2018-2019學(xué)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(xué) 目 標(biāo) 知識(shí)與技能 1．知道滑動(dòng)摩擦力的產(chǎn)生條件，認(rèn)識(shí)滑動(dòng)摩擦的規(guī)律．知道動(dòng)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(guān)，會(huì)判斷滑動(dòng)摩擦力的方向． 2．能運(yùn)用滑動(dòng)摩擦力公式來(lái)計(jì)算滑動(dòng)摩擦力． 3．認(rèn)識(shí)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(dòng)摩擦力． 5．會(huì)根據(jù)物體的平衡條件簡(jiǎn)單地計(jì)算靜摩擦力的大?。? 過(guò)程與方法 1．培養(yǎng)學(xué)生利用物理語(yǔ)言分析、思考、描述摩擦力概念和規(guī)律的能力． 2．培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力． 3．讓學(xué)生學(xué)會(huì)在實(shí)驗(yàn)中控制變量和實(shí)驗(yàn)條件． 4．通過(guò)自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力． 情感態(tài)度與價(jià)值觀 1．利用實(shí)驗(yàn)和生活實(shí)例激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣． 2．培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐——認(rèn)識(shí)(規(guī)律)——實(shí)踐(解決實(shí)際問(wèn)題)的思想． 3．在研究問(wèn)題時(shí)，要培養(yǎng)突出主要矛盾，忽略次要因素的思維方法． 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) 教學(xué)重點(diǎn) 1．滑動(dòng)摩擦力大小的計(jì)算以及方向的判斷． 2．靜摩擦力的有無(wú)的判斷以及靜摩擦力方向的判斷． 3．靜摩擦力產(chǎn)生的條件及規(guī)律，正確理解最大靜摩擦力的概念。 教學(xué)難點(diǎn) 1．靜摩擦力有無(wú)的判斷和靜摩擦力方向的判斷． 2．靜摩擦力大小的簡(jiǎn)單計(jì)算． 教 學(xué) 方 法 探究、講授、討論、練習(xí) 教 學(xué) 手 段 教具準(zhǔn)備 多媒體教學(xué)課件、長(zhǎng)方體木塊(每組3塊)、彈簧秤、毛巾；玻璃板、毛刷(兩個(gè)學(xué)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(xué) 活 動(dòng) [新課導(dǎo)入] 師：(舉生活中的例子，也可以用多媒體演示) (演示實(shí)驗(yàn)]用手握住水杯． 師：水杯為什么沒(méi)有運(yùn)動(dòng)? 生：因?yàn)樗芰ζ胶猓? 師：水杯受幾個(gè)力呢? 生：兩個(gè)，重力和手對(duì)它的摩擦力．重力和摩擦力應(yīng)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(gè)問(wèn)題中摩擦力的方向應(yīng)該豎直向上． 師：這位同學(xué)回答得很好，今天我們就在初中學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步學(xué)習(xí)摩擦力． [進(jìn)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(xué)的內(nèi)容，敘述一下摩擦力的概念． 生：兩個(gè)相互接觸的物體，當(dāng)它們發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，就會(huì)在接觸面上產(chǎn)生阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力，這個(gè)力叫做摩擦力． 師：(舉身邊的例子，用水平推力推課桌時(shí)，課桌沒(méi)有運(yùn)動(dòng))當(dāng)我用力推課桌時(shí)，課桌為什么沒(méi)有運(yùn)動(dòng)? 生：因?yàn)檎n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(duì)靜止的兩個(gè)物體之間，我們把這種摩擦力叫做靜摩擦力．同學(xué)們思考一下靜摩擦力存在的條件． 生1：首先兩個(gè)物體間的接觸面不光滑． 生2：兩個(gè)物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)． 生3：兩個(gè)物體應(yīng)該接觸并且相互擠壓． 師：(鼓勵(lì))剛才幾位同學(xué)分析得非常好，根據(jù)上節(jié)課的知識(shí)，彈力產(chǎn)生的條件是接觸并且有形變，那么把摩擦力產(chǎn)生的條件概括成一句話，這句話應(yīng)該怎樣表達(dá)? 生：兩個(gè)接觸面不光滑的物體間有彈力并且有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)． 師：下面我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究一下靜摩擦力的大小和方向． [實(shí)驗(yàn)探究](參考實(shí)驗(yàn)) (1)用彈簧測(cè)力計(jì)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(yùn)動(dòng)為止。觀察在此過(guò)程中彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)變化，并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表格中． (2)在木塊上增加砝碼，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表中． 師：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄的表格應(yīng)該怎樣設(shè)計(jì)? 生：我設(shè)計(jì)的表格是這樣的． 多媒體投影學(xué)生的表格設(shè)計(jì)(參考表格) 實(shí)驗(yàn)次數(shù) 木塊的運(yùn)動(dòng)情況 木塊(或含砝碼)的重力G／N 彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F／N l 2 3 師：根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，嘗試討論以下問(wèn)題：木塊在水平桌面上，不用外力去拉，它有沒(méi)有受到摩擦力的作用? 生：沒(méi)有 師：用彈簧測(cè)力計(jì)輕輕拉木塊，但它不動(dòng)，木塊有沒(méi)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(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)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(gè)固定的值嗎?它與壓力有關(guān)系嗎?如何確定其大小? 生：靜摩擦力的大小不是一個(gè)固定值，它與壓力沒(méi)有關(guān)系，可以用二力平衡條件來(lái)確定它的大小，在物體靜止時(shí)，物體受到的拉力和物體受到的地面對(duì)它的靜摩擦力相等． 師：當(dāng)物塊才剛開始相對(duì)于桌面滑動(dòng)，這時(shí)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(yùn)動(dòng)時(shí)的最小拉力，方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反． 師：大家討論歸納一下靜摩擦力的特點(diǎn)． 生：一般靜摩擦力的大小沒(méi)有一個(gè)確定的值，類似上述情況，當(dāng)物塊不動(dòng)處于平衡狀態(tài)時(shí)，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(duì)滑動(dòng)趨勢(shì)方向相反．靜摩擦力增大到某數(shù)值后就不再增大了，這時(shí)靜摩擦力達(dá)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(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)相反． 師：(微笑鼓勵(lì))剛才這位同學(xué)分析得很好，在一般情況下，如果兩個(gè)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(yùn)動(dòng)所需的最小推力． 師：對(duì)于靜摩擦力，我們還要討論幾個(gè)問(wèn)題，首先考慮第一個(gè)問(wèn)題：靜摩擦力能不能發(fā)生在運(yùn)動(dòng)的物體之間? 生1：我看不可以，因?yàn)檫@種摩擦力是靜摩擦力． 生2：我不同意剛才這位同學(xué)的看法，靜摩擦力中的“靜”應(yīng)該是指的相互接觸并且有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的物體之間的摩擦力，它應(yīng)該是指的相對(duì)靜止． 師：對(duì)，靜摩擦力中的“靜”是指的相對(duì)靜止．第二個(gè)問(wèn)題是靜摩擦力的大小如何確定? 生：可以根據(jù)平衡條件來(lái)做． 師：下面我們看這樣一個(gè)例子． [課堂訓(xùn)練] 用手握住一個(gè)油瓶(瓶始終處于豎直方向)．下列說(shuō)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(shuō)法都正確 答案：AC 解析：手握住油瓶，油瓶不掉落下來(lái)，表明手對(duì)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(diǎn)，相應(yīng)的最大靜摩擦力值也就大一些，才能保障油瓶不會(huì)掉落下來(lái)；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(huì)掉下來(lái)．所以選項(xiàng)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(shí)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(gè)定值——等于油瓶的重力．可見(jiàn)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，C正確；顯然D也不正確． 師：繼續(xù)剛才的分組實(shí)驗(yàn)，當(dāng)拉力大于物體與地面間的最大靜摩擦力時(shí)，物體的運(yùn)動(dòng)情況發(fā)生了怎樣的變化? 學(xué)生繼續(xù)做實(shí)驗(yàn)，仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行解釋． 生：物體由靜止變?yōu)榱诉\(yùn)動(dòng)． 師：這時(shí)候物體與地面之間還有沒(méi)有摩擦力?如果有，是什么性質(zhì)的摩擦力? 生：物體與地面之間仍然有摩擦力，不過(guò)摩擦力的性質(zhì)由靜摩擦力變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦力． 師：好，我們下面就來(lái)研究一下滑動(dòng)摩擦力． 二、滑動(dòng)摩擦力 師：請(qǐng)同學(xué)們閱讀課文，結(jié)合上面的實(shí)驗(yàn)，然后說(shuō)出什么叫做滑動(dòng)摩擦，什么叫做滑動(dòng)摩擦力． 生：從上面的實(shí)驗(yàn)可得出，兩個(gè)相互接觸的物體有相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，物體之間存在的摩擦叫做滑動(dòng)摩擦．在滑動(dòng)摩擦中，物體間產(chǎn)生的阻礙物體間相對(duì)滑動(dòng)的作用力，叫做滑動(dòng)摩擦力． 師：根據(jù)靜摩擦力產(chǎn)生的條件，我們探究一下滑動(dòng)摩擦力產(chǎn)生的條件是怎樣的． 生：接觸面粗糙的兩個(gè)物體之間有彈力并且有相對(duì)運(yùn)動(dòng)． 動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，“感受摩擦力” 學(xué)生做身邊的實(shí)驗(yàn)，感受與滑動(dòng)摩擦力有關(guān)的因素，回答老師提出的問(wèn)題． (參考實(shí)驗(yàn))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(guò)比較，感受滑動(dòng)摩擦力的大小跟哪些因素有關(guān)． 生：與正壓力和接觸面的粗糙程度有關(guān)． 師：下面我們自己設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，看一下滑動(dòng)摩擦力到底與正壓力之間的關(guān)系是什么．首先大家考慮一下實(shí)驗(yàn)器材的選擇，然后探究如何用這些器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，也就是實(shí)驗(yàn)原理是什么，最后我們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)． 學(xué)生探究如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，包括實(shí)驗(yàn)器材的選擇、實(shí)驗(yàn)過(guò)程的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理等等． 師：第一個(gè)問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)前你選擇的器材是什么? 生：我們可以繼續(xù)剛才那個(gè)實(shí)驗(yàn)，只不過(guò)是讓木塊運(yùn)動(dòng)起來(lái)． 師：對(duì)木塊的運(yùn)動(dòng)情況有沒(méi)有限制? 生：木塊要?jiǎng)蛩龠\(yùn)動(dòng)或緩慢地移動(dòng)，因?yàn)橹挥羞@樣才可以保持拉力等于滑動(dòng)摩擦力． 師：是的，這一點(diǎn)一定要注意．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中是如何改變木塊對(duì)地面的壓力的呢? 生：可以在木塊上添加砝碼． 師：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是怎樣進(jìn)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(yùn)動(dòng)的拉力大小，而在水平面上運(yùn)動(dòng)時(shí)物體對(duì)地面的壓力大小等于物體的重力，所以我們要測(cè)量木塊及砝碼的重力從而得到木塊對(duì)地面的壓力．為記錄數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)的表格如下： 多媒體投影學(xué)生設(shè)計(jì)的表格 實(shí)驗(yàn)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(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的呢? 生1：可以用每組得到的摩擦力和對(duì)應(yīng)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(shuō)明二者成正比． 師：剛才兩個(gè)同學(xué)的做法都很好，但是我還是建議用第二種做法，這樣作出來(lái)的圖象一目了然，很容易進(jìn)行判斷．如果你在測(cè)量中出現(xiàn)了錯(cuò)誤的點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)可以在作圖中舍去．以后大家要多采用圖象的方法處理實(shí)驗(yàn)所得到的數(shù)據(jù)． 師：實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)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(dòng)摩擦力與物體對(duì)地面的壓力成正比． 師：大家猜想一下滑動(dòng)摩擦力還與什么因素有關(guān)? 生1：可能與接觸面的面積有關(guān)． 生2：可能與物體運(yùn)動(dòng)的速度有關(guān)． 生3：可能與物體與接觸面的粗糙程度有關(guān)． 師：下面大家就通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證一下我們的猜想． 學(xué)生實(shí)驗(yàn)，教師巡回指導(dǎo)． 師：通過(guò)實(shí)驗(yàn)，我們能夠得出什么樣的結(jié)論? 生：物體與地面間的滑動(dòng)摩擦力與接觸面積無(wú)關(guān)，跟物體運(yùn)動(dòng)的速度大小無(wú)關(guān)，跟接觸面的粗糙程度有關(guān)． 師：(總結(jié))更為精確的實(shí)驗(yàn)表明：滑動(dòng)摩擦力的大小跟壓力成正比，也就是跟兩個(gè)物體間的垂直作用力成正比．如果用F表示滑動(dòng)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(gè)力的比值，沒(méi)有單位)，叫做動(dòng)摩擦因數(shù)，它的數(shù)值跟相互接觸的兩個(gè)物體的材料有關(guān)，材料不同，兩物體間的動(dòng)摩擦因數(shù)也不同．動(dòng)摩擦因數(shù)還跟接觸的情況(如粗糙程度)有關(guān)． 師：滑動(dòng)摩擦力的方向是如何規(guī)定的? 生：滑動(dòng)摩擦力跟物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反． 師：(強(qiáng)調(diào))需要注意的是，滑動(dòng)摩擦力的方向雖然是跟相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反，但是要把相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向跟運(yùn)動(dòng)方向這兩個(gè)概念區(qū)分開，不能混為一談． 師：為了加強(qiáng)對(duì)滑動(dòng)摩擦力的理解，我們看下面一個(gè)例題． 多媒體展示課本例題 注意：在例題講解的過(guò)程中，教師一定要把分析問(wèn)題的機(jī)會(huì)留給學(xué)生，不能越俎代庖，而應(yīng)該循序漸進(jìn)地引導(dǎo)學(xué)生形成正確的分析問(wèn)題的方法，鍛煉學(xué)生分析問(wèn)題特別是受力分析的能力，為以后復(fù)雜的受力分析打下良好的基礎(chǔ)． 三、滾動(dòng)摩擦力 一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面上滾動(dòng)時(shí)，物體之間存在的摩擦叫做滾動(dòng)摩擦．在滑動(dòng)摩擦中，物體間產(chǎn)生的阻礙物體間滾動(dòng)的作用力，叫做滾動(dòng)摩擦力．在壓力相同時(shí)，滾動(dòng)摩擦力要比滑動(dòng)摩擦力小得多。 [小結(jié)] 摩擦力是物理教學(xué)中的難點(diǎn)，這節(jié)課突破難點(diǎn)的方法是利用我們身邊隨手可見(jiàn)的例子和簡(jiǎn)單的學(xué)生實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行的，一定要注意避免的是把知識(shí)點(diǎn)強(qiáng)加給學(xué)生，應(yīng)該讓學(xué)生自己去感受、去體會(huì)．滑動(dòng)摩擦力這個(gè)概念的難點(diǎn)在于滑動(dòng)摩擦力的方向和物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反，而不是和物體運(yùn)動(dòng)方向相反，滑動(dòng)摩擦力的計(jì)算等等．靜摩擦力則更是一個(gè)難點(diǎn)集中的知識(shí)點(diǎn)，包括靜摩擦力有無(wú)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(wèn)題不可能在我們這一節(jié)課就能完全解釋清楚，讓學(xué)生全部了解，應(yīng)該讓學(xué)生先熟悉解決問(wèn)題的基本方法，然后在以后的學(xué)習(xí)中逐步解決這些問(wèn)題，因?yàn)殪o摩擦力不止一次地將會(huì)出現(xiàn)在將來(lái)的學(xué)習(xí)中． 學(xué) 生 活 動(dòng) 作 業(yè) [布置作業(yè)] 教材第65頁(yè)問(wèn)題與練習(xí)． 板 書 設(shè) 計(jì) 1．兩物體接觸且接觸面粗糙 產(chǎn) 生 條 件 2．有相互作用的壓力一一垂直于接觸面的強(qiáng)力(正壓力) 3．有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì) 1．概念：一個(gè)物體相對(duì)于另一個(gè)物體有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)產(chǎn)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(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)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(gè)物體在另一個(gè)物體表面上對(duì)于另一物體滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦力 滑動(dòng)摩擦力 2．方向：跟接觸面相切，且與物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反 3、大?。夯瑒?dòng)摩擦力跟壓力成正比，即F= 4．動(dòng)摩擦因數(shù)9：無(wú)單位，與接觸面的材料和粗度有關(guān) 滾動(dòng)摩擦力 概念一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面上對(duì)于另一物體滾動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦力 在壓力相同時(shí)，滾動(dòng)摩擦力要比滑動(dòng)摩擦力小得多。 教 學(xué) 后 記