高中物理人教版 (2019)必修 第一册2 摩擦力优秀课件ppt

5.4核裂变与核聚变

教学目标与核心素养

物理观念：知道滑动摩擦力概念及产生的条件，会判断滑动摩擦力的方向。

科学思维：通过实验认识静摩擦力的规律，知道最大静摩摩擦力。

科学探究：让学生经历从静摩擦力到滑动摩摧力的研究过程，在此过程中培养学生的观察、实验和分析问题的能力。

科学态度与责任：能从物理学的视角正确描述和解释自然现象，能综合应用物理知识解决实际问题，指导工作和生活实践。

教学重难点

重点：(1)滑动摩擦力的大小的计算以及方向判断。

(2)静摩擦力有无的判断以及静摩擦力的方向的判断。

(3)静摩擦力产生的条件及规律，正确理解最大静摩擦力的概念。

难点：(1)静摩擦力有无的判断以及静摩擦力的方向的判断。

(2)静摩擦力的大小的计算。

教学过程

【新课引入】

观看视频，思考下列问题：

人在泥潭里摔倒了，为什么站不起来？如果在旱路上摔倒，站起来是不是容易得多？

泥潭对人的摩擦力太小，无法阻止脚的下滑，所以人会一再摔倒，而站不起来。

本节课，学习摩擦力的知识。

【新知探究】

我们知道，两个相互接触的物体，当它们相对滑动时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力，这种力叫作滑动摩擦力。

滑动摩擦力的滑，不是光滑的意思，是要滑动。所以只要物体发生相对运动就会有滑动摩擦力，不要和光滑联系起来。

从滑动摩擦力的定义上看，我们可以初步得到滑动摩擦力的产生原因是有相对运动。

根据力的三要素大小、方向和作用点，在滑动摩擦力的定义中我们可以得出三要素中的那些知识？

经过分析得知：滑动摩擦力的作用点在接触面上。

教学设计说明：增加课堂的趣味同时，引出滑动摩擦力的概念。

通过多媒体课件动图展示：两个毛刷互相搓。

观察毛刷的方向与毛刷的运动方向？为什么？

毛刷的方向总是和运动方向相反，我们知道运动状态的不同必然是受到力的作用，毛刷总是往另一个方向运动，说明那里有一个力拉住了它，这个力就是滑动摩擦力，那么这个方向就是滑动摩擦力的方向。

结论：滑动摩擦力的方向总是沿着接触面，并且跟物体相对运动的方向相反。

注意： ①不要把“物体的相对运动方向”与“物体的运动方向”等同。相对的意思和参考系类似，物体相对运动指的是物体以与它接触的物体为参考系的运动方向，例如下图物块相对木板是向左运动的，所以它受到的滑动摩擦力的方向向右。

通过多媒体课件动图展示：摩擦力的方向和传送带。

②滑动摩擦力的方向可能跟物体的运动方向相反,也可能跟运动方向相同。

第一图可以看出滑动摩擦力的方向与物块的运动方向相反，第二图的滑动摩擦力方向与物块的相同。

通过多媒体课件动图展示：不同因素下摩擦力的大小实验。

我们还知道，滑动摩擦力的大小跟接触面上压力的大小有关，对同一接触面来说，压力越大，滑动摩擦力越大；滑动摩擦力的大小还跟接触面的粗糙程度、材质等有关，在相同压力下，不同接触面间的滑动摩擦力的大小一般不同。

教学设计说明：化抽象为形象，课堂上没有那么多实验，增加这个，更加能够体现课堂的严谨性。

结论：影响摩擦力大小的因素，有弹力（压力 ）大小，粗糙程度和材料。

通过进一步的定量实验，测量同一接触面不同压力下的滑动摩擦力大小，结果表明：滑动摩擦力的大小跟压力的大小成正比。

如果用Ff,表示滑动摩擦力的大小，用F压表示压力的大小，则有

Ff=μF压

其中，μ是比例常数，叫作动摩擦因数。它的值跟接触面有关，接触面材料不同、粗糙程度不同，动摩擦因数也不同。

所以滑动摩擦力的三要素大小、方向和作用点就已经全部得出了。它的产生原因我们再提升细化，由影响摩擦力大小的因素，有弹力（压力 ）大小，粗糙程度和材料。我们可以推出

滑动摩擦力的产生原因：①相互接触，且挤压（有弹力），②接触面粗糙

③有相对运动。

接下来我们以木块在水平木板上滑动为例，木块所受的支持力为FN。由于木块对木板的压力大小等于FN，所以动摩擦因素μ也可以表示为。Ff和FN，所是接触面上木块所受的两个力，Ff在接触面内且与相对运动相反，FN与接触面垂直。

不同的物体间动摩擦因素不一样是如图所示。

例1：在我国东北寒冷的冬季，有些地方用雪橇作为运输工具。一个有钢制滑板的雪橇，连同木料的总重为4.9×104N。在水平的冰道上，马要在水平方向上用多大的力，才能够拉着雪橇匀速前进？

解：（1）确定研究对象，构建模型

（2）对这个物体进行受力分析：

①竖直向下的重力mg；②地面对物体向上的支持力FN；③水平向在右的拉力F拉；水平向在左的摩擦力Ff。

由平衡条件知识有匀速运动的时候：上边的力等于下边的力，左右两边的力也相等。这些力可以是合力也可以是分力。

所以：雪橇受的重力mg=4.9×104N，查表的μ=0.02。

mg=FN和F拉=Ff

所以：Ff=μFN=μmg

带入数据得：F=μmg=0.02×4.9×104N×10N/kg=980N

（二）静摩擦力

相互接触的物体处于相对静止时，是不是也可能存在摩擦力？

通过多媒体课件动图展示：推沙发。

观察动图可以看到人用平行于地面的力推沙发，沙发有相对地面运动的趋势，但它没有被推动，沙发与地面仍然保持相对静止。

对沙发进行受力分析，根据二力平衡的知识可知，这时一定有一个力与推力平衡。这个力与人对沙发的推力大小相等、方向相反。这个力就是沙发与地面之间的摩擦力。

由于这时相互接触的两个物体之间只有相对运动的趋势，而没有相对运动，所以这时的摩擦力叫作静摩擦力。

那么我们怎了理解趋势呢？

根据新华字典的意思，趋势：表示事物发展的动向。所以相对运动的趋势可以简单理解为：“想动却又没动”或者“可以动，但还没动”。是指物体的位置本来要变化的，但是由于受到了静摩擦力，物体没有运动但假若一旦失去了静摩擦力，物体就会发生运动。

假设它没有摩擦力，看看它会怎么运动，如果运动的说明有摩擦力，如果不动则没有，假设法也就是用来判断摩擦力有无的依据。

在对推沙发进行受力分析，如果与推力（也就是运动趋势）相反的方向上没有摩擦力，沙发将会运动，与题意不符合。所以摩擦力的方向与推力相反。

静摩擦力的方向：总是跟物体相对运动趋势的方向相反。

由力的平衡知识来看，静摩擦力的大小有这样的描述：只要沙发与地面间没有产生相对运动，静摩擦力的大小就随着推力的增大而增大，并与推力保持大小相等。

也就是说静摩擦力不不是固定值：F静=F外

与滑动摩擦力相比，静摩擦力的产生原因是：①相互接触，且挤压（有弹力），②接触面粗糙，③有相对运动趋势。不同的地方就在于一个已经运动了一个没有运动。

接下来我们通过实验再深入研究静摩擦力的大小。

演示：静摩擦力的大小随拉力的变化（阅读）

把木块放在水平长木板上，用弹簧测力计沿水平方向拉木块。在拉力F增大到一定值之前，木块不会运动，此种情况下静摩擦力等于拉力。

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，并作为指针到达最大位置的标记（如图)。继续用力，当拉力达到某一数值时木块开始移动，此时拉力会突然变小。

如果用力传感器代替弹簧测力计做这个实验，能够在计算机屏幕上直接得到拉力随时间变化的F-t图像(如图)。

通过多媒体课件动图展示：静摩擦力的大小随拉力的变化。观察动图可以看到静摩擦力的大小随着拉力的增加而增加，当大到一定的值后突然减小，这时物体开始运动的，静摩擦力变成滑动摩擦力了，且保持不变。

作出拉力摩擦力图像，在相应的图线的位置标好，摩擦力的大小。

教学设计说明：通过实验来剖析，滑动摩擦力与静摩擦力之间的联系有图有真相，比较好分析，也能很好的与课本照应。为学生提供具体生动的感性材料，增强感性认识的同时，使得学生发生认知冲突，萌发探索、发现新知的欲望。

静摩擦力的增大有一个限度。图中木块所受静摩擦力的最大值F在数值上等于物体即将开始运动时的拉力。两物体之间实际产生的静摩擦力F在0与最大静摩擦力Fmax之间，即：

0<F≤ Fmax

通过多媒体课件动图展示：传送带。

瓶子可以拿在手中，靠的是静摩擦力的作用。皮带运输机能把货物送往高处，也是静摩擦力作用的结果。

例2：所受重力为100N的木箱放在水平地板上，至少要用35N的水平推力，才能使它从原地开始运动。木箱从原地移动以后，用30N的水平推力，就可以使木箱继续做匀速直线运动。由此可知：木箱与地板之间的最大静摩擦力Fmax=______ ；木箱所受的滑动摩擦力Ff = ______ ， 木箱与地板之间的动摩擦因数μ=______；如果用20N的水平推力推这个静止的木箱，木箱所受的摩擦力大小为____。

解：（1）由题，当要用35N的水平推力时，木箱才能从原地开始运动，则此时水平推力恰好等于最大静摩擦力，所以木箱与地板间的最大静摩擦力为35N。

（2）用30N的水平推力，使木箱继续做匀速运动，则匀速有上下左右的力相等的平衡条件得到，木箱受到的滑动摩擦力：Ff=30N。

（3）因为mg=FN和Ff=μFN

所以

代入数据得：

（4）木箱静止有摩擦力等于同方向上的外力，为20N。

【课堂小结】

一、滑动摩擦力

1.定义：两个相互接触的物体，当它们相对滑动时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力，这种力叫作滑动摩擦力。

2.方向：滑动摩擦力的方向总是沿着接触面，并且跟物体相对运动的方向相反。

3.影响摩擦力大小的因素：弹力（压力 ）大小，粗糙程度和材料。

4.大小：滑动摩擦力的大小跟压力的大小成正比。Ff=μFN

二、静摩擦力

1.定义：相互接触的两个物体之间只有相对运动的趋势，而没有相对运动，所以这时的摩擦力叫作静摩擦力。

2.方向：总是跟物体相对运动趋势的方向相反。

3.大小：静摩擦力的大小就随着推力的增大而增大，并与推力保持大小相等。

            F静=F推。0<F静≤ Fmax

【随堂演练】

1.如图所示，A为长木板，在水平面上以速度v1匀速向右运动，同时物块B在A的上表面以速度v2匀速向右运动，且A、B接触粗糙，下列判断正确的是（　　）

A．若v1=v2，A、B之间无摩擦力

B．若v1>v2，A受到B所施加的向右的滑动摩擦力

C．若v1<v2，B受到A所施加的向左的滑动摩擦力

D．若v1>v2，A、B之间无滑动摩擦力

答案  AC

2．如图所示，物体A重40 N，物体B重20 N，A与B、A与地面间的动摩擦因数相同，物体B用细绳系在竖直墙面上，当水平力F＝32 N时，才能将A匀速拉出，求：

(1)接触面间的动摩擦因数；

(2)物体A所受物体B的摩擦力的大小和方向；

(3)物体A所受地面的摩擦力的大小和方向．

答案　(1)0.4　(2)8 N　水平向左　(3)24 N　水平向左

3．(多选)如图甲所示，A、B两个物体叠放在水平面上，B的上下表面均水平，A物体与一拉力传感器相连接，连拉力传感器和物体A的细绳保持水平．从t＝0时刻起，用一水平向右的力F＝kt(k为常数)作用在B物体上，力传感器的示数随时间变化的图线如图乙所示．已知k、t1、t2，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力．据此可求(　　)

A．A、B之间的最大静摩擦力

B．水平面与B之间的滑动摩擦力

C．A、B之间的动摩擦因数μAB

D．B与水平面间的动摩擦因数μ

答案：AB

课后反思

1.本课难点较多，且都是抽象难以理解的，探究任务重，使得一些探究活动不能够让学生充分的体会和理解，显得非常仓促。比如摩擦力的方向判断较为复杂，课上没有足够的时间，所以就需要学生在课后多进行练习与理解。所以本节课应该安排1.5课时才够用。

2.本节课中插入大量的动图帮助学习，许多重难点都是在动图的引导下得出结论的。充分利用了先进的教学成果，他山之石可以攻玉，引用借鉴别人的优秀成果的基础上在进行补充，达到符合自己的学情的课堂。

3.在刚引入摩擦力环节应该使学生重点理解相对运动，为后面的相对运动的趋势做铺垫。本节课还有平衡的知识，这是下一节的内容。这里可以结合生活经验来理解学习。只有把难点分散开来，贯穿到整个教学中，才能使学生层层理解和接受。