的主意，大致归纳一下，比如垫毛巾和戴防滑手套基本上是一类，可以归纳成几类呢 ?同学们讨论 生 我们认为垫上毛巾、棉 布或在手上沾沙子、抹防滑粉等是增大了接触面的粗糙程度 生 力气大的人或用力抓等是增大了力的作用 师 这种力是我们以前了解的哪一种力 ?增大力和增大接触面的粗糙程度的目的是什么 ? 生 这种力是压力增大压力和增加接触面的粗糙程度都是为了增大摩擦力 师 摩擦力的大小和什么因素有关 ?要增大摩擦力或减小摩擦力可以采取什么办法呢 ? 生 增大摩擦时可以增加接触面的粗糙程度和压力，减小摩擦时可以减小压力或使接触面更光滑，因此，我认为摩擦力的大小应该和压力和接触面的粗糙程度有关 生 我认为摩擦 力的大小还和接触面的大小有关系 生 我觉得摩擦力的大小还可能与拉动物体运动的速度大小有关系 师 对于摩擦力的大小，同学们大致作出了四种猜想，你的猜想到底对不对 ? 2 探究 摩擦力的大小与什么因素有关 ? 7 / 17 师 我们把同学们的四种猜想分成四个研究课题，各小组自由选取其中之一，探索之后每个课题组推选一名代表进行研究结果的交流和答辩 师 实验前请同学们注意下面的问题 投影 (1)怎样测量摩擦力 ? (2)你计划采取什么方法来研究自己选择的课题 ? 生 摩擦力不能直接测量出来根据 二力平衡的知识，用弹簧测力计匀速拉动木块，使它沿长木板滑动，此时在水平方向上的拉力和摩擦力是一对平衡力弹簧测力计拉力的大小等于摩擦力，从弹簧测力计的示数就可知摩擦力的大小 师 哪位同学可以演示操作，并说明操作技巧 ? 生 (演示并解释 )拉动木块时，木块必须做匀速直线运动，保持弹簧秤的指针不动，这时拉力等于摩擦力 . 师 第二个问题，大家讨论 生 我们猜想影响摩擦力大小的因素有多个，因此，在研究影响摩擦力大小的某一个因素时，要控制其他因素不变，即用 “ 控制变量法 ” 师 请同学们根据自己选 择的课题设计实验及实验数据表格，完成实验后，写出探究报告和其他组的同学交流 (学生分组实验、教师巡视指导、参与同学们的活动 ) 课题一：研究摩擦力的大小和接触面粗糙程度的关系 8 / 17 投影 (展示 )探究报告 演示并讲解：首先，在光滑的长木板上匀速拉动木块，记下测力计的示数，然后分别将棉布和毛巾铺在木板上，再在棉布和毛巾上分别匀速拉动木块，记下两次测力计的示数，填入数据表格中分析数据，我们可以得出的结论是：接触面越粗糙，木块受到的摩擦力越大 师 其他课题组的同学有什么问题可以提问 ? 生 问：实 验过程中，你们如何控制其他变量不变呢 ? 生 答：在实验过程中，我们始终使用同一个木块的同一个面作接触面，用相同的速度拉动木块，保证了压力、接触面积等因素不变 课题二：研究摩擦力的大小与压力的关系 投影 探究报告 演示并讲解：在木板上匀速拉动木块，当压力是 3N 时，测出的摩擦力是 0 8N，然后在木块上加一个砝码，压力是 4N时，测出的摩擦力是 1 1N再在木块上加 2 个砝码，压力是 5N时，测出的摩擦力是 1 4N分析这组数据后我们得出的结论是：接触面的粗糙程度不变时，压力越大，摩擦力越大 师 其 他课题组同学提问题 生 问：为什么在木块上加砝码可以改变压力 ?压力的大小是如何知道的 ? 9 / 17 生 答：因为木块是在水平面上运动的，所以物体对支撑面的压力就等于物体的重力，因此改变物体的重力就改变了物体对支撑面的压力，用弹簧测力计分别测出木块、木块和一个砝码、木块和两个砝码的重力，也就测出了压力 课题三：研究接触面的大小与摩擦力大小的关系 投影 探究报告 演示并解释：我们将同一个长方体木块分别平放、侧放、立放在同一块木板上，匀速拉动木块，测出的摩擦力的大小基本相同我们的结论是：在接触面和压力一 定的情况下，摩擦力的大小与接触面的面积无关 注意： “ 摩擦力的大小与接触面的大小无关 ” 是在 “ 正压力一定 ” 的情况下说的研究结果表明两物体相接触 挤压时，实际接触部分的面积越大，其摩擦力也越大而两者的实际接触面积只跟正压力的大小有关，跟它们的表面接触面积无关在物体的材料性质和表面粗糙程度不变的情况下，正压力越大，实际接触面积也越大滑动摩擦力也越大正压力相同时，改变物体间表面的接触面积，如将一块砖从竖放改为平放，由于正压力没有改变，并没有改变实际接触面积，故摩擦力保持不变如一块砖变成了半块砖，则正压力改变了，实际接触面也变了，那么滑动摩擦力也变了 说明：对于摩擦力大小与物体运动速度的关系，由于要求物体匀速运动又要用不同的速度拉动，实验难 度大实验效10 / 17 果很难观察，不易得出正确的结论，因此教学中可模糊化处理或放在课外探究 师 我们将各个课题小组的结论归纳一下，能得到什么结论 ?同学们讨论 生 我们得到的结论是：摩擦力的大小跟作用在物体表面的压力和接触面的粗糙程度有关，在压力一定的情况下，接触面越粗糙，摩擦力越大；在接触面粗糙程度相同的情况下，压力越大，摩擦力越大 师 归纳得很好，同学们再一起回忆一下在探究的过程中我们运用了哪些研究问题的方法 生 “ 控制变量法 ” 和 “ 转换法 ” 师 “ 控制变量法 ” 同学们已经很熟悉了，哪位同 学能进一步说明哪些地方用了 “ 转换法 ”? 生 实验中有两个地方用到了 “ 转换法 ” 通过测拉力来测摩擦力，还有通过测物体的重力来测压力 师 通过探究实验，同学们不仅验证了自己的猜想，还学会了研究问题的方法现在同学们一起来解决一个实际问题 3增大有益摩擦和减小有害摩擦 师 还是老师的这块海绵，想要减小它在运动过程中的摩擦，你有什么办法吗 ? 生 可以在桌面上铺上一块玻璃板，减小接触面的粗糙程度 11 / 17 生 在海绵和桌面间放几枝圆铅笔，让海绵在铅笔上滚动 师 这位同学说的是让滚动来代替滑动 能减小摩擦吗 ?同学们试试 生 同一个木块，在桌面上滑动时的摩擦力是 1 2N，滚动时的摩擦力是 0 3N，说明用滚动代替滑动能减小摩擦 师 同学们还有其他的可以减小摩擦的方法吗 ? 生 还可以用使接触面分离的方法来减小摩擦，比如磁悬浮列车 生 还有气垫船，也可以加润滑油 师 同学们列举出了这么多减小摩擦的方法，也一定知道更多的增大摩擦的方法请同学们课后阅读 “ 科学世界 ” ，了解更多的摩擦的利用和防止的办法现在请同学们回顾这节课哪些知识给你留下了深刻的印象 三、小结 1摩擦力的 概念 2影响摩擦力大小的因素 3增大有益摩擦，减小有害摩擦的方法 4 “ 控制变量法 ”“ 转换法 ” 四、动手动脑学物理 请同学们尽可能多地列举生活中应用摩擦的例子，说明哪些做法是为了增大摩擦，哪些做法是为了减小摩擦，分别运用了增大摩擦或减小摩擦的哪种做法 12 / 17 五、板书设计 概念：两个互相接触的物体，当它们做相对运动时，在接触面上会产生一种阻碍和对运动的力叫摩擦力 原理：二力平衡原理 方法：转换法（ f=F） 压力的大小 使接触面粗糙 增大压力 使接触面粗糙 使接触面光滑 用 滚动代替滑动 磁悬浮 使接触面分离气垫 润滑油 摩擦力 （一）教学目的 1理解滑动摩擦，知道滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关 2理解摩擦力的应用，知道增大有益摩擦和减小有害摩擦的方法 （二）教具 弹簧秤、木块、木板、重物、毛巾、轴承 13 / 17 （三）教学过程 一、复习提问 1什么是力？力有哪些效果？ 2物体在平衡力的作用下运动状态如何？ 3二力平衡的条件是什么？ 二、引入新课 教师：力的效果之一是改变物体的运动状态我们用比较小的力推桌子，桌子并没有开始运动，这是为什么？ （学生回答） 桌子和地面之间有摩擦力，它的作用效果跟推力相抵消我们用比较大的力推桌子，桌子开始运动起来，这时推力的大小超过了摩擦力 当桌子运动起来后，我们必须继续施加推力才能使它保持匀速直线运动如果不用力，桌子会停下来，这时的推力用来平衡摩擦力 二、摩擦力 1什么情况下产生摩擦力 教师：当我们推桌子时，桌子没有动，这时有摩擦力桌子和地面接触，当桌子要运动时，产生了阻碍相对运动的力，这就是摩擦力正是由于有摩擦力 ，导致桌子要发生相对运动，但是没有动起来 当桌子运动起来后，我们不再用力推它，桌子很快停下14 / 17 来其原因是桌子受摩擦力可见，桌子和地面接触，桌子在地面上已经发生相对运动，这时也有摩擦力 综上所述，摩擦力是一种常见的力两个互相接触的物体，当一个物体要发生相对运动或已经发生相对运动时，就会产生一种阻碍相对运动的力，这个力就是摩擦力 2摩擦力产生的原因 摩擦力产生的原因目前在科学上还没有定论一般认为，摩擦力的产生，是因为物体的表面不光滑甲、乙两个物体接触时，由于挤压，两个物体的 凹凸部分相咬合，甲物体要发生运动或已经发生相对运动时，乙物体对甲物体的相对运动有一种阻碍作用，这就是摩擦力 3摩擦力的大小 (1)摩擦力大小的测量 教师：要研究摩擦力的大小，首先应该测量摩擦力的大小 我们拉着木块在水平桌面上做匀速直线运动，此时，木块在水平方向上受到拉力和摩擦力，当物体做匀速直线运动时，拉力和摩擦力是平衡力根据二力平衡的条件可知，摩擦力和拉力大小相等、方向相反所以，只要用弹簧秤测出拉力的大小，就知道了摩擦力的大小 (2)学生实验（课本图 912） 教师：将木块放在水平木板上，用弹簧秤拉着木块在木15 / 17 板上做匀速直线运动，测出拉力的大小，就可知摩擦力的大小 （学生操作） (3)学生实验 教师：在木块上放一个铅笔盒，这时，木块对木板的压力增大，再测摩擦力的大小 （学生操作） (4)学生实验 教师：将毛巾铺在木板上，把木块放在毛巾上，测量木块在毛巾表面上运动时受到的摩擦力的大小 （学生操作） (5)教师总结 通过以上实验可知，摩擦力的大小跟压力大小有关压力越大，摩擦力越大摩擦力的大 小还跟接触面的粗糙程度有关，接触面越粗糙，摩擦力越大 4摩擦力的方向 教师：摩擦力对物体的相对运动起阻碍作用，所以摩擦力的方向总是阻碍物体间的相对运动 三、增大有益摩擦 教师：摩擦力是普遍存在的在很多场合，摩擦力是有益的请人家说说摩擦力的有益之处 （学生回答） 16 / 17 人走路时不打滑多亏了摩擦力我们拿起一个茶杯，靠的就是手和杯子之间的摩擦力缝纫机的大轮带动小轮转动，那是皮带和轮子之间有摩擦力的缘故很难想象，生活中一旦失去了摩擦力会变成什么样子 凡是摩擦有 益的场合，我们应该设法增大摩擦，根据摩擦力的大小跟压力大小和接触面的粗糙程度有关