高一物理上册必修1《摩擦力》教案

  高一物理上册必修1《摩擦力》教案【一】

  教学准备

  教学目标

  1.知道摩擦力的定义及分类.

  2.理解静摩擦力和滑动摩擦力的产生条件.

  3.会判断摩擦力的方向及计算摩擦力的大小.

  4.了解最大静摩擦力的概念.

  教学重难点

  1.静摩擦力和滑动摩擦力的产生条件.

  2.判断摩擦力的方向及计算摩擦力的大小、最大静摩擦力的概念.

  教学过程

  [知识探究]

  一、静摩擦力

  [问题设计]

  1.把木块放在水平桌面上,用弹簧测力计沿水平方向向右拉木块,如图1所示.

  图1

  当测力计的示数为1N时,木块没有动;逐渐增大拉力到2N时,木块仍静止;继续增大拉力到4N时,木块开始移动,此时拉力突然变小到3.8N,此后木块匀速运动,拉力保持3.8N不变.

  (1)木块受到拉力1N时,有相对桌面运动的趋势但没有运动,说明什么呢?

  (2)随着外力的增大,静摩擦力有什么变化?

  (3)静摩擦力在哪里产生?沿什么方向?

  答案 (1)说明桌面对木块施加一个与拉力方向相反的、大小也为1N的力,这个力就是桌面对木块的静摩擦力.

  (2)静摩擦力的大小随着外力的增大而增大,但有一个最大值.

  (3)静摩擦力产生在相对静止但有相对运动趋势的物体之间.静摩擦力的方向与接触面相切,与物体相对运动趋势的方向相反.

  2.在矿山、码头、工厂中多用传送带将货物由低处传送到高处.如图2所示,传送带匀速转动,货物和传送带相对静止.

  图2

  (1)传送带靠什么力把货物送到高处?此力方向如何?

  (2)只有静止的物体才受静摩擦力吗?静摩擦力总是阻碍物体的运动吗?

  答案 (1)静摩擦力.静摩擦力的方向沿斜面向上(与物体运动方向相同).

  (2)不是.静摩擦力发生在两 个相对静止的物体之间,物体本身可以运动.

  静摩擦力阻碍的是相对运动趋势,并不总是阻碍物体的运动.静摩擦力也可以是动力.

  [要点提炼]

  1.定义:两个物体之间只有相对运动的趋势,而没有相对运动时产生的摩擦力叫做静摩擦力.

  2.静摩擦力产生的条件

  (1)物体相互接触且相互挤压.

  (2)接触面粗糙.

  (3)两物体间相对静止但有相对运动趋势.

  注意 两物体是“相对静止”,并不是静止.

  3.静摩擦力的方向

  总是沿着接触面,并且跟物体间相对运动趋势的方向相反.

  注意 (1)与“相对运动趋势的方向相反”,并不是与“运动方向”相反.(2)静摩擦力的效果是阻碍物体间的相对运动趋势,并不是阻碍物体的运动.

  4.静摩擦力的大小

  (1)静摩擦力的大小总随迫使物体发生相对运动的外力的变化而变化,与正压力大小无关(填“有关”或“无关”).

  (2)静摩擦力有一个最大值,即最大静摩擦力Fmax,静摩擦力的范围是0

  (3)静摩擦力的大小一般根据平衡条件求解.如图3中水平力F=1N、2N、3N时物块没有运动,静摩擦力大小分别为1N、2N、3N.

  图3

  [延伸思考]

  产生静摩擦力的条件之一是“两物体之间有相对运动趋势”.那么,何为“相对运动趋势”?如何判断“相对运动趋势”的方向?

  答案 “相对运动趋势”是指一个物体相对于与它接触的另一个物体有运动的可能,但还处于相对静止状态.例如用力推木箱,木箱未动,但木箱有相对地面向前的运动趋势.

  “相对运动趋势的方向”是指假设接触面光滑时,物体将要发生相对运动的方向.如图,物体静止在粗糙斜面上,假设斜 面光滑时,物体将沿斜面下滑,即物体静止时,相对(斜面)运动趋势的方向是沿斜面向下.

  二、滑动摩擦力

  [问题设计]

  1.用力将黑板擦(毛较长)在黑板上滑动,观察毛刷的 弯曲方向.如图4所示,毛刷为什么向后弯曲?

  图4

  答案 因为毛刷所受滑动摩擦力的方向沿板面,与板擦运动方向相反.

  2.把手按在桌面上,用力向前滑动,手有什么感觉?增大手与桌面的压力,感觉有什么不同?这说明什么?阅读课本,写出滑动摩擦力的公式.

  答案 手受到向后的阻力(滑动摩擦力).感觉手受到向后的阻力(滑动摩擦力)增大.滑动摩擦力大小随着压力的增大而增大.F=μFN.

  [要点提炼]

  1.定义:当一个物体在另一个物体表面滑动时,会受到另一个物体阻碍它滑动的力,这种力叫做滑动摩擦力.

  2.滑动摩擦力产生的条件

  (1)两物体相互接触且相互挤压.

  (2)接触面粗糙.

  (3)两物体间有相对运动.

  3.滑动摩擦力的方向

  总是沿着接触面,并且与相对运动的方向相反.

  注意 (1)与“相对运动的方向相反”,并不是与“运动方向”相反.

  (2)滑动摩擦力的效果是阻碍物体间的相对运动,并不是阻碍物体的运动.

  4.滑动摩擦力的大小

  滑动摩擦力的大小跟压力成正比.

  公式:F=μFN,μ为动摩擦因数,取决于相互接触的两物体的材料和接触面的粗糙程度,与接触面的面积无关(填“有关”或“无关”),与物体间相对运动的速度大小无关(填“有关”或“无关”).

  [典例精析]

  一、对摩擦力概念的理解

  例1  关于摩擦力的产生,下列说法中正确的是(  )

  A.相互压紧的粗糙物体间一定有摩擦力

  B.有相对运动或有相对运动趋势的物体间一定有摩擦力

  C.相互压紧并运动的物体间一定有摩擦力作用

  D.只有相互压紧和发生相对运动(或有相对运动趋势)的物体间才可能有摩擦力的作 用

  解析 要产生摩擦力,首先要有弹力,其次要接触面不光滑,还要有相对运动或有相对运动趋势,故只有D正确.

  答案 D

  二、静摩擦力

  例2  如图5所示,有一重力不计的方形容器,被水平力F压在竖直的墙面上处于静止状态,现缓慢地向容器内注水,直到将容器刚好盛满为止,在此过程中容器始终保持静止,则下列说法中正确的是(  )

  图5

  A.容器受到的摩擦力不变

  B.容器受到的摩擦力逐渐增大

  C.水平力F可能不变

  D.水平力F必须逐渐增大

  解析 容器处于平衡状态,在竖直方向上重力与摩擦力平衡,盛满水前墙面对容器的静摩擦力一直增大,如果一直没有达到正压力F作用下的最大静摩擦力,则水平力F可能不变,选项B、C正确.

  答案 BC

  三、滑动摩擦力

  例3  装修工人在搬运材料时施加一个水平拉力将其从水平台面上拖出,如图6所示,则在匀速拖出的过程中(  )

  图6

  A.材料与平 台之间的接触面积逐渐减小,摩擦力逐渐减小

  B.材料与平台之间的接触面积逐渐减小,拉力逐渐减小

  C.平台对材料的支持力逐渐减小,摩擦力逐渐减小

  D.材料与平台之间的动摩擦因数不变,支持力也不变,因而工人拉力也不变

  解析 匀速拉动的过程只能持续到重心离开台面的瞬间,材料的重心在台面上,故材料对台面的压力不变,故材料受到的支持力不变,故C错误;而在拉动过程中动摩擦因数不变,由F=μFN可知摩擦力是不变的,故A、B错误;因为材料做匀速直线运动,摩擦力不变,所以工人的拉力是不变的,故D正确.

  答案 D

  例4  质量为2kg的物体静止在水平地面上,如图7所示,物体与地面间的动摩擦因数为0.5,最大静摩擦力与滑动摩擦力视为相等,给物体一水平推力F.(取g=10N/kg)

  图7

  (1)当推力大小为5N时,地面对物体的摩擦力是多大?

  (2)当推力大小为12N时,地面对物体的摩擦力是多大?

  (3)物体运动过程中突然把推力去掉,此时地面对物体的摩擦力是多大?

  解析 在地面上,FN=mg,则滑动摩擦力( 即最大静摩擦力Fmax)大小为Fmax=μFN=μmg=0.5×2×10N=10N.

  (1)当 推力F=5N时,F

  (2)当推力F=12N时,F>Fmax,物体滑动,则地面对物体的滑动摩擦力的大小F滑=μFN=μmg=10N.

  (3)物体运动过程中突然把推力去掉,地面对物体的摩擦力为滑动摩擦力,其大小F滑′=10N.

  答案 (1)5N (2)10N  (3)10N

  [课堂要点小结]

  摩擦力的比较

  静摩擦力 滑动摩擦力 说明

  产生条件 相同点 ①相互接触;②相互挤压;③接触面粗糙 最大静摩擦力比滑动摩擦力稍大;在有些计算中可认为滑动摩擦力等于最大静摩擦力

  不同点 有相对运动趋势 有相对运动

  力的三要素 大小 不同点 被动力,与压力无关,大小为0N

  方向 相同点 ①与运动方向无直接 关系,可与运动方向同向,也可与运动方向反向或者成某一夹角;②与接触面相切;③与同一接触面上的弹力方向垂直

  不同点 与相对运动趋势方向相反 与相对运动方向相反

  作用点 相同点 在接触面上,作力的图示时,可根据等效原理画到物体的重心上

  [自我检测]

  1.(静摩擦力)置于水平地面上的物体在沿水平方向的拉力作用下,仍处 于静止,则物体所受静摩擦力的大小(  )

  A.与压力成正比

  B.等于水平拉力

  C.小于滑动摩擦力

  D.在物体上叠放另一物体,该物体受到的静摩擦力不变

  答案 BD

  解析 静摩擦力的产生取决于使物体产生相对运动趋势的外力的作用,也就是等于平行于接触面切线方向的外力的大小,与压力大小无关,故B、D正确.

  2.(静摩擦力)用手握住瓶子,使瓶子在竖直方向悬空静止,如图8所示.关于瓶子所受的摩擦力,下列说法正确的是(  )

  图8

  A.握力越大,摩擦力越大

  B.只要瓶子不动,摩擦力的大小就与握力的大小无关

  C.如果握力加倍,则摩擦力的方向由向下变成向上

  D.手越干越粗糙,摩擦力越大

  答案 B

  解析 只要瓶子静止,根据二力平衡的知识,瓶子在竖直方向上受到的静摩擦力与重力总是等大反向,与握力大小无关.B项正确.

  3.(滑动摩擦力的理解)以下关于滑动摩擦力的说法中,正确的是(  )

  A.滑动摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反

  B.滑动摩擦力总是阻碍物体的运动

  C.滑动摩擦力的方向总是与物体的相对运动方向相反

  D.两个相互接触的物体发生相对滑动时,它们都要受到滑动摩擦力的作用

  答案 C

  解析 滑动摩擦力的方向总是与物体的相对运动方向相反,但与物体的运动方向既可能相同,也可能相反,既可能促进物体的运动,也可能阻碍物体的运动,A、B错误,C正确.摩擦力的产生必须具备三个条件,两个相互接触的物体发生相对滑动时,接触面间相互挤压和粗糙的条件不一定具备,此时物体间不一定有摩擦力,D错误.

  4.(摩擦力大小的计算)用20N的水平力在水平地面上拉重60N的物体时,物体恰能被拉动;物体运动后只需18N的拉力即可使物体做匀速直线运动.该物体静止在水平地面上,若用15N的水平力拉该物体,物体受到的摩擦力大小为________;若用30N的水平力拉该物体,物体受到的摩擦力大小为________;物体与地面间的动摩擦因数为________.

  答案 15N 18N 0.3

  解析 水平力为20N时恰能拉动物体,说明最大静摩擦力Fmax=20N.若用F1=15N的力拉物体,由于F1 Fmax,物体受滑动摩擦力,大小为F滑=18N.又由F滑 =μFN得μ=F滑/FN=18N/60N=0.3.

  高一物理上册必修1《摩擦力》教案【二】

  教学准备

  教学目标

  教学目标

  (一) 知识与技能

  (1) 知道滑动摩擦力静摩擦力概念。

  (2) 知道静摩擦力滑动摩擦力方向的判断。

  (3) 会根据二力平衡判断静摩擦力大小,知道最大静摩擦力。掌握滑动摩擦力大小与哪些因素有关,并得出滑动摩擦力公式。

  (二)过程与方法

  (1)培养学生通过实验分析、概括总结物理规律的能力。

  (2)渗透物理研究的一般方法:提出问题——猜想与假设——实验探究——合理外推——分析论证——得出结论——总结规律。

  (三)情感、态度与价值观

  (1)鼓励合作探究,促进合作学习,发扬团队精神。

  (2)体验科学发现的乐趣,鼓励科学探究,增强学生学以致用的意识和信心。

  教学重难点

  教学重点

  (1) 静摩擦、滑动摩擦方向的判断总结。

  (2) 滑动摩擦力大小的定量探究

  教学难点

  (1) 静摩擦、滑动摩擦方向的判断总结。

  (2) 滑动摩擦大小的的定量探究

  教学过程

  一、引入新课

  教师:今天老师给大家带来一个小游戏,这里有两本一页一页相互交差叠放的两本杂志,现在需要它们拉开,哪位同学想要来挑战一下。

  学生:上前拉书

  教师提问:是什么原因导致两本书这么难舍难分?

  学生答:摩擦力!

  二、新课教学

  (一)摩擦力概念

  教师:摩擦是常见现象,同学们举例说生活中观察到哪些现象力存在摩擦力。

  学生举例、教师举例图片补充,回顾初中知识提出摩擦力概念,板书并区分滑动摩擦,静摩擦。

  (二)摩擦力方向

  【模型演示】箱子平放在桌面,并提问。

  (1) 静止在水平面的箱子,它与地面之间是否存在摩擦?——无

  (2) 当用水平向右的推力推箱子(未动),这时两者间是否有摩擦力?——有

  (3) 什么摩擦力?——静摩擦

  (4) 同样箱子没动,为什么这次却有摩擦力的作用?——有向右动的趋势

  教师总结:箱子虽然没有动,但想要向右动。我们把这种想要动而未动称为运动的趋势。

  而静摩擦总是起什么作用?

  学生答:阻碍相对运动趋势。

  教师提问:所以静摩擦什么方向的?

  学生答:左

  【模型演示】滑块静止放在斜面上,教师提问,学生回答。

  (1) 滑块与斜面之间是否有摩擦?——有

  (2) 什么摩擦?——静摩擦

  (3) 有向哪里滑动的趋势?——沿斜面向下

  (4) 所以阻碍它下滑的静摩擦力什么方向?——沿斜面向上

  教师:摩擦力方向有什么特点?

  学生:与运动趋势方向相反

  【模型演示】教师推斜面,让斜面与滑块一起匀速走。教师提问,学生回答。

  (1) 这时滑块与斜面之间什么摩擦?——静摩擦

  滑动摩擦

  教师提问:静摩擦与滑动摩擦有什么区别?

  学生答:与接触面之间是否滑动。所以是静摩擦。

  (2) 静摩擦什么方向的?——沿斜面向上

  教师提示:那静摩擦方向确切的说应该是?

  学生答:与相对运动趋势方向相反

  教师:这里的相对,指的是相对于地面吗?

  学生答:不是,是相对于接触的斜面

  演示滑块沿斜面下滑

  教师:滑块与斜面之间什么摩擦?

  学生:滑动摩擦

  教师:什么方向

  学生:沿斜面向上

  教师:那滑动摩擦力方向有什么特点?

  学生:与相对运动的方向相反

  (三)摩擦力大小

  分组实验探究

  【实验探究一】不改变小车上砝码的个数

  (1)缓慢增大拉力,观察物块没有滑动之前,F静大小怎样变化。

  (2)滑块相对接触面滑动之后,F滑大小的特点。

  学生上台展示实验探究过程,并提出改进方法,教师鼓励并总结静摩擦大小。

  【实验探究二】

  (1)材料不变,依次改变压力大小,观察F滑大小如何变化。将数据填入表格,并描点连线。

  (2)压力相同时,不同材料间F滑大小。

  投影仪展示学生学案,学生得出正比关系,并得出动摩擦因数概念。

  教师提问:总结了F滑 大小的定量关系,如何增大或减小摩擦力?

  学生答:增大压力和粗糙程度可以增大摩擦,减小压力和粗糙程度可以减小摩擦。

  模型演示——水瓶放在斜面上不动,对比滚动。

  教师总结:生活中很多减小摩擦的方法都是化滑动为滚动摩擦。

  (四)自制教具展示:演示物块从静摩擦到滑动摩擦大小变化。

  (五)教师课堂总结、视频展示、语言情感提升。

  板书

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