3磨擦力
整体设计
磨擦力是热学中的三大性质力之一，正确认识磨擦力对前面知识的学习有着至关重要的作用.在磨擦力这节课中，要求会计算滑动磨擦力的大小和判定其方向，以及静磨擦力的大小和方向的判定.班主任在教学过程中要将中学生在中学所学过的相关概念与本节内容相结合，与生活中的实例相结合，逐渐引导、循循善诱，对两种磨擦力的大小和方向判断有个清晰的认识.在探究过程中要充分借助小学二力平衡的知识，在物体从静止到运动的过程中认识静磨擦力和滑动磨擦力大小变化情况，使中学生的认识从感性到理智发生质的变化.对于动磨擦质数的教学最好通过实验让中学生探究得出.因为本节课的特性，在整个教学过程中要充分彰显新课标的探究精神，让中学生多用所学知识阐明生活中的相关现象本质.
教学重点
1.滑动磨擦力的大小及方向的判定.
2.静磨擦力的有无及方向的判定.
3.静磨擦力形成的条件及规律.
教学难点
1.静磨擦力有无的判定和方向的判定.
2.静磨擦力大小的估算.
课时安排
3课时
三维目标
知识与技能
1.晓得哪些是静磨擦力、最大静磨擦力、滑动磨擦力.
2.能估算静磨擦力、滑动磨擦力的大小并会判定它们的方向.
过程与技巧
1.中学生通过设计实验，并使用控制变量法对影响滑动磨擦力青河磨擦力大小的诱因进行实验探究.
2.培养中学生的逻辑思维能力,培养中学生借助知识解决实际问题的能力.
情感心态与价值观
通过静磨擦力的探究过程，培养中学生科学的思想方式.
课前打算
教具打算:铁块、弹簧秤、木板、毛巾、纸、钢板、砂纸、水等.
知识打算:收集有关的磨擦力信息.
教学过程
导出新课
活动导出
打算两只碗，分别装入数目较多的玻璃小球，一只碗内是光滑干净的，另一只碗内是粘有尘土的.请两个朋友把玻璃球从碗中用牙签夹下来，赛事看谁夹得快.之后让两位朋友分别说出自己的看法,进而引出磨擦力的问题.
情境导出
(讲义展示)播放运动员滑冰的录象,如图3-3-1,让中学生说出滑冰要求的环境条件，之后导
出磨擦力的概念.
图3-3-1
问题导出
粉笔在黑板上可以写出字来,在玻璃上写得下来吗?试试看.想想若在外边的柏油桥面上用粉笔写字又会有何不同?为何？你觉得磨擦力是一种哪些样的力？
让中学生用自己的语言表述磨擦力.
推动新课
中学生在中学阶段早已学习过磨擦力，通过直接提问使中学生追忆并表述磨擦力的概念.
概念：两个互相接触的物体，当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时，都会在接触面上形成制约相对运动或相对运动趋势的`力，这些力称作磨擦力.本节课就来深入研究磨擦力.
请中学生做个小实验：要求中学生用逐步减小的水平力推进在课室中放置的椅子，直至推进一段距离.(设计意图:让中学生感受并剖析出课桌遭到推力和磨擦力的作用，使中学生形成对静磨擦力和滑动磨擦力的感性认识)
中学生活动:中学生按老师要求推椅子，并体会推力大小变化.
问题：为何使劲推椅子而椅子不一定运动？为何想让椅子继续运动还要继续推？
初步引出对静磨擦力和滑动磨擦力的感性认识.
一、静磨擦力
由使劲推椅子而不动，师生讨论引导出静磨擦力的概念：两个互相接触的物体之间有相对运动趋势而又保持相对静止时,在接触面间所形成的制约相对运动趋势的力叫静磨擦力.
问题：静磨擦力是一恒定的力吗？如何求静磨擦力的大小？如何判定静磨擦力的方向？
【实验探究】在水平桌面上放一铁块，用弹簧测力计沿水平方向用较小的力拉铁块但保持铁块不动，并不断平缓地减小拉力.注意提示中学生观察弹簧秤的示数变化.
实验如图3-3-2：
图3-3-2
实验现象：我们可以看见随着拉力的减小，弹簧秤的示数不断减小.
推论：由二力平衡的知识可以晓得，铁块遭到的静磨擦力大小等于弹簧秤的拉力，方向和拉力的方向相反.所以静磨擦力不是一固定值，它随外力的变化而变化，总是和外力大小相等、方向相反.
继续试验：在弹簧测力计表针下轻塞一个小纸团，它可以随表针联通，并作为表针抵达最大位置的标志.在刚刚实验的基础上继续使劲，当拉力达到一定的值时铁块开始联通，此时拉力会忽然变小.要求中学生记下刚刚的最大值.
推论：静磨擦力的减小有一个限度，这个限度就是最大静磨擦力Fmax，其值等于物体刚才开始运动时的拉力.两物体间实际发生的静磨擦力F在0与最大静磨擦力Fmax之间.
问题：最大静磨擦力的大小和哪些诱因有关呢？（班主任提出问题，由中学生自主设计实验验证最大静磨擦力大小的决定诱因）
中学生活动:中学生设计实验并探究，整理剖析实验数据.
参考设计：
1.装置如前面的实验，在铁块里面降低砝码，验证在不同的压力作用下的最大静磨擦力的大小；保持压力不变，分别在桌面上、棉布面上、毛巾面上验证最大静磨擦力的值.
2.用手握一油瓶，手的臂力正好促使油瓶不下落，此时最大静磨擦力等于瓶的重力.不断降低瓶中的油，要想瓶恰不滚落，应当降低手的臂力即压力,由此判定最大静磨擦力和压力的关系.换用不同粗糙程度的杯子做实验，验证最大静磨擦力和接触面的粗糙程度的关系.
活动:中学生交流讨论并得出推论:
1.静磨擦力大小值并不惟一；
2.最大静磨擦力与压力和接触面有关系.
引导中学生说一下生活中和生产中借助静磨擦力的例子.
（教案展示）图片示例：
图3-3-3
课堂训练（教案展示）
1.有关静磨擦力的说法中正确的是（）
A.只有静止的物体才受静磨擦力B.静磨擦力与压力成反比
C.静磨擦力可能与运动方向垂直D.静磨擦力的方向与物体运动方向一定相反
解析：受静磨擦力作用的物体不一定静止，故A错.静磨擦力的大小与压力无关，而与物体的运动状态及所受其他力的情况有关，故B错.静磨擦力的方向可与运动方向成任意角度，故C正确.静磨擦力的方向与运动方向无关，但一定与相对运动方向相反，故D错.
答案：C
2.如图3-3-4所示，用外力F水平压在质量为m的物体上（设受力F的面绝对光滑），恰管用物体静止，此时物体与墙之间的磨擦力为；假如F减小为3F，物体与墙之间的磨擦力为.
图3-3-4
解析：物体受向上的重力为mg，由二力平衡条件知静磨擦力大小也为mg摩擦力的方向判断摩擦力的方向判断，方向向下，当推力增为3F时，物体重力不变，则静磨擦力也不变.
答案：mgmg
二、滑动磨擦力
概念：当一个物体在另一个物体表面上滑动的时侯，会遭到另一个物体制约它滑动的力，这些力称作滑动磨擦力.滑动磨擦力的方向总是顺着接触面，而且跟物体的相对运动方向相反.（可以通过备考追忆得出，或则通过演示实验总结得出，也可以直接给出）
（提出要求）借助教材演示实验仪器设计实验，定量研究影响滑动磨擦力大小的诱因.（设计意图：使中学生意识到应采用控制变量法进行多变量的研究；使中学生感受磨擦力的大小的影响诱因）
1.引导中学生进行实验原理的探究.
(中学生活动:思索并交流讨论得出借助二力平衡定量检测滑动磨擦力的大小)
2.引导中学生进行实验方式的探究
(中学生活动:思索并交流讨论得出控制变量法)
3.组织中学生借助已有器材进行实验探究
(中学生活动:中学生进行分组实验探究)
4.要求中学生设计表格记录数据，并通过对数据的剖析初步得出自己的推论.
(中学生活动:展示自己的数据，并对数据进行剖析，最终定量得出压力与滑动磨擦力的关系，对动磨擦质数有定性的认识)（设计意图：培养中学生实验数据的剖析处理能力）
小结：滑动磨擦力的估算公式f=μN.（设计意图：训练中学生语言抒发及逻辑推理能力）
介绍动磨擦质数的化学意义及常见材料间的动磨擦质数.
教案展示：
几种材料间的动磨擦质数
材料动磨擦质数材料动磨擦质数
钢—钢0.25钢—冰0.02
木—木0.30木头—冰0.03
木—金属0.20橡胶内胎—路面（干）0.71
皮革—铸铁0.28
例题.滑冰是南方地区人们喜爱的一种运动.有的地方人们用鹿拉滑雪板进行滑冰大赛.已知滑雪板与冰层间的动磨擦质数为0.02，滑雪板和人的总质量为180kg.假如鹿拉着滑雪板做匀速直线运动，求鹿的拉力大小.
解析：因为滑雪板做匀速直线运动，可知鹿的拉力F与滑动磨擦力的大小相等，即F=f.同时，滑雪板与冰层的压力N与滑雪板和人的重力相等，即N=G.
由滑动磨擦力公式，可求出鹿的拉力大小为
F=f=μN=μMg=0.02×180×9.8N=35.3N.
答案:35.3N
课堂训练
质量为2kg的物体，静止在水平面上.物体与地面间的动磨擦质数为0.5，最大静磨擦力与滑动磨擦力大小视为相等.给物体一水平拉力.
(1)当拉力大小变为5N时，地面对物体的磨擦力是多大？
(2)当拉力大小变为12N时，地面对物体的磨擦力是多大？
(3)随后若将拉力又减少为5N（物体仍在滑动），地面对物体的磨擦力是多大？
(4)若撤掉拉力，在物体继续滑动的过程中，地面对物体的磨擦力是多大？（取g=10N/kg）
解析：（1）当拉力F=5N时，F＜fmax,物体没有滑动，地面对物体的磨擦力为静磨擦力,f=F=5N；
（2）当拉力F=12N时，F＞fmax,物体滑动上去，地面对物体的磨擦力为滑动磨擦力F滑=μN=μmg=0.5×2×10N=10N；
（3）当拉力又减少为5N时，因为物体仍在地面上滑动，所以物体遭到地面的磨擦力仍是滑动磨擦力，所以仍是10N；
（4）当拉力撤掉后，因为物体继续在地面上滑动，物体遭到地面的磨擦力仍是滑动磨擦力，所以仍为10N.
答案：（1）5N（2）10N（3）10N（4）10N
知识拓展
减小有益磨擦：
1.降低物体表面的粗糙程度.如：鞋面、车车胎、各种旋钮表面都有花纹.
2.减小压力.如：电动机的皮带拉得很紧，便于减小压力来减小磨擦力，避免皮带抱死.
减少有害磨擦：
1.用滚动磨擦取代滑动磨擦：用滚动轴承取代滑动轴承.
2.减少表面粗糙程度：加润滑油.
课堂小结
1.两个相互接触的物体，当它们要发生或早已发生相对运动时，在接触面上形成一种制约物体间相对运动的力，叫磨擦力.
静磨擦力滑动磨擦力符号及单位
形成缘由表面粗糙有挤压作用的物体间具有相对运动趋势时表面粗糙有挤压作用的物体间发生相对运动时磨擦力用f表示
单位:牛顿
简称:牛
符号:N
大小仍然与外力顺着接触面的份量相等f=μN
方向与相对运动趋势相反与相对运动方向相反
2.磨擦力的大小与压力大小有关，跟物体间接触面的粗糙程度有关.
常用减小压力和使接触面更粗糙的方式减小有益磨擦.减少有害磨擦的方式有:使磨擦面光滑，用滚动取代滑动，使磨擦面脱离接触（加润滑油、气垫）这三种方式.
布置作业
1.教材第62页，“问题与练习”2、3.
2.教材第60页“做一做”.
板书设计
3磨擦力
1.磨擦力形成的条件
（1）接触面粗糙
（2）在接触面上有垂直作用的正压力
（3）有相对运动或则有相对运动趋势
2.静磨擦力
（1）变力:0＜F静≤Fmax
（2）方向：静磨擦力的方向总跟接触面相切，而且跟物体相对运动趋势的方向相反
3.滑动磨擦力
（1）大小：F=μFN
（2）方向：滑动磨擦力的方向总是与接触面相切，且与相对运动方向相反
活动与探究
1.设计实验检测纸面间的动磨擦质数.
2.观察单车上什么地方存在磨擦，其中什么是有益的，什么是有害的，你能想出什么办法来减小或减少它们.
自主设计实验.包括选择实验器材、设计实验步骤,并设计、写出实验报告.
习题解读
1.解答:手压着桌面向前移动时,手遭到桌面的滑动磨擦力作用.滑动磨擦力的方向与右手联通的方向相反,制约右手的运动.手对桌面的压力越大,右手遭到的滑动磨擦力越大,对手指相对桌面运动的制约作用越显著.
2.解答:(1)不受.由于杯子与桌面之间没有相对运动的趋势.
(2)受静磨擦力作用,静磨擦力的方向沿桌面斜向上.
(3)受静磨擦力作用,静磨擦力的方向竖直向下(杯子处于竖直状态).
(4)受滑动磨擦力作用,磨擦力的方向沿字条相对杯子的运动方向.
3.答案:35N30N0.320N
设计点评
本节重点是理解动磨擦质数的意义和滑动磨擦力大小的估算和方向的判断.难点是对静磨擦力的理解，尤其是静磨擦力方向和大小的确定.教学中通过大量的实例，并利用受力剖析等方式来突破.静磨擦力是因为物体间具有相对运动趋势而形成的，其方向与相对运动趋势相反.怎么判断静磨擦力的方向?通过假定物体间不存在磨擦力，这么在其他力的作用下物体将往哪些方向运动去思索确定.教学时非常注意了对于静磨擦力大小与所受外力及所处运动状态的关系.设计中基本遵照问题—理论—问题的模式进行.
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