8.3 摩擦力（导学案） 八年级物理 （人教版）【教师版】

8.3摩擦力（导学案）【学习目标】1.能根据生活体验认识摩擦力。2.能根据二力平衡的条件用弹簧测力计粗略的测量水平运动物体所受的滑动摩擦力。3.经历研究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关的实验过程，知道滑动摩擦力的大小跟接触面所受的压力和接触面的粗糙程度的关系。4.认识摩擦在生产或生活中的利用与防止，并能正确说出增大或减小摩擦的方法。【学习重点】测量水平运动物体所受的滑动摩擦力。【学习难点】摩擦力的方向和静摩擦力的大小。【自主预习】阅读教材，完成以下问题：1.两个互相接触的物体，当它们发生相对运动或有相对运动趋势时，在接触面上会产生一种阻碍物体相对运动的力，这种力叫做摩擦力。2.一个物体在另一个物体表面上滑动时产生的摩擦力叫做滑动摩擦力；一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦力叫做滚动摩擦力；两个相互接触的物体，当它们要发生而尚未发生相对运动时，在它们接触面上产生一种阻碍物体相对运动趋势的力，称为静摩擦力。3．使用弹簧测力计可以测量滑动摩擦力的大小。方法是：用弹簧测力计水平拉动物体，使它做匀速直线运动，则摩擦力与拉力是一对平衡力，根据二力平衡条件可知，滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数。4．滑动摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关。接触面的粗糙程度一定时，压力越大，滑动摩擦力越大。在压力一定时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。5.根据影响摩擦力大小的因素可知，增大摩擦的方法有：增大压力或使接触面粗糙，变滚动摩擦为滑动摩擦。减小摩擦的方法有：减小压力、使接触面光滑、用滚动摩擦代替滑动摩擦、使接触面分离等。【合作探究】探究一、摩擦力1.摩擦力（1）现象探究：阻碍物体相对运动的力【做一做】分别做下面的几个实验，根据现象，分析原因。实例感知和原因①手掌压在桌面上向前滑动感觉桌面对手的前进有一种阻碍作用②如图所示，在桌面上用力拉动牙刷发现刷毛弯曲的方向与牙刷运动的方向相反，说明桌面对刷毛的运动有一种阻碍作用③如图所示，草坪上滚动的足球草坪上滚动的足球会慢慢停下来，说明草坪对足球的运动有一种阻碍作用④如图所示，静止在斜面上的物体A物体能静止在斜面上没有下滑，说明斜面对物体的下滑有一种阻碍作用【探究归纳】（2）摩擦力的概念两个相互接触的物体，当它们有相对运动（或有相对运动趋势）时，在接触面上会产生一种阻碍物体相对运动（或相对运动趋势）的力，这种力叫做摩擦力。2.摩擦力的三要素（1）作用点：摩擦力实际上是作用在整个接触面上的，但为了研究方便，一般情况下把摩擦力的作用等效到一个点上，可以把这个等效点取在接触面上，也可以取在物体的重心上。（2）方向：摩擦力的方向与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反。（3）大小：当物体做匀速直线运动或保持静止时，受到的摩擦力大小可利用二力平衡条件求解。3.滑动摩擦力滑动（2）产生的原因：相互接触的两个物体表面总是凹凸不平的，在压力作用下这些凹凸不平的部位会相互啮合。当两个物体做相对滑动时，啮合部位就会产生阻碍相对运动的作用，产生滑动摩擦力。（3）产生的四个条件①两个物体相互接触；②两个物体相互挤压；③两个物体发生相对运动；④两个接触面不光滑。四个条件缺一不可。（4）方向：滑动摩擦力的方向是与物体间相对运动的方向相反的。如图所示，人推箱子向右滑动时，箱子相对于地面向右运动时，受到的滑动摩擦力方向就向左。【例题1】关于摩擦力，下列说法正确的是（D）A.相互压紧的粗糙物体之间总有摩擦力B.静止的物体一定不受摩擦力C.相对运动的两个物体，一定存在摩擦力D.一个物体只有在另一个物体表面运动或有相对运动趋势时，才有可能受到摩擦力【解析】A.缺少“相对运动”或“相对运动趋势”的条件，错误。B.静止的物体只要满足“接触”“挤压”“粗糙”“有相对运动或相对运动趋势”，也存在摩擦力，错误。C.缺少“接触”“挤压”“粗糙”三个条件，错误。D.这两个条件是产生摩擦力的必要条件，具备这两个条件才有可能产生摩擦力，否则，一定不会产生摩擦力，正确。所以选D.探究二、影响滑动摩擦力大小的因素1.测量滑动摩擦力（1）原理：二力平衡。（2）测量方法：如图所示，用弹簧测力计水平拉动木块，使它沿长木板做匀速直线运动，此时读出弹簧测力计的示数，即为滑动摩擦力的大小。（3）原理分析：由于木块在长木板上做匀速直线运动，受到的力为平衡力，在水平方向上木块受到滑动摩擦力和弹簧测力计的拉力是一对平衡力。由二力平衡条件可知，木块受到的拉力和滑动摩擦力大小相等，所以读出弹簧测力计的示数，即为滑动摩擦力的大小。2.探究影响滑动摩擦力大小的因素【提出问题】滑动摩擦力的大小与什么因素有关?【猜想假设】在地面上推箱子前行时，箱子越重，推起来越费力，由此可猜想滑动摩擦力大小可能与接触面间的压力有关；地面越粗糙，推起来越费力，由此可猜想滑动摩擦力大小可能与接触面的粗糙程度有关。【实验设计】（2）实验方法：①控制接触面的粗糙程度不变，通过加减砝码改变木块对木板的压力，探究滑动摩擦力与压力的关系。②控制压力不变，改变木板的粗糙程度，探究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系。（3）实验数据表格（见下）【进行实验与收集数据】（1）如图甲所示，用弹簧测力计匀速拉动木块，使它沿水平长木板滑动，读出弹簧测力计的示数，从而测出木块与长木板之间的滑动摩擦力；（2）如图乙所示，在木块上放上砝码，用弹簧测力计匀速拉动木块，使它沿水平长木板滑动，读出弹簧测力计的示数，测出此时滑动摩擦力；（3）如图丙所示，换用材料相同但表面粗糙的长木板，保持放在木块上的砝码不变，用弹簧测力计匀速拉动木块，使它沿水平长木板滑动，读出弹簧测力计的示数，测出此时的滑动摩擦力大小。（4）实验数据表次数压力大小程度接触面粗糙程度摩擦力（N）1小光滑22大光滑33大粗糙4【分析论证】（3）实验结论滑动摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关。接触面的粗糙程度一定时，压力越大，滑动摩擦力越大。在压力一定时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。【交流与评估】（1）实验中的探究方法①控制变量法探究滑动摩擦力的大小与压力的关系时，控制接触面的粗糙程度不变，改变物块对接触面的压力。探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系时，控制压力不变，改变接触面的粗糙程度。②转换法：通过读取弹簧测力计的示数来间接测量滑动摩擦力的大小。（2）实验中要水平拉动木块做匀速直线运动，才能保证滑动摩擦力的大小等于拉力大小。实验中很难控制水平匀速拉动弹簧测力计，所以会导致弹簧测力计的示数不稳定。因此，将实验方案改进如下：木块位于长木板上，用弹簧测力计拉住一端，弹簧测力计的另一端固定。改进后，水平向左拉动长木板，当木块保持静止时，木块处于平衡状态，此时无论长木板是否做匀速直线运动，都可以保证拉力的大小始终等于滑动摩擦力的大小。【实验拓展】（1）探究滑动摩擦力的大小与接触面积的关系①把木块平放在木板上，用弹簧测力计拉木块匀速运动，读出拉力F1；②把木块侧放在木板上，用弹簧测力计拉木块匀速运动，读出拉力F2。③比较F1和F2的大小发现相等，故可得出结论：在接触面粗糙程度和压力大小相同时，滑动摩擦力的大小与接触面积的大小无关。（2）探究滑动摩擦力的大小与物体运动速度的关系①把木块与砝码放在木板上面，以比较小的速度拉动木块做匀速直线运动，读出这时的拉力F1。②保持压力、粗糙程度都相同，以比较大的速度拉动木块做匀速直线运动，读出这时的拉力F2。③比较F1和F2的大小发现相等，故可得出结论：在接触面粗糙程度和压力大小相同时，滑动摩擦力的大小与运动速度的大小无关。【例题2】某物理学习小组利用如图探究影响滑动摩擦力大小的因素；

（1）实验中，应在水平方向拉着木块做运动；根据得出滑动摩擦力大小等于拉力大小，即等于弹簧测力计示数；（2）比较甲、乙两次实验数据，可初步确定滑动摩擦力的大小与有关；（3）由两次实验数据，可知：在接触面受到的相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力；（4）在乙实验中，若将拉力增大到3.5N，此时木块受到木板的滑动摩擦力为N，钩码（选填“受”或“不受”）摩擦力的作用。【答案】（1）匀速直线，二力平衡原理；（2）压力大小；（3）甲、丙，压力，越大；（4）3，受。【详解】（1）实验中，为了能测量木块受到的摩擦力大小，应在水平方向拉着木块做匀速直线运动，木块处于平衡状态，根据二力平衡原理得出，滑动摩擦力大小等于拉力大小，即等于弹簧测力计示数。（2）根据图可知，甲和乙中接触面相同，只有压力大小不同，弹簧测力计示数不同，即木块受到的摩擦力大小不同，所以可以确定滑动摩擦力大小与压力大小有关。（3）探究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系时，需要控制压力相同，只改变接触面，故选实验甲和丙。分析甲、丙两图发现，压力大小相同，丙中毛巾表面比较粗糙，且拉力较大，那么得到：在接触面受到的压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。（4）①在乙实验中，当拉力增大到3.5N时，木块对桌面的压力和接触面粗糙程度不变，因此摩擦力不变，还是3N。②当拉力突然增大时，木块的速度大于砝码的速度，则二者之间存在相对运动的趋势，因此砝码受到摩擦力。探究三、静摩擦与滚动摩擦【想一想】下图是发生在生活中的一些现象，你是否想过其中的原因？【分析】在这些现象中，两个物体间都有相对运动的趋势，会在接触面间产生一个阻碍物体运动的力，这个力是另外一种摩擦力——静摩擦力。1.静摩擦力（1）概念：当两个物体具有相对运动趋势时，在接触面上产生阻碍物体间发生相对运动的力，叫做静摩擦力。【师生共同分析】（2）静摩擦力现象：例如手握杯子，杯子由于受到重力，杯子相对于手有往下掉的趋势，但是没有掉下来，是因为手对杯子有一个向上的静摩擦力。（3）静摩擦力的方向人走路时，脚（鞋底）向后蹬地面，相对于地面有向后的运动趋势，地面会对脚有一个向前的静摩擦力f，人靠这个静摩擦力前进（选填“后”或“前”）。静摩擦力的方向与物体间相对运动趋势的方向相反。（4）静摩擦力的大小①手握瓶子处于静止状态，瓶子受到重力G和静摩擦力f的作用，该二力是一对平衡力，所以大小相等：f=G。②水平推物体时，静摩擦力存在一个最大值，称为最大静摩擦力，它等于使物体刚要运动时所需要的最小外力，根据二力平衡条件可求静摩擦力的大小。当外力分别为5N、9N时，物体没有移动，此时的静摩擦力与推力相互平衡，所以大小分别为5N、9N；当外力为12N时，物体刚好运动，则最大静摩擦力为12N。2.滚动摩擦力（1）概念：一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦力叫作滚动摩擦力。（2）产生原因：物体滚动时，由于两物体在接触部分受压发生形变而产生的对滚动的阻碍作用。（3）生活中的滚动摩擦（4）滚动摩擦小于滑动摩擦【演示实验】木块在木板上滑动时，弹簧测力计示数比较大。在木块下面垫上铅笔时，再拉动木块，弹簧测力计示数变小。由此说明滚动摩擦小于滑动摩擦。【例题3】小华用100N的力水平向右推木箱，结果没有推动，则此时木箱受到的静摩擦力为____N，方向________。小华增大推力，最后在125N的水平推力作用下使木箱向右做匀速直线运动，则物体受到的滑动摩擦力为____N，方向_________。【答案】100，水平向左，125，水平向左。【解析】①如果用100牛的力水平向右推木箱，没有推动，则此时木箱受到的静摩擦力与推力平衡，大小为100牛，方向水平向左。②若木箱在125牛的水平拉力作用下向右做匀速直线运动，则物体受到的滑动摩擦力与拉力平衡，大小为125牛，方向水平向左。探究四、摩擦的利用与防止【想一想】①日常生活的哪些现象中存在摩擦力的作用？②摩擦力对人们是有益的还是有害的呢？③对我们有益的摩擦我们应该怎么办？有害的摩擦我们又该怎么办？从影响摩擦力大小的两个因素，我们自然会想到增大和减小摩擦的方法。1.增大有益摩擦的方法（1）增大物体间的压力例如打开瓶盖时用力、拔河比赛时、用力握紧绳子、自行车刹车时用力捏车闸、用橡皮擦去错误的字时要用力等等。（2）使接触面粗糙例如要上杠的运动员手上擦镁粉、鞋底凹凸不平的花纹、在结冰的路面车轮缠绕铁链等。（3）变滚动摩擦为滑动摩擦汽车急刹车时，车轮在路面滑动，把滚动变为滑动，增大了轮胎与地面间的摩擦，使车容易停下来。2.减小有害摩擦的方法许多情况下摩擦是有害的，人们常常设法减小它。减小摩擦的方法：（1）减小压力例如，推比较重的木箱时，把物品拿出一部分，减小压力，摩擦力也变小。（2）使接触面光滑：接触面越光滑，摩擦力越小。（3）变滑动摩擦为滚动摩擦因为滚动摩擦小于滑动摩擦，所以使物体间的滑动摩擦变为滚动摩擦时，可以减小摩擦。（4）使接触面分离两个互相接触的摩擦面彼此离开可减小摩擦。如向机器里加润滑油、气垫船、磁悬浮列车等。3.想想议议下面的三幅图中，哪些是要利用摩擦？哪些是要防止摩擦？通过什么方法增大或减小摩擦？【分析】自行车在刹车时，用力捏紧车闸，是通过增大压力来增大摩擦的；手上涂防滑粉，是通过增大接触面粗糙程度来增大摩擦的；冰壶运动时用刷子刷冰面，使冰面更光滑，是通过减小接触面粗糙程度来减小摩擦的。【例题4】自行车的结构和使用涉及了许多有关摩擦力的知识，下列说法中正确的是（A）A．在自行车转动部分添加润滑油是为了减小摩擦B．用力捏刹车闸是为了减小摩擦C．在车外胎、把手塑料套、脚蹬上都刻有花纹主要是为了外观好看D．车的前轴、中轴及后轴均采用滚动轴承是为了增大摩擦【解析】A．在自行车转动部分添加润滑油是使接触面变光滑来减小摩擦的，故A正确；B．用力捏刹车闸是通过增大接触面所受的压力来增大摩擦，故B错误；C．在车外胎、把手塑料套、脚蹬上都刻有花纹主要是通过接触面的粗糙程度来增大摩擦，故C错误；D．车的前轴、中轴及后轴均采用滚动轴承是通过变滑动为滚动来减小摩擦，故D错误。所以选A.【精讲点拨】1．滑动摩擦力的方向是与物体间相对运动的方向相反，与运动方向无关。不能把摩擦力理解为阻力，摩擦力不一定与物体运动方向相反，也可能相同，有时摩擦力也可能是动力。2.在分析计算摩擦力的大小时，注意运用二力平衡条件进行。3.探究影响滑动摩擦的因素实验中，在拉动弹簧测力计时，尽量要做到匀速拉动弹簧测力计。当拉动物体很难做匀速直线运动时，可对实验装置进行改进，使物体不需做匀速直线运动。4．滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度、压力大小有关，与接触面积、与物体运动速度无关.【归纳整理】【课堂练习】1．下面所列的摩擦中，各属于哪种摩擦？①走路时鞋与地面之间的摩擦；②拉动拉杆箱时，箱轮与地面间的摩擦；③手拿瓶子时手与瓶子的摩擦；④手握筷子时的摩擦；⑤机器上轴与轴承间的摩擦；⑥冰壶比赛时，冰壶与冰面的摩擦。【答案】（1）属于滑动摩擦的有：冰壶比赛时，冰壶与冰面的摩擦；（2）属于滚动摩擦的有：拉动拉杆箱时，箱轮与地面间的摩擦；机器上轴与轴承间的摩擦。（3）属于静摩擦的有：走路时鞋与地面之间的摩擦；手拿瓶子时手与瓶子的摩擦；手握筷子时的摩擦。2.下面所列的摩擦中，哪些摩擦是有益的？哪些是有害的？①走路时鞋与地面之间的摩擦；②汽车刹车时，车轮与地面间的摩擦；③手拿瓶子时手与瓶子的摩擦；④手握筷子时的摩擦；⑤机器上轴与轴承间的摩擦；⑥擦黑板时，板擦与黑板间的摩擦。【答案】（1）属于有害摩擦的有：机器上轴与轴承间的摩擦，即⑤.（2）属于有益摩擦的有：走路时鞋与地面之间的摩擦；汽车刹车时，车轮与地面间的摩擦；手拿瓶子时手与瓶子的摩擦；手握筷子时的摩擦；擦黑板时，板擦与黑板间的摩擦。①、②、③、④、⑥.3．如图所示，在“测量滑动摩擦力大小”的实验中，应拉着木块在长木板上做__________运动，此时摩擦力大小为______N。【答案】匀速直线，2.2。【解析】用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动木块时，根据二力平衡的知识，此时摩擦力的大小等于弹簧测力计对木块拉力的大小。由图可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，其示数为2.2N，此时的摩擦力f=F=2.2N。4.在体操比赛中，运动员在上单杠之前要在手上抹一些镁粉，而在杠上做回环动作时手握杠又不太紧，他这样做的目的是（）A.前者是为了增大摩擦，后者是为了减小摩擦B.前者是为了减小摩擦，后者是为了增大摩擦C.两者都是增大摩擦D.两者都是减小摩擦【答案】A.【解析】运动员与单杠之间的摩擦既不能太大，也不能太小。在手上抹一些镁粉，是为了增大摩擦防止滑下来；在杠上做回环动作时手握杠又不太紧，是为了减小摩擦，损伤手皮。故选A。5.小明推静止在水平地面上的桌子，他使用的是水平向左的力，但没有推动，下列说法正确的是（）A.推力大于摩擦力 B.推力等于摩擦力C.推力小于摩擦力 D.不能确定推力与摩擦力的大小【答案】B。【解析】小明没有推动，说明此时桌子还是静止状态，处于平衡态，而在水平方向上，桌子受到了推力和摩擦力，推力和摩擦力是平衡力，故推力的大小等于摩擦力，故B正确。故选B。6.下列四幅图是小明在探究“影响滑动摩擦力大小因素”时设计的实验方案。以下说法正确的是（）【答案】A.【解析】故A正确。7.重50N的物体紧靠在墙面上，并在100N的压力作用下保持静止：（1）通过计算求出物体的质量是多少？（2）当作用的压力增大为200N时，物