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第4章 摩擦力

【教学目标】

一、知识目标

1.知道摩擦力产生的条件。

2.能在简单的问题中,根据物体的运动状态,判断静摩擦力的有无、大小和方向;知道存在着最大静摩擦力。

3.掌握动摩擦因数,会在具体问题中计算滑动摩擦力,掌握判定摩擦力方向的方法。

4.知道影响动摩擦因数的因素。

二、能力目标

1.通过观察演示实验,概括出摩擦力产生的条件以及摩擦力的特点,培养学生的观察、概括能力。通过静摩擦力与滑动摩擦力的区别对比,培养学生的分析综合能力。

三、情感目标

渗透物理方法的教育。在分析物体所受摩擦力时,突出主要矛盾,忽略次要因素及无关因素,总结出摩擦力产生的条件和规律。

【教学建议】

一、基本知识技能

1.两个互相接触且又相对滑动的物体,在它们的接触面上会产生阻碍相对运动的摩擦力,称为滑动摩擦力。

2.两个物体相互接触,当有相对滑动的趋势,但又保持相对静止状态时,在它们接触面上出现的阻碍相对滑动的作用力叫静摩擦力。

3.两个物体间的滑动摩擦力的大小跟这两个物体接触面间的压力大小成正比。

4.动摩擦因数的大小跟相互接触的两个物体的材料有关。

5.摩擦力的方向与接触面相切,并且跟物体相对运动或相对运动趋势相反。

6.静摩擦力存在最大值——最大静摩擦力。

二、重点难点分析

1.本节课的内容分滑动摩擦力和静摩擦力两部分。重点是摩擦力产生的条件、特性和规律,通过演示实验得出关系。

2.难点是在理解滑动摩擦力计算公式时,尤其是理解水平面上运动物体受到的摩擦力时,学生往往直接将重力大小认为是压力大小,而没有分析具体情况。

【教法建议】

一、讲解摩擦力有关概念的教法建议

介绍滑动摩擦力和静摩擦力时,从基本的事实出发,利用二力平衡的知识使学生接受摩擦力的存在。由于摩擦力的内容是本节的难点,所以在讲解时不要求“一步到位”,关于摩擦力的概念可以通过实验、学生讨论来理解。

1.可以让学生找出生活和生产中利用摩擦力的例子。

2.让学生思考讨论,如:

(1)摩擦力一定都是阻力;

(2)静止的物体一定受到静摩擦力;

(3)运动的物体不可能受到静摩擦力。

主要强调:摩擦力是接触力,摩擦力是阻碍物体间的相对运动或相对运动趋势的,但不一定阻碍物体的运动,即在运动中也可以充当动力,如传送带的例子。

二、有关讲解摩擦力的大小与什么因素有关的教法建议1.滑动摩擦力的大小,跟相互接触物体材料及其表面的光滑程度有关;跟物体间的正压力有关;但和接触面积大小无关。注意正压力的解释。

2.滑动摩擦力的大小可以用公式:f=μN,动摩擦因数μ跟两物体表面的关系,并不是表面越光滑,动摩擦因数越小。实际上,当两物体表面很粗糙时,由于接触面上交错齿合,会使动摩擦因数很大;对于非常光滑的表面,尤其是非常清洁的表面,由于分子力起主要作用,所以动摩擦因数更大,表面越光洁,动摩擦因数越大。但在力学中,常称“物体表面是光滑的”这是忽略物体之间的摩擦力的一种提法,实际上是一种理想化模型,与上面叙述毫无关系。

3.动摩擦因数(μ)是一个无单位的物理量,它能直接影响物体的运动状态和受力情况。

4.静摩擦力的大小,随外力的增加而增加,并等于外力的大小。但静摩擦力不能无限度地增大,而有一个最大值,当外力超过这个最大值时,物体就要开始滑动,这个最大限度的静摩擦力叫做最大静摩擦力(fm)。实验证明,最大静摩擦力由公式f0=μ0N所决定,μ0叫做静摩擦因数,N为物体所受的正压力。摩擦力的大小变化随着外力的变化关系:滑动摩擦力的大小小于最大静摩擦力,但一般情况下认为两者相等。

【教学设计示例】

课时安排:1课时

教学方法:

设问法、讲解法相结合

教学过程设计:

一、复习提问

问题一:目前我们学了哪几种力?它们产生的原因是什么?它们大小方向如何确定?

问题二:胡克定律f=kx的适用条件是什么?k叫什么?由什么决定?当外力变化时,k如何变化?

教师总结前几节所学习内容,为方便知识体系的理解,在分析力时可把握如下几个过程:1.力产生的原因;

2.力的大小、方向。

二、新课教学

(一)引入新课

力学中常见的三种力是重力、弹力、摩擦力。对于每一种力,都需要知道它的产生条件、会计算它的大小、能判断它的方向。前面我们已经学习了其中两种力:重力和弹力。这一节我们学习第三种力——摩擦力。摩擦力是三种力中比较难掌握的。

(二)静摩擦力的讲解

1.概念总结:

(1)静摩擦力:物体间保持相对静止,但有相对运动趋势时的摩擦力。

(2)静摩擦力的大小和方向:在上述实验中,不断增加钩码,使拉力增大,可以分析出:静摩擦力也增大。但当增大到某一值时,A物体开始滑动了。A物体将要滑动的瞬间的静摩擦力叫做最大静摩擦力,用fm表示。

总结以上分析可知,静摩擦力的大小在[0~fm]之间随外力的变化而变化,其具体的确定可由二力平衡知识得到。静摩擦力的方向,可由物体相对运动趋势或由二力平衡知识来确定。

2.例题讲解:

握住水杯,使水杯在空中保持不动。让学生讨论水杯是否受摩檫力。若受,则其大小、方向怎样?

答案:水杯受到重力、手的弹力、手的静摩擦力作用。由于水杯静止在空中,因此静摩擦力大小与水杯重力大小相等。

3.继续演示实验,在前述实验中,继续增加钩码个数,木块开始缓慢匀速滑动后,开始提问。

提问:木块此时受几个力?

答案:重力、支持力、拉力、摩擦力。

提问:此时摩擦力起到什么作用?

答案:阻碍物体运动。

教师总结。

(三)滑动摩擦力的讲解

1.滑动摩擦力:物体间相对滑动时产生的摩擦力。

2.滑动摩擦力的方向:与物体相对运动的方向相反。

继续实验,向A木块施加压力(可以添加砝码),接着再在原基础上添加钩码,让木块又开始缓慢滑动。让学生讨论比较两次滑动摩擦力的大小。

3.滑动摩擦力的大小:两个物体间的滑动摩擦力的大小f跟这两个物体间的压力N的大小成正比,即:f=μN。式中μ叫滑动摩擦因数。μ值跟互相接触的两个物体的材料有关,跟接触面的情况有关,μ为两个力的比值,无单位。

(四)讲解例题,可以参考书上的例题。

三、小结

四、组织学生讨论课后习题

五、布置作业

【习题精选】

一、选择题

1.关于静摩擦力的说法,正确的是

A、两个相对静止的物体间一定有摩擦力的作用B、受静摩擦力作用的物体一定是静止的

C、静摩擦力一定是阻力

D、在物体间压力一定时,静摩擦力的大小可以变化,但有一个限度

2.要使一粗糙的木块在水平木桌的表面上滑动受到的滑动摩擦力尽可能小些。下列措施中有效的是

A、将木块和木桌的接触面刨光滑些

B、在木桌表面上垫一张平整的铁皮

C、使木块的滑动速度增大

D、取木块表面积最小的那个面向下放在桌面上,减小与桌面的接触面积二、填空题

1.质量为10kg的物体静止放在水平面上,物体和水平面的最大静摩擦力为40N,滑动摩擦力为37N。当水平拉物体的力分别为38N和50N时,物体所受摩擦力的大小分别为和。

2.马拉着自重600N的雪橇在水平冰面上做匀速直线运动,马需用水平拉力18N。苦在雪橇上载货500

kg,马要用多大的水平力可使雪橇仍做匀速直线运动?雪橇和冰面间的滑动摩擦因素为多少?

3.例如,用力F把铁块紧压在竖直墙上不动,当F增大时,铁块对墙的压力,铁块受墙的摩擦力。若撤去力F,当铁块沿着墙壁自由下落时,铁块受到的滑动摩擦力。

答案:

一、选择题

1.D2、AB

二、填空题

1.38N;37N。2、165N;0.03。3、变大;不变;为零。

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