静摩擦力（教学设计）

静摩擦力【学习目标】1.会根据相对运动趋势判断静摩擦力的方向2.会根据物体受力和运动情况，分析静摩擦力的大小和方向3.通过实验，了解最大静摩擦力及其影响因素【重点】静摩擦力方向、大小的规律【难点】静摩擦力的方向教师活动学生活动【教学过程】引入新课：演示“竹筷提米”现象提出问题：一根细细的筷子，靠什么力把一杯米给提起来了呢？图2-5图2-5竹筷提米图2-6手握水杯提出问题：为什么老师的筷子可以将米杯提起，而同学们的则不可以呢？通过本节课的学习，我们就会明白其中的答案！板书：第2节静摩擦力一、静摩擦力的产生提出问题：静摩擦力是怎么产生呢？同学们可以尝试用手握住水杯（保持杯口朝上），体会手与杯子之间的相互作用。体会并完成以下表格：物理情景运动状态相对运动趋势方向有无挤压杯子/刷子受静摩擦力方向手握水杯保持相对静止杯子相对杯子有向下的趋势挤压向上毛刷实验相对静止毛刷有向右运动趋势挤压向左演示：教师把毛刷放在桌面上，用力拉毛刷的把手，使得毛刷上部稍稍移动一些，刷毛的自由端由于受到桌面的摩擦而静止，刷毛发生了弯曲。引导学生思考刷毛与桌面接触的部分具有向哪个方向运动的趋势？板书：一、静摩擦力的产生1.定义：两个相互挤压的物体之间具有相对运动趋势时，在接触面处产生的阻碍相对运动趋势的力称为静摩擦力。2.产生条件：（1）接触并挤压（有弹力）；（2）具有相对运动趋势；（3）粗糙。我们可以根据静摩擦力的产生条件来判断有无静摩擦力存在，判断的关键显然在于是否具有“相对运动趋势”。什么是“相对运动趋势”，如何判断其有无和方向呢？在杯子和毛刷实验中，都可以直观地感受到，但有的情况下，则难以直观判断，我们必须准确理解并找到正确的判断方法。二、相对运动趋势1.含义：试图发生相对运动，但又保持相对静止。虽然保持相对静止，但如果假设接触面光滑，就真的发生相对滑动，此时相对滑动的方向就是相对运动趋势的方向。F图F图2-8A、B一起匀速运动ABv图2-7物块静止假设接触面光滑假设接触面光滑eq\o\ac(○,1)发生相对滑动eq\o\ac(○,2)仍相对静止相对滑动的方向就是相对运动趋势的方向。没有相对运动趋势静摩擦力的作用点在两物体的接触处，在不影响作用效果的情况下，也可以平移至重心。下面我们重点研究静摩擦力的方向和大小。三、静摩擦力的方向从手握水杯静止的实例中，我们可以体会到杯子相对于手有下滑的趋势，因而受到手向上的静摩擦力。杯子受到的静摩擦力的方向与杯子相对运动趋势的方向相反。在毛刷实验中，毛刷有相对桌面向右运动趋势，所受摩擦力向左。板书：二、静摩擦力的方向沿两物体的接触面，跟相对运动趋势的方向相反。【例题1】（多选）如图2-9所示，水平传送带顺时针转动，小物块与传送带保持相对静止，则下列说法正确的是（）A．当传送带匀速传送时，物块受到传送带向右的摩擦力B．当传送带加速运动时，物块受到向右的静摩擦力C．当传送带减速运行时，物块相对传送带具有向右运动趋势D．无论传送带怎样运动，物块均受到向右的静摩擦力【答案】BC【点评】本题旨在使同学们熟悉运用假设法判定有无相对运动趋势。从上述例题中，我们可以看出，运动的物体也可能受到静摩擦力的作用，静摩擦力的方向可能与物体的运动方向相同，是动力；也可能与物体运动方向相反，是阻力。但是，无论如何，静摩擦力的方向一定与相对运动趋势的方向相反。2.静摩擦力总是阻碍两物体之间的相对运动趋势。四、静摩擦力的大小接下来，我们通过实验探究静摩擦力的大小满足的规律。图2-9图2-9vF图F图2-10木块木板两个物体相对静止时，木块受到的静摩擦力与弹簧测力计的拉力是一对平衡力，所以弹簧测力计的示数等于木块受到静摩擦力的大小。板书：三、静摩擦力的大小F1.求法：可以根据二力平衡知识求解2.最大静摩擦力Fmax：在数值上等于物体即将开始相对运动时的拉力。3.实际的静摩擦力F满足：.显然，静摩擦力的大小与压力大小、接触面的材料以及粗糙程度都没有关系，值得注意的是最大静摩擦力，因为它限定了静摩擦力的变化范围。下面我们通过实验来探究最大静摩擦力与压力大小、接触面的材料以及粗糙程度等因素有无关系以及什么关系。演示：在弹簧测力计的指针下轻塞一个小纸团，它可以随指针移动，作为指针到达最大位置的标记。通过在木块上增添钩码来改变木块与木板之间的压力，重复上述实验，记录最大静摩擦力Fmax；保持木块的质量不变，换用木块的粗糙面来做实验，记录相应最大静摩擦力Fmax.次数123456木块质量m/g0150200250300350F压/N01.471.962.452.943.43Fmax/N0滑动摩擦力Ff/N0分析最大静摩擦力Fmax与压力、接触面的关系，并比较与滑动摩擦力Ff的大小关系。板书：（1）影响因素：压力越大，Fmax；也与接触面的材料和粗糙程度有关。（2）最大静摩擦力Fmax略大于滑动摩擦力Ff；有时可认为二者大小相等。（3）最大静摩擦力是物体间即将发生相对滑动时的摩擦力。若要使静止在水平地面的物体运动起来，所施加的水平推力就要大于物体与地面间的最大静摩擦力；反之，如果推力小于最大静摩擦力，物体仍将与地面保持相对静止。【例题2】（多选）用手握住水杯，拿起并保持静止。判断下列说法正确的是（）A．杯子受到的静摩擦力是竖直向上的，大小等于杯子的重力B．手握得越紧，杯子受到的摩擦力越大C．手握得越紧，杯子与手之间的最大静摩擦力越大，杯子越不容易滑落D．握力变小时，杯子有可能会在手中向下滑动【答案】ACD【点评】本题练习的目的在于让同学们明确静摩擦力的大小、方向，以及最大静摩擦力的影响因素。解释：“竹筷提米”现象。大家考虑，筷子是靠什么力把杯子和米提起来的？对，是静摩擦力。并且静摩擦力要足够大，使得筷子与大米之间保持相对静止。也就是说，它们之间的最大静摩擦力要大于杯子和大米的总重力。如何使得最大静摩擦力足够大呢？通过增大压力可以实现。实验中，可以往大米中添加适量的水，大米膨胀后，相互挤压，极大地增大了与筷子之间的压力，从而增大了筷子与大米之间的最大静摩擦力。F图2-11【例题3】如图所示，质量m=10kg的木箱静止于水平地面上，木箱与水平面之间的动摩擦因数为μ=0.3。木箱与地面之间的最大静摩擦力视为等于滑动摩擦力，g=10m/s2F图2-11（1）F=10N；（2）F=40N.【分析】需要判断木箱所受摩擦力是静摩擦力还是滑动摩擦力，其判断方法是：将推力F与最大静摩擦力Fmax作比较，若，则相对滑动，所受摩擦力为滑动摩擦力；若，则仍相对静止，所受摩擦力为静摩擦力。解：木箱与地面之间的最大静摩擦力，又木箱在竖直方向上受力平衡，故，所以。（1）当F=10N时，由于，所以木箱静止，则木箱受到水平向左的静摩擦力F1的作用，由二力平衡知识可得F1=F，所以F1=10N。（2）当F=40N>Fmax，则木箱会滑动，受到水平向左的滑动摩擦力F2作用，由F2=μF压得F2=30N.五、课堂总结本节课我们一起研究了静摩擦力的大小和方向满足的规律，理解了相对运动趋势的含义和判断方法，知道静摩擦