高中物理《摩擦力》导学案+课后练习题

引言：我们身边的“隐形推手”当你清晨推开门窗，感受那份阻碍；当你行走在路面，获得前进的动力；当你用橡皮擦去错误的字迹，体验那份摩擦——这些日常现象背后，都离不开一个重要的力学概念：摩擦力。摩擦力是自然界中最常见的力之一，它既可能是我们前进的阻力，也可能是我们赖以行动的基础。本节课，我们将一同揭开摩擦力的神秘面纱，探究它的产生条件、大小决定因素以及方向判断的方法。一、学习目标1.理解摩擦力的定义，能说出摩擦力产生的条件。2.区分静摩擦力和滑动摩擦力，掌握它们的基本特征。3.掌握滑动摩擦力大小的计算方法，并理解公式中各物理量的含义。4.学会判断静摩擦力和滑动摩擦力的方向。5.能运用摩擦力知识解释生活中的相关现象。二、课前预习：温故知新，引发思考1.回顾旧知：力的三要素是什么？我们学过哪些性质的力？2.生活联系：*试着用手推一张静止在地面上的桌子，开始时比较费力，一旦桌子动起来，似乎就轻松一些，这是为什么？*走路时，鞋底与地面之间存在怎样的相互作用？如果地面非常光滑，会发生什么？3.提出问题：你认为摩擦力是如何产生的？它的大小可能与哪些因素有关？方向又如何确定？三、新知探究：层层深入，解密摩擦（一）摩擦力的定义与产生条件思考与讨论：将一本书放在水平桌面上，书与桌面之间有摩擦力吗？如果用手轻轻推书，书未动，此时书与桌面之间是否存在摩擦力？若书被推动并在桌面上滑动，情况又如何？归纳总结：1.定义：两个相互接触的物体，当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动或相对运动趋势的力，这种力叫做摩擦力。2.产生条件：*接触：两物体必须相互接触。*挤压：接触面之间存在相互挤压（即存在弹力）。*粗糙：接触面不光滑。*相对运动或相对运动趋势：两物体之间有相对运动，或有相对运动的趋势。（四个条件缺一不可，请同学们务必理解并牢记）（二）静摩擦力情景分析：用一个逐渐增大的水平力F推静止在粗糙水平面上的物体，在物体未被推动之前：*物体受到哪些力的作用？*这些力之间有什么关系？*手的推力F增大时，哪个力会随之变化？概念辨析：1.定义：两个相互接触的物体，当它们具有相对运动趋势但尚未发生相对运动时，在接触面上产生的阻碍这种相对运动趋势的力，叫做静摩擦力。2.方向：总是沿着接触面，并且与物体相对运动趋势的方向相反。*如何判断“相对运动趋势方向”：假设接触面光滑，物体将要发生的运动方向，就是相对运动趋势方向。静摩擦力方向与此方向相反。3.大小：*静摩擦力的大小随外力的变化而变化，它的取值范围是：0<f静≤fmax。*fmax叫做最大静摩擦力，是物体即将开始运动时所受的静摩擦力，也是静摩擦力的最大值。*在物体保持静止的前提下，静摩擦力f静的大小等于使物体产生相对运动趋势的外力的大小。生活中的静摩擦力：*手握瓶子，瓶子不掉下来，是静摩擦力的作用。*人走路时，鞋底与地面之间的摩擦力。（三）滑动摩擦力情景分析：当上述情景中，水平推力F增大到某一值时，物体开始在桌面上滑动，此时物体与桌面之间的摩擦力有何特点？概念辨析：1.定义：当一个物体在另一个物体表面上发生相对滑动时，在接触面上产生的阻碍相对滑动的力，叫做滑动摩擦力。2.方向：总是沿着接触面，并且与物体相对运动的方向相反。*注意：是“相对运动方向”，而不是物体的“运动方向”。3.大小：大量实验表明，滑动摩擦力的大小跟压力（两个物体表面间的垂直作用力，通常用N表示）成正比，即：f滑=μN其中，μ是比例常数，叫做动摩擦因数，它的数值与相互接触的两个物体的材料以及接触面的粗糙程度有关，与接触面的面积大小无关，没有单位。思考：动摩擦因数μ的数值范围是怎样的？它可能大于1吗？（提示：查阅教材或资料）（四）摩擦力方向的判断方法无论是静摩擦力还是滑动摩擦力，其方向的判断都是学习的重点和难点。核心在于理解“相对”二字。1.确定研究对象。2.明确参照物：摩擦力的方向是相对于施力物体（接触面）而言的。通常以与研究对象接触的那个物体为参照物。3.判断相对运动或相对运动趋势方向：*滑动摩擦力：观察研究对象相对于参照物的实际运动方向。*静摩擦力：假设接触面光滑，观察研究对象相对于参照物将要发生的运动方向（即相对运动趋势方向）。4.确定摩擦力方向：与上述相对运动或相对运动趋势方向相反。示例：*人走路时，脚向后蹬地，脚相对于地面有向后的运动趋势，因此地面给脚一个向前的静摩擦力，这个力是人前进的动力。*一个物体在粗糙水平面上向右滑动，它相对于地面向右运动，因此受到地面给它的向左的滑动摩擦力。四、知识梳理与总结摩擦力类型产生条件方向特点大小特点:---------:-------------------------------------------:-------------------------------------:-----------------------------------------静摩擦力接触、挤压、粗糙、有相对运动趋势与相对运动趋势方向相反0<f静≤fmax，随外力变化，被动调整滑动摩擦力接触、挤压、粗糙、发生相对滑动与相对运动方向相反f滑=μN，μ由接触面材料和粗糙程度决定特别提醒：*摩擦力不一定是阻力。它可以是阻力（阻碍物体的运动），也可以是动力（推动物体运动）。*压力N是指物体对接触面的垂直作用力，它不一定等于物体的重力G。例如，在斜面上的物体，N<G；当用手将物体压在竖直墙壁上时，N与G无关。五、难点辨析与拓展思考1.“相对运动”与“运动”的区别：举例说明一个物体的运动方向与它所受摩擦力方向相同的情况。2.静摩擦力的“被动性”：静摩擦力的大小和方向是如何“被动”地适应外界条件变化的？3.没有摩擦力的世界会怎样？发挥你的想象，描述一下如果没有摩擦力，我们的生活将发生哪些变化。---课后练习题一、概念辨析题（选出正确答案，并简述理由）1.关于摩擦力，下列说法正确的是（）A.两物体间有摩擦力，就一定有弹力B.两物体间有弹力，就一定有摩擦力C.摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反D.静止的物体不可能受到滑动摩擦力2.用手握住一个油瓶（瓶始终处于竖直方向），下列说法正确的是（）A.瓶中油越多，手必须握得越紧，因为静摩擦力增大B.手握得越紧，油瓶受到的静摩擦力越大C.不管手握得多紧，油瓶受到的静摩擦力总是一定的D.油瓶静止时受到的静摩擦力方向向上二、计算题3.一个质量为5kg的物体，放在水平地面上。已知物体与地面间的动摩擦因数μ=0.3，g取10m/s²。（1）当用水平向右的力F=10N推物体时，物体未动，求此时物体受到的静摩擦力大小和方向。（2）要使物体开始运动，水平推力至少要多大？（假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）（3）若水平推力F=20N，物体向右滑动，求此时物体受到的滑动摩擦力大小和方向。4.一个重为100N的木箱，放在倾角为30°的斜面上，木箱与斜面间的动摩擦因数μ=0.2。现用一个沿斜面向上的力F拉木箱，使木箱沿斜面匀速向上运动。求拉力F的大小。（sin30°=0.5，cos30°≈0.866，g取10m/s²）三、情景分析题5.当你用拖把在水平地面上拖地时，拖把与地面之间的摩擦力属于哪种类型？其方向如何？请结合所学知识分析。6.为什么汽车在冰雪路面上行驶时容易打滑？从摩擦力的角度分析，并提出至少两条防滑措施。---参考答案及提示一、概念辨析题1.A、D。提示：摩擦力产生条件包含弹力，A对B错；摩擦力方向与“相对运动/趋势”方向相反，可能与运动方向相同，C错；静止的物体可以受到滑动摩擦力，如擦黑板时，黑板静止，受到板擦的滑动摩擦力，D对。2.C、D。提示：油瓶静止，静摩擦力与重力平衡，大小等于重力，方向向上，与手握力大小无关（只要能握住），A、B错，C、D对。二、计算题3.（1）物体静止，静摩擦力f静=F=10N，方向水平向左。（2）F至少等于最大静摩擦力fmax=μN=μmg=0.3×5×10=15N。（3）滑动摩擦力f滑=μN=μmg=15N，方向水平向左。4.木箱匀速，受力平衡。沿斜面方向：F=mgsinθ+f滑；垂直斜面方向：N=mgcosθ；f滑=μN。代入数据得：F=100