专题摩擦力的综合分析教学设计高一上学期物理人教版

人教版物理必修第一册第3章相互作用——力摩擦力的综合分析教学设计目录一、学习任务二、新知探究三、素养提升第3章相互作用——力摩擦力的综合分析一、学习任务1．进一步理解摩擦力，掌握滑动摩擦力和静摩擦力的区别。2．知道摩擦力可以发生突变，并能解决摩擦力的突变问题。二、新知探究知识点一：摩擦力的理解与分析1．静摩擦力与滑动摩擦力对比名称静摩擦力滑动摩擦力定义两个具有相对运动趋势的物体间在接触面上产生的阻碍相对运动趋势的力两个具有相对运动的物体间在接触面上产生的阻碍相对运动的力产生条件(1)接触面粗糙(2)接触处有压力(3)两物体间有相对运动趋势(1)接触面粗糙(2)接触处有压力(3)两物体间有相对运动大小(1)静摩擦力为被动力，与正压力无关，满足0<Ff≤Ffm(2)最大静摩擦力Ffm大小与正压力大小有关Ff＝μFN方向与受力物体相对运动趋势的方向相反与受力物体相对运动的方向相反作用效果总是阻碍物体间的相对运动趋势总是阻碍物体间的相对运动2．分析计算摩擦力时的四点注意(1)首先分清摩擦力的性质，因为一般只有滑动摩擦力才能利用公式Ff＝μFN计算，静摩擦力通常只能根据物体的运动状态求解。(2)公式Ff＝μFN中，FN为两接触面间的压力，与物体的重力没有必然关系，不一定等于物体的重力。(3)滑动摩擦力的大小与物体速度的大小无关，与接触面面积的大小也无关。(4)摩擦力的方向与物体间的相对运动或相对运动趋势方向相反，但与物体的实际运动方向可能相同、可能相反，也可能不共线。知识点二：摩擦力的突变问题无论摩擦力怎样变化，摩擦力突变问题的本质就是静摩擦力和滑动摩擦力大小或方向的变化分析问题，以下是摩擦力突变的常见情况：分类说明案例图示静—静“突变”物体在摩擦力和其他力作用下处于平衡状态，当作用在物体上的其他力发生突变时，如果物体仍能保持静止状态，则物体受到的静摩擦力的大小或方向将会发生“突变”在水平力F作用下物体静止于斜面，F突然增大时物体仍静止，则所受静摩擦力大小或方向将“突变”静—动“突变”物体在摩擦力和其他力作用下处于静止状态，当其他力变化时，如果物体不能保持静止状态，则物体受到的静摩擦力将“突变”为滑动摩擦力放在粗糙水平面上的物体，水平作用力F从零逐渐增大，物体开始滑动时，物体受到地面的摩擦力由静摩擦力“突变”为滑动摩擦力动—静“突变”物体在摩擦力和其他力作用下做减速运动，突然停止滑行时，物体将不受摩擦力作用，或受到的滑动摩擦力“突变”为静摩擦力滑块以速度v0冲上斜面做减速运动，当到达某位置静止时，滑动摩擦力“突变”为静摩擦力动—动“突变”某物体相对于另一物体滑动的过程中，若突然相对运动方向变了，则滑动摩擦力方向发生“突变”水平传送带的速度v1大于滑块的速度v2，滑块受到的滑动摩擦力方向向右，当传送带突然被卡住停止传动时，滑块受到的滑动摩擦力方向“突变”为向左2.方法总结：物体受到的外力发生变化时，物体受到的摩擦力就有可能发生突变。解决这类问题的关键是正确对物体进行受力分析和运动状态分析，从而找到物体摩擦力的突变“临界点”。三、素养提升1．如图甲所示把一根长20cm的轻质弹簧上端固定，下端系一质量为1kg的木块，当木块静止时，弹簧长为25cm；把此木块放在水平桌面上，用这个轻质弹簧水平拉它，当弹簧长为22cm时，木块沿桌面匀速运动，如图乙所示。(g取10m/s2)求：(1)弹簧的劲度系数；(2)木块与桌面间的动摩擦因数。[解析](1)当弹簧上端固定时，根据胡克定律得：F1＝mg＝k(l1－l0)，则k＝mgl1-(2)木块沿桌面匀速运动时，弹簧对物块的拉力的大小F2＝k(l2－l0)＝200×(0.22－0.20)N＝4N。由平衡条件得：F2＝μmg。解得μ＝0.4。2．如图所示，一质量M＝2kg的物体放在动摩擦因数μ＝0.2的粗糙水平面上，用一条质量不计的细绳绕过定滑轮和一只m0＝0.1kg的小桶相连。已知M与水平面间的最大静摩擦力Fm＝4.5N，滑轮的摩擦不计，g取10N/kg，求在以下情况中M受到的摩擦力的大小。(1)只挂m0，处于静止状态时；(2)只挂m0，但在M上再放一个M′＝3kg的物体时；(3)在桶内加入m1＝0.33kg的沙子时。[解析](1)因为m0g＝1N<Fm，M处于静止状态，所以受静摩擦力作用，由二力平衡得Ff1＝m0g＝1N。(2)在M上再放一个M′＝3kg的物体，M仍静止，故所受静摩擦