2018-2019學年高中物理 第3章 3.3 摩擦力教案 新人教版必修1.doc

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3.3 摩擦力 教 學 目 標 知識與技能 1．知道滑動摩擦力的產生條件，認識滑動摩擦的規(guī)律．知道動摩擦因數(shù)與相互接觸的物體的材料和接觸面的粗糙程度有關，會判斷滑動摩擦力的方向． 2．能運用滑動摩擦力公式來計算滑動摩擦力． 3．認識靜摩擦的規(guī)律，知道靜摩擦力的變化范圍及其最大值． 4．知道最大靜摩擦力略大于滑動摩擦力． 5．會根據(jù)物體的平衡條件簡單地計算靜摩擦力的大?。? 過程與方法 1．培養(yǎng)學生利用物理語言分析、思考、描述摩擦力概念和規(guī)律的能力． 2．培養(yǎng)學生的實驗探究能力． 3．讓學生學會在實驗中控制變量和實驗條件． 4．通過自己動手實驗，培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力． 情感態(tài)度與價值觀 1．利用實驗和生活實例激發(fā)學生學習興趣． 2．培養(yǎng)學生實踐——認識(規(guī)律)——實踐(解決實際問題)的思想． 3．在研究問題時，要培養(yǎng)突出主要矛盾，忽略次要因素的思維方法． 教學重點、難點 教學重點 1．滑動摩擦力大小的計算以及方向的判斷． 2．靜摩擦力的有無的判斷以及靜摩擦力方向的判斷． 3．靜摩擦力產生的條件及規(guī)律，正確理解最大靜摩擦力的概念。 教學難點 1．靜摩擦力有無的判斷和靜摩擦力方向的判斷． 2．靜摩擦力大小的簡單計算． 教 學 方 法 探究、講授、討論、練習 教 學 手 段 教具準備 多媒體教學課件、長方體木塊(每組3塊)、彈簧秤、毛巾；玻璃板、毛刷(兩個學生一組)．身 邊的物體(例如水杯、黑板擦、鋼筆、橡皮、講桌等物體) 教 學 活 動 [新課導入] 師：(舉生活中的例子，也可以用多媒體演示) (演示實驗]用手握住水杯． 師：水杯為什么沒有運動? 生：因為水杯受力平衡． 師：水杯受幾個力呢? 生：兩個，重力和手對它的摩擦力．重力和摩擦力應該是平衡力． 師：那么摩擦力的方向又是如何呢? 生：重力的方向豎直向下，摩擦力和重力大小相等，方向相反，所以在這個問題中摩擦力的方向應該豎直向上． 師：這位同學回答得很好，今天我們就在初中學習的基礎上進一步學習摩擦力． [進行新課] 一、靜摩擦力 師：首先看一下什么是摩擦力，大家回憶一下初中所學的內容，敘述一下摩擦力的概念． 生：兩個相互接觸的物體，當它們發(fā)生相對運動或具有相對運動趨勢時，就會在接觸面上產生阻礙相對運動或相對運動趨勢的力，這個力叫做摩擦力． 師：(舉身邊的例子，用水平推力推課桌時，課桌沒有運動)當我用力推課桌時，課桌為什么沒有運動? 生：因為課桌與地面之間有摩擦力的作用． 師：這種摩擦力發(fā)生在相對靜止的兩個物體之間，我們把這種摩擦力叫做靜摩擦力．同學們思考一下靜摩擦力存在的條件． 生1：首先兩個物體間的接觸面不光滑． 生2：兩個物體間有相對運動趨勢． 生3：兩個物體應該接觸并且相互擠壓． 師：(鼓勵)剛才幾位同學分析得非常好，根據(jù)上節(jié)課的知識，彈力產生的條件是接觸并且有形變，那么把摩擦力產生的條件概括成一句話，這句話應該怎樣表達? 生：兩個接觸面不光滑的物體間有彈力并且有相對運動趨勢． 師：下面我們通過實驗探究一下靜摩擦力的大小和方向． [實驗探究](參考實驗) (1)用彈簧測力計水平地拉靜止在水平桌面上的木塊，逐漸增大拉力，直到木塊運動為止。觀察在此過程中彈簧測力計的示數(shù)變化，并將實驗數(shù)據(jù)填入表格中． (2)在木塊上增加砝碼，重復上述實驗，將實驗數(shù)據(jù)填入表中． 師：實驗數(shù)據(jù)記錄的表格應該怎樣設計? 生：我設計的表格是這樣的． 多媒體投影學生的表格設計(參考表格) 實驗次數(shù) 木塊的運動情況 木塊(或含砝碼)的重力G／N 彈簧測力計的示數(shù)F／N l 2 3 師：根據(jù)實驗結果，嘗試討論以下問題：木塊在水平桌面上，不用外力去拉，它有沒有受到摩擦力的作用? 生：沒有 師：用彈簧測力計輕輕拉木塊，但它不動，木塊有沒有受到摩擦力的作用? 生：有． 師：其大小和方向如何?依據(jù)是什么? 生：大小與拉力大小相同，方向與相對運動趨勢的方向相反，即與拉力的方向相反；依據(jù)二力平衡． 師：靜摩擦力的大小是一個固定的值嗎?它與壓力有關系嗎?如何確定其大小? 生：靜摩擦力的大小不是一個固定值，它與壓力沒有關系，可以用二力平衡條件來確定它的大小，在物體靜止時，物體受到的拉力和物體受到的地面對它的靜摩擦力相等． 師：當物塊才剛開始相對于桌面滑動，這時物塊所受的靜摩擦力叫什么?它的大小和方向呢? 生：最大靜止摩擦力；大小等于物塊剛開始運動時的最小拉力，方向與相對運動趨勢的方向相反． 師：大家討論歸納一下靜摩擦力的特點． 生：一般靜摩擦力的大小沒有一個確定的值，類似上述情況，當物塊不動處于平衡狀態(tài)時，靜摩擦力的大小隨拉力大小的變化而變化，總是等于拉力的大?。o摩擦力的方向，總是沿接觸面切線方向，跟物體間相對滑動趨勢方向相反．靜摩擦力增大到某數(shù)值后就不再增大了，這時靜摩擦力達到最大值，叫做最大靜摩擦力，用fM表示．最大靜摩擦力的方向，也總是沿接觸面切線方向，跟物體間相對運動趨勢相反． 師：(微笑鼓勵)剛才這位同學分析得很好，在一般情況下，如果兩個相接觸的物體之間存在著靜摩擦力的作用，則并不一定處于最大靜摩擦狀態(tài)，最大靜摩擦力等于使物體將要開始運動所需的最小推力． 師：對于靜摩擦力，我們還要討論幾個問題，首先考慮第一個問題：靜摩擦力能不能發(fā)生在運動的物體之間? 生1：我看不可以，因為這種摩擦力是靜摩擦力． 生2：我不同意剛才這位同學的看法，靜摩擦力中的“靜”應該是指的相互接觸并且有相對運動趨勢的物體之間的摩擦力，它應該是指的相對靜止． 師：對，靜摩擦力中的“靜”是指的相對靜止．第二個問題是靜摩擦力的大小如何確定? 生：可以根據(jù)平衡條件來做． 師：下面我們看這樣一個例子． [課堂訓練] 用手握住一個油瓶(瓶始終處于豎直方向)．下列說法正確的是( ) A．瓶中油越多，手必須握得越緊 B.手握得越緊，油瓶受到的摩擦力越大 C.不管手握得有多緊，油瓶受到的摩擦力總是一定的 D．以上說法都正確 答案：AC 解析：手握住油瓶，油瓶不掉落下來，表明手對油瓶豎直向上的靜摩擦力跟油瓶受到的重力平衡——靜摩擦力的大小由瓶的重力(大小)決定；油瓶變重，它受到的靜摩擦力必須隨之增大，手握得緊一點，相應的最大靜摩擦力值也就大一些，才能保障油瓶不會掉落下來；如果手握得不夠緊，正壓力不夠大，最大靜摩擦力小于油瓶的重力，油瓶就會掉下來．所以選項A正確．手握得越緊，手與瓶之間的正壓力越大，最大靜摩擦力值也越大；但這時油瓶受到的是靜摩擦力，是與油瓶重力平衡的靜摩擦力，是一個定值——等于油瓶的重力．可見，選項B錯誤，C正確；顯然D也不正確． 師：繼續(xù)剛才的分組實驗，當拉力大于物體與地面間的最大靜摩擦力時，物體的運動情況發(fā)生了怎樣的變化? 學生繼續(xù)做實驗，仔細觀察實驗現(xiàn)象，并對實驗現(xiàn)象進行解釋． 生：物體由靜止變?yōu)榱诉\動． 師：這時候物體與地面之間還有沒有摩擦力?如果有，是什么性質的摩擦力? 生：物體與地面之間仍然有摩擦力，不過摩擦力的性質由靜摩擦力變?yōu)榛瑒幽Σ亮Γ? 師：好，我們下面就來研究一下滑動摩擦力． 二、滑動摩擦力 師：請同學們閱讀課文，結合上面的實驗，然后說出什么叫做滑動摩擦，什么叫做滑動摩擦力． 生：從上面的實驗可得出，兩個相互接觸的物體有相對滑動時，物體之間存在的摩擦叫做滑動摩擦．在滑動摩擦中，物體間產生的阻礙物體間相對滑動的作用力，叫做滑動摩擦力． 師：根據(jù)靜摩擦力產生的條件，我們探究一下滑動摩擦力產生的條件是怎樣的． 生：接觸面粗糙的兩個物體之間有彈力并且有相對運動． 動手實驗，“感受摩擦力” 學生做身邊的實驗，感受與滑動摩擦力有關的因素，回答老師提出的問題． (參考實驗)在桌面上墊一張紙，把手壓在紙上，然后手掌向前推，保持接觸面的材料不變，在大小不同的壓力下朝前推手掌(材料可以是紙、塑料、毛巾、木板、橡膠等)；然后保持壓力不變，改變接觸面的材料． 師：通過比較，感受滑動摩擦力的大小跟哪些因素有關． 生：與正壓力和接觸面的粗糙程度有關． 師：下面我們自己設計一個實驗，看一下滑動摩擦力到底與正壓力之間的關系是什么．首先大家考慮一下實驗器材的選擇，然后探究如何用這些器材進行實驗，也就是實驗原理是什么，最后我們進行實驗． 學生探究如何進行實驗，包括實驗器材的選擇、實驗過程的設計、實驗數(shù)據(jù)的處理等等． 師：第一個問題，實驗前你選擇的器材是什么? 生：我們可以繼續(xù)剛才那個實驗，只不過是讓木塊運動起來． 師：對木塊的運動情況有沒有限制? 生：木塊要勻速運動或緩慢地移動，因為只有這樣才可以保持拉力等于滑動摩擦力． 師：是的，這一點一定要注意．實驗過程中是如何改變木塊對地面的壓力的呢? 生：可以在木塊上添加砝碼． 師：實驗數(shù)據(jù)是怎樣進行處理的? 生：我們可以用表格的形式記錄下在不同壓力下物體做勻速運動的拉力大小，而在水平面上運動時物體對地面的壓力大小等于物體的重力，所以我們要測量木塊及砝碼的重力從而得到木塊對地面的壓力．為記錄數(shù)據(jù)設計的表格如下： 多媒體投影學生設計的表格 實驗次數(shù) 1 2 3 4 壓力FN／N 拉力F／N 摩擦力f／N 師：記錄了數(shù)據(jù)以后是如何對數(shù)據(jù)進行處理的呢? 生1：可以用每組得到的摩擦力和對應的重力相比． 生2：可以作摩擦力f隨壓力Fn變化的圖象，如果圖象是一條直線，說明二者成正比． 師：剛才兩個同學的做法都很好，但是我還是建議用第二種做法，這樣作出來的圖象一目了然，很容易進行判斷．如果你在測量中出現(xiàn)了錯誤的點，這個點可以在作圖中舍去．以后大家要多采用圖象的方法處理實驗所得到的數(shù)據(jù)． 師：實驗得到的結論是什么? 生：在其他條件不變的情況下物體與地面間的滑動摩擦力與物體對地面的壓力成正比． 師：大家猜想一下滑動摩擦力還與什么因素有關? 生1：可能與接觸面的面積有關． 生2：可能與物體運動的速度有關． 生3：可能與物體與接觸面的粗糙程度有關． 師：下面大家就通過實驗驗證一下我們的猜想． 學生實驗，教師巡回指導． 師：通過實驗，我們能夠得出什么樣的結論? 生：物體與地面間的滑動摩擦力與接觸面積無關，跟物體運動的速度大小無關，跟接觸面的粗糙程度有關． 師：(總結)更為精確的實驗表明：滑動摩擦力的大小跟壓力成正比，也就是跟兩個物體間的垂直作用力成正比．如果用F表示滑動摩擦力的大小，用FN表示壓力的大小，則有F=μFN，其中μ是比例常數(shù)(它是兩個力的比值，沒有單位)，叫做動摩擦因數(shù)，它的數(shù)值跟相互接觸的兩個物體的材料有關，材料不同，兩物體間的動摩擦因數(shù)也不同．動摩擦因數(shù)還跟接觸的情況(如粗糙程度)有關． 師：滑動摩擦力的方向是如何規(guī)定的? 生：滑動摩擦力跟物體相對運動方向相反． 師：(強調)需要注意的是，滑動摩擦力的方向雖然是跟相對運動方向相反，但是要把相對運動方向跟運動方向這兩個概念區(qū)分開，不能混為一談． 師：為了加強對滑動摩擦力的理解，我們看下面一個例題． 多媒體展示課本例題 注意：在例題講解的過程中，教師一定要把分析問題的機會留給學生，不能越俎代庖，而應該循序漸進地引導學生形成正確的分析問題的方法，鍛煉學生分析問題特別是受力分析的能力，為以后復雜的受力分析打下良好的基礎． 三、滾動摩擦力 一個物體在另一個物體表面上滾動時，物體之間存在的摩擦叫做滾動摩擦．在滑動摩擦中，物體間產生的阻礙物體間滾動的作用力，叫做滾動摩擦力．在壓力相同時，滾動摩擦力要比滑動摩擦力小得多。 [小結] 摩擦力是物理教學中的難點，這節(jié)課突破難點的方法是利用我們身邊隨手可見的例子和簡單的學生實驗來進行的，一定要注意避免的是把知識點強加給學生，應該讓學生自己去感受、去體會．滑動摩擦力這個概念的難點在于滑動摩擦力的方向和物體相對運動方向相反，而不是和物體運動方向相反，滑動摩擦力的計算等等．靜摩擦力則更是一個難點集中的知識點，包括靜摩擦力有無的判斷、靜摩擦力方向的判斷、靜摩擦力大小的判斷等等，這些問題不可能在我們這一節(jié)課就能完全解釋清楚，讓學生全部了解，應該讓學生先熟悉解決問題的基本方法，然后在以后的學習中逐步解決這些問題，因為靜摩擦力不止一次地將會出現(xiàn)在將來的學習中． 學 生 活 動 作 業(yè) [布置作業(yè)] 教材第65頁問題與練習． 板 書 設 計 1．兩物體接觸且接觸面粗糙 產 生 條 件 2．有相互作用的壓力一一垂直于接觸面的強力(正壓力) 3．有相對運動或相對運動趨勢 1．概念：一個物體相對于另一個物體有相對運動趨勢時產生的摩擦力 摩 靜摩擦力 2.方向：跟接觸面相切，跟物體閥相對運動趨勢的方向相反 擦 力 3．大?。?≤f≤fm 分 類 4.最大靜摩擦力fm：靜摩擦力的最大值:最大靜摩擦力跟正壓力成正比 1.概念一個物體在另一個物體表面上對于另一物體滑動時產生的摩擦力 滑動摩擦力 2．方向：跟接觸面相切，且與物體間相對運動方向相反 3、大?。夯瑒幽Σ亮Ω鷫毫Τ烧?，即F= 4．動摩擦因數(shù)9：無單位，與接觸面的材料和粗度有關 滾動摩擦力 概念一個物體在另一個物體表面上對于另一物體滾動時產生的摩擦力 在壓力相同時，滾動摩擦力要比滑動摩擦力小得多。 教 學 后 記