2022-2023學(xué)年魯科版（2019）必修第一冊 3.3 摩擦力 教案

2022-2023學(xué)年魯科版（2019）必修第一冊3.3摩擦力教案【教材分析】本節(jié)選自魯科版第三章第三節(jié)，它是學(xué)生在充分掌握了重力、彈力后，接觸到的另外一個性質(zhì)力，本節(jié)既是力學(xué)的基礎(chǔ)，也是高中物理知識的基石。本節(jié)課是重力和彈力的延伸，又為后續(xù)學(xué)習(xí)受力分析及牛頓運動定律打好基礎(chǔ)，具有承前啟后的作用。【教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)】【物理觀念】了解摩擦力的概念及產(chǎn)生條件；會判斷和計算兩種摩擦力的方向和大小；具有重力、彈力及摩擦力相關(guān)的初步的相互作用觀念?！究茖W(xué)思維】通過自己動手實驗，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的思維?！究茖W(xué)探究】通過探究影響滑動摩擦力大小因素的活動，培養(yǎng)學(xué)生實驗、分析、概括的能力，對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)研究方法的教育?！究茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任】體會摩擦力與人類生活的密切聯(lián)系，在探究活動中，培養(yǎng)學(xué)生實事求是、尊重客觀規(guī)律的科學(xué)態(tài)度。【教學(xué)重難點】【教學(xué)重點】1．滑動摩擦力的產(chǎn)生條件及規(guī)律，會應(yīng)用公式f=μN解決實際問題。2．靜摩擦力的產(chǎn)生條件及規(guī)律，正確理解什么是最大靜摩擦力。【教學(xué)難點】自主設(shè)計探究方案，進(jìn)行科學(xué)探究；靜摩擦力的有無及方向的確定?！窘虒W(xué)過程】【導(dǎo)入新課】做一做：請同學(xué)們思考，不用膠水能否把這兩本書粘在一起？通過小實驗，讓學(xué)生體驗?zāi)Σ亮Γ霰竟?jié)課的主題——摩擦力。過渡：在生活中，摩擦力無處不在。用橡皮擦去鉛筆字，用雙手接住籃球，自行車剎車等，都與摩擦力有關(guān)。沒有摩擦力，我們將寸步難行。那么，摩擦力有哪些特點呢？本節(jié)將學(xué)習(xí)與摩擦力相關(guān)的內(nèi)容。【新課講授】思考：同學(xué)們都知道哪些摩擦現(xiàn)象？通過舉例，區(qū)別靜摩擦力和滑動摩擦力?；瑒幽Σ亮o摩擦力一、滑動摩擦力（體驗滑動摩擦力）活動一把手按壓在桌子上，然后向前推動手掌，體會一下手受到的摩擦力。活動二搓手，體驗手受到的摩擦力思考：在這兩種情況下，我們的手受到了什么力？引出滑動摩擦力的定義。1．定義：當(dāng)兩個物體彼此接觸和擠壓，并發(fā)生相對滑動時，在接觸面上就會產(chǎn)生阻礙相對滑動的力，這種力稱為滑動摩擦力。結(jié)合實例與定義得出滑動摩擦力的產(chǎn)生條件。2．產(chǎn)生條件：接觸并擠壓；有相對運動；接觸面不光滑師：滑動摩擦力是一個矢量，如何讓來判斷其方向？（以毛刷的運動為例）（1）保持木板靜止，毛刷向右運動，毛刷受到向哪的摩擦力？向左思考毛刷的運動情況和毛刷相對于木板的運動情況。毛刷向右運動；毛刷相對于木板向右運動結(jié)論：摩擦力的方向與運動方向相反；與相對運動方向相反（2）木板和毛刷均向右運動且毛刷的速度小于木板的速度，毛刷受到向哪的摩擦力？向右思考毛刷的運動情況和毛刷相對于木板的運動情況。毛刷向右運動；毛刷相對于木板向左運動結(jié)論：摩擦力的方向與運動方向相同；與相對運動方向相反對比這兩種情況下摩擦力方向與毛刷運動方向和相對木板運動方向之間的關(guān)系，得到滑動摩擦力的方向。3．方向：與接觸面相切，并且與物體的相對運動方向相反。（與物體運動的方向無關(guān)）思考：滑動摩擦力的大小與那些因素有關(guān)？探究一：滑動摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)？【實驗猜想】（體驗滑動摩擦力的大?。?）用手在桌面上推動，感受手受到的滑動摩擦力的大小。（2）在手與桌面之間放一張白紙，施加同樣大小的壓力，感受此時滑動摩擦力的大小。（3）手仍放在紙上，增大壓力，感受此時滑動摩擦力的大小。體驗可得：①滑動摩擦力的大小與接觸面的材、接觸面的粗糙程度有關(guān)。②壓力越大，滑動摩擦力越大，即滑動摩擦力的大小與壓力大小有關(guān)。學(xué)生通過體驗，對影響滑動摩擦力大小的因素有定性認(rèn)識?！緦嶒炘O(shè)計】實驗方法：滑動摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度和壓力大小有關(guān)。為了定量探究，需采用控制變量這種實驗方法。【實驗器材】彈簧測力計、物塊、砝碼、木板、細(xì)線實驗原理：思考（1）如何獲得壓力的大??？壓力的大小等于物塊和鉤碼的重力之和，物塊和每個鉤碼的重力已標(biāo)出。（2）如何改變壓力的大小？可通過改變鉤碼的重力來改變壓力的大小。（3）如何獲得滑動摩擦力的大?。糠桨敢唬合蛴依瓌幽景?，保證物塊靜止?fàn)顟B(tài)，此時彈簧測力計上的拉力即為物塊所受到的滑動摩擦力的大小。方案二：向右拉動物塊，保證物塊勻速運動，此時彈簧測力計上的拉力即為物塊所受到的滑動摩擦力的大小。思考：這兩種實驗方案，哪種更合適？方案一中物塊的靜止?fàn)顟B(tài)易保持；彈簧測力計容易讀數(shù)。方案二中物塊的勻速狀態(tài)不易控制；運動著的彈簧不易讀數(shù)。對比，選擇方案一。進(jìn)行實驗：1．水平拉動木板，待示數(shù)穩(wěn)定后，記錄彈簧測力計示數(shù)，即為滑動摩擦力的大小。2．依次增加砝碼個數(shù)并記錄壓力大小，重復(fù)步驟一。3．將實驗得到的f與N以及計算f/N填入表格。實驗次數(shù)1234壓力N滑動摩擦力ff注意：1．彈簧測力計在使用前要調(diào)零。2．保持細(xì)線與模板平行。3．注意彈簧測力計的準(zhǔn)確讀數(shù)。得出結(jié)論：滑動摩擦力f與壓力N大小成正比，即f=μN式中的比例系數(shù)μ稱為動摩擦因數(shù)。它是兩個力的比值，沒有單位。μ的數(shù)值與相互接觸的兩物體的材料及接觸面的情況（如粗糙、干濕程度等）有關(guān)。展示一些材料的動摩擦因數(shù)，加深學(xué)生的理解。一些材料間的動摩擦因數(shù)材料鋼與冰木與冰玻璃與玻璃鋼與橡膠動摩擦因數(shù)0.020.030.400.60—0.80二、靜摩擦力思考：為什么手握杯子，杯子掉不下來？引出靜摩擦力的定義。1．定義：兩個彼此接觸、擠壓的物體之間沒有發(fā)生相對運動，但具有相對運動的趨勢時，接觸面上會產(chǎn)生一種阻礙相對運動趨勢的力，這種力稱為靜摩擦力。2．產(chǎn)生條件：接觸并擠壓；有相對運動趨勢；接觸面不光滑3．方向：靜摩擦力的方向總是沿著接觸面，跟物體相對運動的趨勢方向相反。思考：如何判斷物體的相對運動趨勢？假設(shè)法：假設(shè)斜面光滑。注意：相對運動趨勢的“相對”是指兩接觸面之間。思考：與傾斜傳送帶保持相對靜止的貨物隨傳送帶向上運動1．貨物有向哪運動的趨勢？2．貨物受到什么樣的摩擦力？結(jié)論：運動的物體也能產(chǎn)生靜摩擦力思考：靜摩擦力一定是阻力嗎？4．靜摩擦力的大小如何判斷靜摩擦力的大??？大?。焊鶕?jù)力的平衡求解靜摩擦力。當(dāng)推力增大到某一值時，箱子突然開始沿接觸面滑動。靜摩擦力增大到一定限度時就不再增大，這是物體與接觸面間的靜摩擦力達(dá)到最大，這個最大值為最大靜摩擦力。靜摩擦力的范圍05．粗測靜摩擦力的大小將物塊放在水平桌面上，用彈簧測力計水平拉物塊，從零開始逐漸增大拉力直到物塊滑動，記錄下此時彈簧測力計的示數(shù)（即最大靜摩擦力的大?。８淖兓瑝K上的砝碼數(shù)量來改變壓力，重復(fù)操作。思考：物塊與桌面之間的最大靜摩擦力與壓力有什么關(guān)系？物塊滑動前后彈簧測力計的示數(shù)有無變化？這表明什么？結(jié)論：1．最大靜摩擦力與兩物體間的壓力成正比，并與接觸面的性質(zhì)有關(guān)。2．最大靜摩擦力略大于滑動摩擦力。例題：質(zhì)量為2kg的木箱靜止在水平地面上。木箱與地面間的動摩擦因數(shù)為0.5，最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小視為相等，取重力加速度g=10N/kg。現(xiàn)給木箱一水平拉力。（1）當(dāng)拉力大小為5N時，地面對木箱的摩擦力是多大？（2）當(dāng)拉力大小變?yōu)?2N時，地面對木箱的摩擦力是多大？（3）此后若將拉力減小為5N（木箱仍在滑動），地面對木箱的摩擦力是多大？策略提煉：分析摩擦力時，首先要判斷是靜摩擦力還是滑動摩擦力?；瑒幽Σ亮Φ拇笮】梢杂没瑒幽Σ亮接嬎?。靜摩擦力的大小可用二力平衡條件求解。通過此例題，加深學(xué)生對靜摩擦力和滑動摩擦力的理解，提煉解題策略。三、摩擦力的調(diào)控生活中有很多調(diào)控摩擦力的例子。讓學(xué)生思考在生產(chǎn)生活中，我們有時需要加大摩擦力，有時需要減小摩擦力，思考在生活中人們是怎么調(diào)控摩擦力的？小結(jié)：我們需要增大摩擦力時，可采用加大壓力的方法或選用動摩擦因數(shù)更大的材料等；我們需要減小摩擦力時，則可采用相反的方法。調(diào)控摩擦力的巧妙方法還有很多。然而，人們發(fā)現(xiàn)，雖可用各種辦法減小摩擦力，卻不可能完全消除摩擦力。不過，若對于研究的問題來說，摩擦力小到可忽略不計，我們則稱相關(guān)的物體為光滑物體?！菊n堂練習(xí)】1．如圖所示，一輕質(zhì)彈簧的勁度系數(shù)為500N/m，一端固定于質(zhì)量為10kg的物體A上，通過該輕質(zhì)彈簧用一水平力F拉物體。（g取10N/kg）（1）當(dāng)彈簧的伸長量為4cm時，物體恰好在水平面上做勻速直線運動，求物體與水平面間的動摩擦因數(shù)。（2）當(dāng)彈簧的伸長量為6cm時，物體受到的摩擦力為多大？2．如圖所示，一質(zhì)量不計的彈簧原長為10cm，一端固定于質(zhì)量m=2kg的物體上，另一端施一水平拉力F。（設(shè)最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等，彈簧始終在彈性限度內(nèi)，g取10N/kg）（1）若物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.2，當(dāng)彈簧拉長至12cm時，物體恰好勻速運動，彈簧的勁度系數(shù)多大？