鲁科版 (2019)必修 第一册第3章 相互作用第3节 摩擦力教学设计及反思

第三章　相互作用

第3节　摩擦力

本节选自鲁科版第三章第三节，它是学生在充分掌握了重力、弹力后，接触到的另外一个性质力，本节既是力学的基础，也是高中物理知识的基石。本节课是重力和弹力的延伸，又为后续学习受力分析及牛顿运动定律打好基础，具有承前启后的作用。

【物理观念】了解摩擦力的概念及产生条件；会判断和计算两种摩擦力的方向和大小；具有重力、弹力及摩擦力相关的初步的相互作用观念。

【科学思维】通过自己动手实验，培养学生分析问题、解决问题的思维。

【科学探究】通过探究影响滑动摩擦力大小因素的活动，培养学生实验、分析、概括的能力，对学生进行科学研究方法的教育。

【科学态度与责任】体会摩擦力与人类生活的密切联系，在探究活动中，培养学生实事求是、尊重客观规律的科学态度。

【教学重点】1．滑动摩擦力的产生条件及规律，会应用公式f=µN解决实际问题。2．静摩擦力的产生条件及规律，正确理解什么是最大静摩擦力。

【教学难点】自主设计探究方案，进行科学探究；静摩擦力的有无及方向的确定。

【导入新课】

观察这三幅图片，思考以下三个问题：

（1）筷子为何可以提起水杯？

（2）桌子为何推而不动?

（3）行驶的汽车不加油门时为何就要慢慢停下？

引出本节课的课题“摩擦力”

【新课讲授】

一、什么是摩擦力？

定义：两个相互接触、相互挤压的物体，当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时，就会在接触面上产生阻碍相对运动和相对运动趋势的力，这种力叫摩擦力。

二、摩擦力的种类

（据图分类摩擦力）

滑动摩擦力

静摩擦力

滚动摩擦力

三、滑动摩擦力

1、定义：当两个物体彼此接触和挤压，并发生相对滑动时，在接触面上就会在接触面上产生阻碍相对滑动的力，这种力叫滑动摩擦力。

结合实例与定义得出滑动摩擦力的产生条件。

2、产生条件：接触并挤压；有相对运动；接触面不光滑

3、方向：与接触面相切，并且与物体的相对运动方向相反。（与物体运动的方向无关）

【思考】相对运动和运动有什么不同？怎么理解相对？能不能不要“相对”？

（根据实例体会相对运动与运动的区别）

木块相对桌面静止，抽出纸条 ，在这个过程中，木块没有运动，但是木块与纸条之间有相对运动，有摩擦。

木块随手做匀速直线运动，在这个过程中木块运动，但是木块与手之间无相对运动，无摩擦。

（总结）“相对滑动”或“相对滑动趋势”相对指的是物体以接触面为参考系，而不是相对于地面或是其他物体的滑动。

【关于滑动摩擦力要注意】

(1)静止的物体也可以受到滑动摩擦力的作用

(2) 摩擦力不一定阻碍物体运动,但一定阻碍相对 运动, 可能是阻力,也可能是动力

(3)摩擦力的方向可能与物体的运动方向相同,可能相反,但一定与相对运动方向相反

4、滑动摩擦力的大小

【思考】滑动摩擦力大小跟哪些因素有关呢？

（体验）

把手掌压在桌面或其他物体的表面，在大小不同的压力下向前平移手掌；改变接触面的材料，体会在相同大小的压力下向前平移手掌。通过比较，感受滑动摩擦力的大小与那些因素有关？

（猜想）

接触面粗糙程度；接触面间的正压力；物体相对速度大小；接触面积的大小等

思考：探究Ff与某个因素关系时如何排除其他因素影响 ？-------控制变量法

（实验）

不同接触面积                  不同运动速度

滑动摩擦力的大小与接触面积及相对运动速度无关

其他条件不变时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。

方案一                           方案二

思考：在探究正压力与滑动摩擦力大小之间的关系时，应该选择哪一方案？为什么？

其他条件不变时，接触面上的正压力越大，滑动摩擦力越大，且随正压力成正比关系增大。

实验表明：滑动摩擦力的大小跟压力成正比，即Ff =μFN

（1）FN是跟两个物体接触面垂直的作用力。

思考：压力一定等于重力么？ （实例展示，打破学生的误区）

（2）动摩擦因数

注意：μ仅与两个物体的材料和表面粗糙程度有关

展示几种常见接触面的动摩擦因数

【例题】有些地方，人们常用狗拉雪橇载人及物品。已知雪橇与地面间的动摩擦因数为0.02，雪橇（包括所载人及物品）的总重量为300Kg。若近似认为狗以水平拉力拉着雪橇在水平地面上做匀速直线运动，求狗拉雪橇的拉力大小。

【策略提炼】

在真实情境中，我们要善于抓住主要因素，在本题中，忽略次要因素，将“雪橇”视为质点，根据二力平衡等解决问题。

四、静摩擦力

1、定义：两个彼此接触、挤压的物体之间没有发生相对运动，但具有相对运动趋势时，接触面上会产生一种阻碍相对运动趋势的力。

2、产生条件：接触并挤压；有相对运动趋势；接触面不光滑

3、方向：静摩擦力的方向总是沿着接触面，跟物体相对运动的趋势方向相反。

思考：如何判断物体的相对运动趋势？

假设法：假设斜面光滑。

注意：相对运动趋势的“相对”是指两接触面之间。

4、静摩擦力的大小

（演示实验）粗测最大静摩擦力

实验结论：静摩擦力随拉力的增大而增大，当拉力达到某一数值时木块开始移动，拉力突然减小。

理论分析 ：

推动前：由二力平衡知，静摩擦力的大小随运动趋势方向上的推力的增大而增大，F静=F推

推动瞬间：当人在箱子运动趋势上的水平推力增大到某一值Fmax时，物体就要滑动，此时静摩擦力达到最大值，我们把Fmax叫最大静摩擦力。

静摩擦力的范围     0 < F静≤ Fmax

（关于最大静摩擦力）

最大静摩擦力跟物体间的压力、接触面的材料及粗糙程度有关。最大静摩擦力比滑动静摩擦力略大一些。有时可近似的认为二者相等，即Fmax=μFN

【关于静摩擦力要注意】

(1)静摩擦力可以存在于静止的物体间；也可以存在于运动的物体间。

(2)静摩擦力可以是阻力,也可以充当动力， 但它产生的效果一定是阻碍物体间的相对运动趋势。

(3)静摩擦力不是恒力，大小随着产生运动趋势的外力的变化而变化。

【例题】质量为2kg的木箱静止在水平地面上。木箱与地面间的动摩擦因数为0.5，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等，取重力加速度g=10kg。现给木箱一水平拉力。

（1）当拉力大小为5N时，地面对木箱的摩擦力是多少？

（2）当拉力大小为12N时，地面对木箱的摩擦力是多少？

（3）此后若将拉力减小为5N（木箱仍在滑动），地面对木箱的摩擦力是多大？

【策略提炼】

分析摩擦力时，首先要判断是静摩擦力还是滑动摩擦力。滑动摩擦力的大小可以用滑动摩擦力公式计算。静摩擦力的大小可用二力平衡条件求解。

（静摩擦力有无的判断）

练习：一只玻璃瓶，在下列情况下是否受到摩擦力？如果受到摩擦力，摩擦力的方向如何？

A、瓶子静止在粗糙的水平面上             无摩擦

B、瓶子静止在倾斜的桌面上               有摩擦，沿桌面向上

C、瓶子在被握在手中，瓶口向上           有摩擦，竖直向上

判断静摩擦力有无的方法总结：

假设法：

平衡条件法：根据二力平衡的条件判断

五、摩擦力的调控

1. 增大摩擦力

2.减小摩擦力