摩擦力教学设计

3.2摩擦力（教学设计）

鹿泉一中      狄俊华

【课程标准】

1.认识摩擦力。

2．知道滑动摩擦力和静摩擦力。

3．能用动摩擦因数计算滑动摩擦力的大小。

【教材分析】

高中物理的难点在于受力分析，而受力分析的难点又在于摩擦力有无的判断，学生在初中已经学习过摩擦力的只是没有很好的区分滑动摩擦力和静摩擦力的概念。本节课从摩擦力的定义、方向、大小、作用点四个方面来进行阐述，然后把两者进行对比，找出其中的联系与区别。在初中只是进行定量的描述，并没有拓展到有条件的描述，所以学生对静摩擦力的大小理解还不够，以及两者间的大小关系。因此本节课需要用许多演示实验，让学生体验和理解摩擦力。

【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。

【教学重点与难点】

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。

【教学方法】

教师启发引导教学与探究法相结合，并辅以问题法、实验法、归纳法等。

【教学准备】

木块，钩码，木板，毛巾，笔记本电脑，平板，静力学传感器，多媒体课件。

【教学过程】

一 情景引入

学生观察幻灯片动图，举例说明身边存在摩擦力的实例。并对比这些实例中摩擦力的不同，知道摩擦力的分类与定义。

二 问题引领，难点突破

任务1：了解摩擦力分类和产生条件

问题情境一:互动游戏———“拔河”比赛．如图，将金属棒涂有洗手液的一端交给男生，将没有洗手液的一端交给女生，进行“拔河”比赛．

1. 谁能取得“拔河”比赛的胜利?

2. 两位同学手和金属棒间的摩擦力是同种类型吗?应该分别取什么名称?

3. 前面两同学握住金属棒还没有“拔”时，有摩擦力吗?什么情况下才会有摩擦力?

问题情境二:值日

4. 静止的物体受到的摩擦力是否一定是静摩擦力?例如，值日生擦黑板，墩地，黑板和地面受到的摩擦力是什么类型的?

5. 货物随倾斜的传送带向上运动时，货物受到摩擦力吗?是什么类型的摩擦力?

6. 滑动摩擦、静摩擦中的“动”与“静”该如何理解?产生条件又该如何表达?

探究总结

摩擦力产生的条件

（1）两物体相互接触且有挤压．

（2）物体间的接触面粗糙．

（3）两物体间发生相对运动或运动趋势．

任务2：滑动摩擦力方向的判断

牙刷、毛刷、黑板擦等都是利用摩擦力进行清洁的例子。用力将牙刷按到一个平面上快速滑动，观察到牙刷的刷毛向哪个方向弯曲？该实验说明滑动摩擦力的方向有什么特点？

滑动摩擦力的方向：

任务3：静摩擦力方向判断和大小计算

问题情境：如图所示，用力推压刷子、推木箱，拿水杯

1.      刷毛所受的静摩擦力的方向向哪里?为什么?

2.      静摩擦力方向与相对运动趋势之间存在什么规律?

3.      图6中人没有推动木箱，木箱相对地面的运动趋势怎样?地面对木箱的静摩擦力方向向哪?大小怎么确定？

4.      图7中人握住水杯时，水杯相对手的运动趋势怎样?手对水杯的静摩擦力方向向哪?大小怎么确定？

探究总结

1静摩擦力的方向

（1）沿着接触面，并且跟物体间相对运动趋势的方向相反．

（2）跟物体运动的方向可能相同，也可能相反．

2静摩擦力大小的计算方法根据二力平衡．

知识链接：不能认为受静摩擦力的物体一定静止，运动的物体之间也可能存在静摩擦力．

典例剖析

例1 如图所示，A为长木板，在水平面上以速度v1向右运动，物块B在木板A上面以速度v2向右运动，下列判断正确的是（　　）

A.若v1=v2，A、B之间无滑动摩擦力

B.若v1>v2，A受到了B所施加的向右的滑动摩擦力

C.若v1<v2，B受到了A所施加的向右的滑动摩擦力

D.若v1>v2，B受到了A所施加的向左的滑动摩擦力

解析：A对：若v1=v2，则A、B间无相对运动。

B、D错：若v1>v2，则B相对于A向左运动，故B受到向右的滑动摩擦力，A相对于B向右运动，A受到向左的滑动摩擦力。

C错：如果v1<v2，则B相对于A向右运动，B受到向左的滑动摩擦力

任务4：探究滑动摩擦力大小

问题情境:如图滑动摩擦力的测量提供木块、木板、铁架台、弹簧秤、砝码、细绳

1.      摩擦力能直接测量吗?如何测量摩擦力?
2.      当木块放在木板上，用弹簧秤拉着运动时(图8)，弹簧秤的读数稳定吗?读数容易吗?
3.      你有什么办法使读数更加稳定和容易吗？

4.      滑动摩擦力的大小可能与哪些因素有关?你如何进行研究?

观察实验：控制变量法

1．改变压力

2．改变木块运动的速度

3．改变木块与木板的接触面积

4.  改变接触面材料

结论：

1滑动摩擦力的大小跟压力的大小成正比

  即：Ff ＝ μF 压 

µ是比例常数叫做动摩擦因数。

它的数值跟两个物体的材料和表面粗糙程度有关，

跟物体间的接触面积及运动速度无关。

2．滑动摩擦力的大小的计算方法

（1）公式法：根据公式F＝μFN计算．

（2）二力平衡法：根据二力平衡条件求解．

3．FN的理解

FN是指两个物体表面间的压力，称为正压力（垂直于接触面的力），是弹力，它不一定等于物体的重力，许多情况下需结合物体的平衡条件等加以确定．

4．μ的理解

μ是动摩擦因数，没有单位．它的数值与相互接触的两个物体的材料、接触面的粗糙程度有关，与物体的受力情况、运动状态、接触面积的大小均无关．,

知识链接：“相对”指的是研究对象相对于与其接触的物体而言的．说得更直接一点，是相对于“摩擦面”有没有运动或运动趋势，与物体本身静止还是运动没有关系．

典例剖析

例题2：

　　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，连同车上的木料的总质量为4.9×103 kg 。在水平的冰道上，马要用多大的力，才能够拉着雪橇匀速前进？g 取10m/s2 ，钢与冰面的动摩擦因数为0.02。

980N

滑动摩擦力阻碍物体间的相对运动，不一定阻碍物体的运动．滑动摩擦力既可以是动力也可以是阻力．

知识链接：易混淆的“三个方向”

（1）运动方向：物体的运动方向一般指物体相对于地面（以地面为参考系）的运动方向

（2）相对运动方向：一个物体相对于另一个物体发生运动的方向，与实际运动方向可能相同，也可能不同

（3）相对运动趋势的方向：相对于接触物的运动趋势，相对运动趋势的方向可能与接触物的运动方向相同，也可能不同，可利用假设法判断相对运动趋势的方向

任务5：探究滑动摩擦力与最大静摩擦力之间的关系

问题情境:用传感器拉动一个木盒时的情境及获得的图象

1.      如图12所示，当力传感器对木块的拉力逐渐增大时，桌面对木块静摩擦力如何变化?静摩擦力会一直增大吗?

2.      最大静摩擦力与滑动摩擦力可能会是怎样的关系?你的猜想与物体刚被推动时的运动状况是否吻合?

3.      从传感器得到的F－t图(图13)是否就是Ff－t图?从图中可得到怎样的结论?

探究总结

1．静摩擦力的大小

（1）大小的范围：0<F≤Fmax．

（2）计算：物体处于平衡状态（匀速运动或静止）时，根据二力平衡条件求解．

（3）最大静摩擦力：最大静摩擦力Fmax略大于滑动摩擦力，一般情况下为分析问题方便，可认为二者相等．

任务6：运用摩擦力规律解决问题

问题情境:重为100N的木箱放在水平地板上，要用35N的水平推力，才能使它从原地开始运动．木箱移动后，只须用30N的水平推力，就可以使木箱继续做匀速运动．

1. 木箱与地板间的最大静摩擦力、滑动摩擦力、动摩擦因数分别是多少?

2. 如果用20N的水平推力推静止的木箱，木箱所受的摩擦力是多少

3如果用32N的水平推力推静止的木箱，木箱所受的摩擦力是多少?

4如果用40N的水平推力推静止的木箱，木箱所受的摩擦力是多少?

三 板书设计（课堂小结）