3.6摩擦力（导学案）七年级科学下册（浙教版）2

3.6摩擦力（导学案）【学习目标】1.了解摩擦力产生的条件；学会摩擦力方向的判断方法；2.知道静摩擦力和滑动摩擦力；3.了解摩擦力大小的影响因素；【学习重点】摩擦力产生的条件；摩擦力的方向；受力分析；摩擦力大小的影响因素；【学习难点】摩擦力的方向；静摩擦和滑动摩擦。【自主学习】（此模块是回顾与预习）1.当一个物体在另一个物体表面上发生运动或将要发生相对运动时，在两个物体的接触面上会产生一种阻碍物体发生相对运动的力，这种力叫做摩擦力。2.摩擦力方向：摩擦力的方向与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反。3.摩擦力分类：静摩擦（只有相对运动趋势）、滑动摩擦（发生相对运动）、滚动摩擦（发生滚动）。4.摩擦力产生条件：①物体之间接触；②发生挤压（有压力）；③接触面粗糙；④发生相对运动或有相对运动趋势。（四个条件要同时满足才能产生摩擦力）5.影响滑动摩擦力大小的因素：压力、接触面粗糙程度。6.增大摩擦的方法：①增大压力；②增大接触面粗糙程度；7.减小摩擦的方法：①减小压力；②减小接触面粗糙程度；③用滚动代替滑动；④使两接触面分离（如加润滑油、气垫、磁悬浮列车等）。【课堂探究】一、摩擦力的存在1.摩擦力活动1．用手推一下放在桌面上的木块，使它运动起来，观察木块离开手后运动状态有什么变化。你能解释这个现象吗？现象：木块速度越来越小，逐渐停下来。2．将手掌紧压在桌面上，并慢慢拖动，使手在桌面上滑动。你的手掌有什么感觉？现象：感受到桌面对手掌有阻碍作用。3.将牙刷的刷毛直立在课桌上，用力推或拉动牙刷，观察刷毛弯曲的方向与牙刷运动的方向的关系。现象：刷毛弯曲的方向与牙刷相对地面运动的方向相反。总结：当一个物体在另一个物体表面上运动时，在两个物体的接触面上会产生一种阻碍物体相对运动的力，这种力叫做摩擦力（用f表示）。摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反，摩擦力总是阻碍物体之间的相对运动。由以上活动可知，摩擦力的作用点在接触面上，摩擦力的方向与物体相对运动方向相反，知道了摩擦力的作用点、方向，那么怎么知道摩擦力的大小呢？摩擦力的大小我们可以通过弹簧测力计测定，并通过平衡力的原理求出摩擦力的大小。如图所示：用弹簧测力计拉着木块在水平面上做匀速直线运动，根据二力平衡原理，它在水平方向受到的向右的拉力F和向左的滑动摩擦力f是一对平衡力，两个力相等。则弹簧测力计示数即摩擦力的大小。两个物体相对运动时会产生摩擦力，两个物体相对静止时是否也会产生摩擦力呢？活动：纸杯中盛有米，米内插有筷子。将米压紧后，竖直向上提筷子，你看到筷子连着杯子和米都被提起了。请尝试解释这个现象。筷子向上提起时，米相对筷子有向下运动的趋势，筷子与米之间存在着摩擦力。正是这个摩擦力使筷子与米之间保持相对静止，才使得筷子能将杯子提起。由以上活动可知，两个物体相对静止时，也可以产生摩擦力。2.摩擦力的分类滑动摩擦力：当一个物体在另一个物体表面上发生相对运动时，在两个物体的接触面上会产生一种阻碍物体相对运动的力，这种力叫做滑动摩擦力。静摩擦力：两个相互挤压的物体存在相对运动趋势时，它们之间存在一种阻碍物体相对运动趋势的力，这种力叫做静摩擦力。滚动摩擦：一个物体在另一个物体表面上滚动时所产生的摩擦叫做滚动摩擦。故可以将摩擦力分为滑动摩擦、静摩擦、滚动摩擦。3.摩擦力产生的条件活动：辨别下列情况是否产生摩擦力①水平面上静止的物体与水平面没有相对运动或相对运动趋势，不产生摩擦力；②沿着墙面下滑的物体，与墙面没有发生挤压，不产生摩擦力，若向左施加一个压力，则会产生摩擦力；③接触面光滑，不产生摩擦力。摩擦力普遍存在于我们的生活之中，对我们的生活起着极为重要的影响。例如，人走路时两只脚的前后位置会交替变化，后脚离开地面前要蹬地，这时，地面对它会产生一个向前的摩擦力，正是这个力，人才得以向前运动；而前脚踩到地面时，地面会对它产生一个向后的摩擦力，正是这个力，才使脚停止了向前的运动。注意：摩擦力是阻碍相对运动的力，不一定是阻碍物体运动的力，如走路时摩擦力促进运动，将货物放在转动的传送带上，货物受到向右的摩擦力可促进货物运动。思考与讨论：假如没有摩擦，将会出现怎样的情景？生活中我们所做的许多工作都依靠摩擦力来完成，假如没有摩擦，靠摩擦来完成的工作将无法进行。如：老师无法用粉笔在黑板上写字，吃饭时筷子夹不起饭菜，人无法在地面上行走，人拿不起杯子等等。不但固体与固体之间会产生摩擦，液体、气体与固体之间也会产生摩擦。如图是超龄服役的俄罗斯“和平号”空间站安全脱离轨道后进入地球大气层时，与空气摩擦后导致燃烧而形成的壮观景象。二、影响摩擦力大小的因素在地面上推一只木箱，木箱会受到地面的摩擦力，箱子越重，推起来越费力，地面越粗糙，推起来越费力，让我们来探究摩擦力的大小跟哪些因素有关。【猜想与假设】（1）滑动摩擦力大小可能与接触面间的压力有关；（2）滑动摩擦力大小可能与接触面的粗糙程度有关。【实验步骤】1．如图甲所示，在水平放置的长木板上放一块木块，用弹簧测力计拉木块，使它在长木板上做匀速直线运动，测出木块运动时受到的摩擦力，并将结果记录在下表中。2．如图乙所示，在木块上放砝码，增大木块与长木板之间的压力，测出木块运动时受到的摩擦力，并将结果记录在表中。3．在长木板上铺上棉布，以增大接触面的粗糙程度，按图丙的方式测出木块运动时受到的摩擦力，并将结果记录在表中。实验次数实验条件摩擦力（牛）压力大小接触面粗糙程度1木块的重较光滑42木块和砝码的总重较光滑73木块的重较粗糙6分析：比较实验1、2，接触面粗糙程度相同，但压力大小不同，压力越大，滑动摩擦力越大，即滑动摩擦力的大小跟接触面所受的压力有关；对比实验1、3，压力相等，接触面粗糙程度不同，接触面越粗糙，摩擦力越大，即滑动摩擦力与接触面粗糙程度有关。【实验结论】滑动摩擦力的大小跟作用在物体表面上的压力有关，还跟接触面的粗糙程度有关。压力越大，接触面越粗糙，摩擦力越大。【实验注意事项与改进】（1）滑动摩擦力大小与接触面积的大小无关；（2）实验要注意控制单一变量；（3）该实验中必须保持木块匀速直线运动，此时木块受力平衡，弹力才等于摩擦力，但是匀速直线运动难以维持，实验中很难保持弹簧测力计示数的稳定性，很难读数，可对实验进行改进，如图乙所示，水平向左拉动长木板，不需要保持匀速直线运动，木块静止，木块所受的弹簧的弹力和滑动摩擦力是一对平衡力，该方法的优点是不必匀速拉动木块，操作方便，弹簧测力计示数稳定，便于读数。（4）滑动摩擦力大小的影响因素是压力和接触面粗糙程度，静摩擦力大小不受这两个因素的影响，静摩擦力大小可根据二力平衡原理求得，如使用5N的力无法推动物体，此时静摩擦力大小为5N，若使用6N的力推动物体还是无法推动，则此时摩擦力大小为6N。三、增大或减小摩擦的方法1.增大有利摩擦摩擦虽然会阻碍物体之间的相对运动，但在许多情况下，这种阻碍作用对我们来说是有益的，因此，人们常常需要设法增大这种摩擦。你知道采用什么措施可以增大物体之间的摩擦吗？增大摩擦的方法：增大压力、减小接触面的粗糙程度2.减小有害摩擦有时，摩擦也会给我们带来麻烦。例如，机器运转时，摩擦会使机器零件发热和磨损；沿地面拖动桌子，桌脚与地面的摩擦既容易使桌脚和地面受损，又会使人感到很费劲。因此，人们需要设法减小有害的摩擦。你知道采用什么措施可以减小物体之间的摩擦吗？减小摩擦的方法：减小压力、减小接触面的粗糙程度、变滑动为滚动、分离接触面。活动1．如图甲，轻击一下有机玻璃底座，让底座沿桌面滑动。底座容易滑动吗？2．通过粘在底座中心的橡皮塞中的小孔，将气球打足气。再将底座放在桌面上（如图乙），当气球内的气体从小孔中泄出时，轻击底座，底座容易滑动吗？实验表明，利用气垫可以大大减小摩擦力。气垫船就是利用船与水面之间的气垫使接触面分离从而减小船行驶时的摩擦的。【自我测评】典例1如图是一款擦窗机器人，它通过吸盘吸附在竖直的玻璃窗上。擦窗机器人匀速竖直上行过程中所受摩擦力的方向是（）A.水平向左B.水平向右C.竖直向上D.竖直向下【答案】C【解析】擦窗机器人匀速竖直上行过程中，处于平衡状态，所以受到平衡力作用，在竖直方向上受到的重力和摩擦力是一对平衡力，二力的方向相反，因此所受的摩擦力竖直向上，故C符合题意，ABD不符合题意。故选C。典例2如图所示，A、B、C三木块依次叠放，恒力F作用在B木块上，使三者一起向右做匀速直线运动。以下说法正确的是（）A.木块A和木块B之间不存在摩擦力B.木块B对木块C的摩擦力水平向左C.恒力F和地面摩擦力大小不相等D.B、C间的摩擦力和地面处的摩擦力种类相同【答案】A【解析】C.以A、B、C三木块整体为研究对象，由于三者一起向右做匀速直线运动，即处于平衡状态，故整体受到的是平衡力，即水平方向受到的恒力F和地面作用在C上的滑动摩擦力是一对平衡力，大小相对，方向相反，故C错误；A.由于三者一起向右做匀速直线运动，彼此间没有相对运动，所以，木块A和木块B之间不存在摩擦力，故A正确；B.以C为研究对象，由于做匀速直线运动，即处于平衡态，水平方向受到地面向左的滑动摩擦力和B对C水平向右的静摩擦力，且此二力平衡，故B错误；D.根据题意知道，B、C间的摩擦力是静摩擦力，地面处的摩擦力滑动擦力，故D错误。故选A。典例3小科按如下步骤完成探究“影响滑动摩擦力大小的因素”的实验。①如图1甲所示，木块A平放在长木板B上，水平匀速直线拉动木块A，保持弹簧测力计示数稳定，记录其示数。②如图1乙所示，将毛中固定在长木板B上，木块A平放在毛中上，水平匀速直线拉动木块A，保持弹簧测力计示数稳定，记录其示数。③如图1丙所示，将木块A平放在长木板B上，并在木块A上放一钩码，水平匀速直线拉动木块A，保持弹簧测力计示数稳定，并记录其示数。（1）根据图1甲、乙、丙图，该实验主要采用的探究方法是；（2）实验过程中，小科发现很难做到让木块A保持匀速直线运动，又设计了如图丁的实验。小科发现：当F为3N时，木块A相对于地面静止目长木板B做匀速直线运动时，弹簧测力计示数为1.2N，则长木B受到地面的摩擦力方向为水平向（选填“左”或“右”），大小为N；（3）实验拓展：如图2甲，放在水平地面上的物体C受到方向不变的水平拉力的作用，Ft和vt图像分别如图2乙，则物体C在第4s时受到的摩擦力大小为N。【答案】（1）控制变量（2）右；1.8（3）4【解析】（1）根据实验过程可知，探究压力与摩擦力关系时，需要控制接触面的粗糙程度不变，因此运用了控制变量法。（2）木块A相对于地面静止且长木板B运动时，弹簧测力计示数为1.2N，说明木块A收到木块B施加向左的摩擦力为1.2N，因为力的作用是相互的，所以木块B受到木块A施加向右的摩擦力大小为1.2N，此时木块B水平方向受到水平向左的拉力为3N，水平向右A施加的摩擦力为1.2N，因为木块B做匀速直线运动，根据平衡力可知，木块B受到地面施加的摩擦力为f=3N1.2N=1.8N，方向水平向右。（3）由vt图像分析可知，第4s时物体产生的摩擦力为滑动摩擦力，与6s～9s产生的摩擦力大小相等，6s～9s时物体做匀速直线运动时，根据二力平衡可知，物体受到的摩擦力为4N。典例4自行车的构造和使用上有很多涉及到摩擦力的知识，下面说法错误的是（）A.给车轴加润滑油，是通过减小接触面粗糙程度减小摩擦B.脚踏板上有花纹，是通过增大接触面粗糙程度增大摩擦C.轴承里加滚珠，是通过变滑动摩