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1、3.2 研究摩擦力
一、教學(xué)目標(biāo)
1、知道滑動摩擦力產(chǎn)生的條件,會判斷滑動摩擦力的方向.
2、會運(yùn)用公式F=μFN進(jìn)行計算,知道動摩擦因數(shù)與什么有關(guān)
3、知道靜摩擦力產(chǎn)生的條件,會判斷靜摩擦力的方向,掌握求靜摩擦力大小的方法.
4、知道最大靜摩擦力的概念.
二、重點(diǎn)難點(diǎn)
1、 重點(diǎn):滑動摩擦力、靜摩擦力大小及方向的確定.
2、 難點(diǎn):靜摩擦力大小及方向的確定.
三、教學(xué)方法:,觀察演示,總結(jié)
四、教具: 木刷,木塊,測力計
五、課時:1節(jié)
六、教學(xué)過程
(一)質(zhì)量為m的木刷放在水平桌面上,木刷受幾個力?大小、方向如何?各是什么性質(zhì)的力?畫出木刷受力示意圖?
解
2、答:木刷受重力和彈力作用,重力方向豎直向下,大小等于mg;還受支持力(彈力)作用,依二力平衡原理可知彈力FN=mg.受力圖如圖所示.
導(dǎo)出新課:如果用水平向右的外力F1拉木刷,使其滑動,觀察木刷底下鬃毛的形狀,這是為什么?再次分析物體受幾個力作用.
(二)滑動摩擦力
(1)產(chǎn)生:觀察上面的現(xiàn)象可知:毛刷與桌面接觸,并且相對于桌面滑動,而桌面由于粗糙,在接觸面處產(chǎn)生了一個作用于毛刷上的阻礙其相對于桌面運(yùn)動的滑動摩擦力.
兩個互相接觸的物體,當(dāng)一個物體在另一個物體表面上相對于另一個物體滑動時,要受到另一個物體阻礙它相對滑動的力,這種力叫做滑動摩擦力.
(2)方向:毛刷的鬃毛向著相對于地面
3、運(yùn)動的反方向傾斜,說明毛刷受到的摩擦力跟毛刷相對于地面運(yùn)動的方向相反.如圖中F2所示.
滑動摩擦力的方向總跟接觸面相切,并且跟物體的相對運(yùn)動的方向相反,這里的相對運(yùn)動是指相對于與之接觸的物體的運(yùn)動.
如圖所示:
(3)大?。?
實(shí)驗(yàn):將木塊放在長方形木板上,用測力計水平勻速拉動木塊,再分別在木塊上放置不同的砝碼,仍分別勻速拉動木塊,記下每次測力計讀數(shù)及木塊與砝碼的總質(zhì)量,填入表中
1
2
3
4
5
重力G
壓力FN
摩擦力F
F/FN
結(jié)論:滑動摩擦力與壓力成正比,也就是跟一個物
4、體對另一個物體表面的垂直作用力成正比.
公式F=μFN,其中μ是比例常數(shù),叫做動摩擦因數(shù).
必須指出,滑動摩擦力是與壓力成正比,而不是與物體的重力成正比,在上面的實(shí)驗(yàn)中壓力與重力大小相等只是特例,在很多情況下,壓力并不等于重力,例如斜面上的物體,同時,滑動摩擦力的大小與接觸面積以及相對速度大?。ā?)無關(guān).
將上述實(shí)驗(yàn)中的木板換成硬紙板,重復(fù)實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)比例系數(shù)μ與前次不等,說明μ值跟相互接觸的兩個物體的材料有關(guān),材料不同,兩物體之間的動摩擦因數(shù)不同.
學(xué)生閱讀教材《幾種材料間的動摩擦因數(shù)》表.
例題:教材第9頁(例題)
(三)靜摩擦力
演示實(shí)驗(yàn):用不大的力通過測力計水平拉靜止在桌
5、面上的木塊,木塊雖有相對運(yùn)動趨勢,但仍靜止,讀出測力計讀數(shù),分析木塊水平方向上受幾個力?
由二力平衡可知,木塊除受到拉力以外,還受到了與拉力等大反向的作用力,這個力是桌面對木塊的靜摩擦力,所謂“靜”,是指木塊相對于桌面靜止.
繼續(xù)增大拉力,木塊仍處于靜止?fàn)顟B(tài),說明靜摩擦力隨外力的增大而增大.
1.產(chǎn)生:靜摩擦力產(chǎn)生于相互接觸的物體且有相對運(yùn)動趨勢而保持相對靜止的接觸面之間.
2.方向:靜摩擦力的方向總是跟接觸面相切,并且跟物體相對運(yùn)動趨勢的方向相反.
,
木塊相對于桌面有向右運(yùn)動的趨勢,木塊受到的靜摩擦力方向向左,即與物體相對于桌面向右運(yùn)動趨勢的方向相反.
3.大?。红o摩擦力總等
6、于沿接觸面方向物體受到的外力,而與壓力無關(guān).
在上面的實(shí)驗(yàn)中,增大拉力,發(fā)現(xiàn)木塊靜止到一定的時候就由“靜”變?yōu)椤皠印绷?說明靜摩擦力有一個限度,靜摩擦力的最大值Fmax叫做最大靜摩擦力,最大靜摩擦力等于使物體剛要運(yùn)動時的外力,因此,靜摩擦力F的值為
0<F≤Fmax
例題:粗糙水平地面上有一質(zhì)量為m的木箱,它與地面間的最大靜摩擦力Fmax大于滑動摩擦力,接觸面間的動摩擦因數(shù)為μ,現(xiàn)給木箱施一水平推力,推力大小由零逐漸增大,使木箱由靜止?fàn)顟B(tài)變?yōu)檫\(yùn)動狀態(tài),畫出地面對木箱的摩擦力F′隨推力F變化的圖象.
當(dāng)外力在小于F0以前,木箱受靜摩擦力作用,靜摩擦力的大小與外力F相等,故圖線為過原點(diǎn)的4
7、5°傾斜直線;當(dāng)外力等于F0時,物體受最大靜摩擦力Fmax=F0,以后物體開始滑動,且受滑動摩擦力F′=μFN=μmg不變,故圖線為水平直線.
閱讀課文最后自然段:靜摩擦力常見的例子.
(四)課堂小結(jié):
產(chǎn)生條件:接觸、擠壓、相對滑動
大?。篎=μFN
滑動摩擦力 方向:與相對運(yùn)動方向相反
作用點(diǎn):接觸面上
摩擦力
產(chǎn)生條件:接觸、擠壓、有相對運(yùn)動趨勢
靜摩擦力 大?。?<F≤Fmax
方向:與相對運(yùn)動趨勢方向相反
作用點(diǎn):接觸面上
(五)課外作業(yè)
思考題:
1.請舉一二個生活中的例子,來說明靜摩擦力為動力。
2.人在爬繩的過程中,手受到什么摩擦力?方向怎樣?摩擦力的方向跟人體運(yùn)動的方向是一致還是相反?