人教版八年级物理下册同步练习 8.3 摩擦力（教学设计）

人教版八年级（下册）第八章运动和力第3节摩擦力（教案）年级八年级授课时间课题第3节摩擦力教学目标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。教材分析本节是在力、弹力、重力之后，研究第三种常见的力——摩擦力。教科书的设计思路与前面对弹力、重力的设计是相同的，即让学生再次经历感知、描述、测量、分析等认识力的过程。一方面，弹力、重力等知识的学习可以对摩擦力的学习起到正向迁移的作用；另一方面，本节的知识内容又为力的概念的形成起到巩固和深化的作用。本节内容由“摩擦力”和“摩擦的利用与防止”两部分构成。教学的重点是测量水平运动物体所受的滑动摩擦力。这个实验是《课标》中规定的必做的测定性实验。为保证学生能对实验原理有正确认识，将本节放在二力平衡之后进行。教科书为突出教学重点，选取了研究影响滑动摩擦力大小的因素的探究性实验作为巩固和深化。一方面，该选题需要学生具有测量滑动摩擦力的实验技能；另一方面，它又是一个难得的训练学生开展科学猜想、实验检验、分析论证的好选题。因为学生虽然对摩擦现象不陌生，但对滑动摩擦力的大小与哪些因素有关却不清楚。教学器材木板、带挂钩的木块(侧面积不同)、多个砝码(或钩码)、毛巾、棉布、弹簧测力计、砝码等。多媒体ppt，包含视频：《探究影响滑动摩擦力大小的因素》、《滑动摩擦力的产生》、《分不开的书、筷子提大米》等。教学过程教师活动学生活动导入新课【复习提问】物体处于静止或匀速直线运动时，受到的力有什么特点？二力平衡的条件是什么？【学生回答】物体受平衡力的作用。同体、等大、反向、共线。【创设情景导入课题】①小明推箱子，没推动，箱子受到哪些力的作用？分别是什么力？【师生分析】在竖直方向上，箱子受到一对平衡力：在水平方向上，箱子除受推力F推外，一定存在一个跟推力相平衡的力，这个力叫什么力？是怎样产生的呢？②下图是发生在我们生活中的一些现象，你是否想过其中的原因吗？冰壶比赛时，尽管冰面光滑，但冰壶滑行的速度越来越小，总是慢慢停下来；滑冰运动员停止用力后，尽管冰面光滑，但是最后总是慢慢停下来。③【播放视频】——《分不开的大米》这些现象都与另外一种力有关——《8.3摩擦力》。学习新课一、滑动摩擦力【学生做做】感受摩擦力①手平放在桌面上，用力向前推，使手在桌面上滑动，感受有没有一个阻碍手相对运动的力；②手平放在桌面上，保持手不动，慢慢向前推，感受有没有一个阻碍手要运动的力；③手平放在桌面上，保持手不动也不推，感受有没有一个阻碍手的力。在以上活动中，你感受到手掌受到有阻碍作用的是①与②。【利用ppt讲解】1.滑动摩擦力两个相互接触的物体，当它们相对滑动时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力，这种力叫做滑动摩擦力。常用字母f表示。（1）滑动摩擦力产生的条件①两个物体接触且有压力；②有相对运动；③接触面不光滑。（2）滑动摩擦力产生的原因我们用肉眼看到的光滑固体表面，当用显微镜观察时，就会发现其表面是凸凹不平的，当两个接触面发生相对运动的时候，就会彼此阻碍，从而形成了摩擦力。（3）滑动摩擦力的方向【师生共同进行】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。人推箱子向左滑动时，箱子相对于地面向左运动时，受到的滑动摩擦力方向就向右。滑动摩擦力的方向是与物体间相对运动的方向相反的。（4）滑动摩擦力的测量【演示实验】①测量方法：把木块放在木板上，用弹簧测力计拉木块做匀速直线运动，读出这时的拉力F拉即为木块受到的摩擦力f摩。②测量原理：因为木块做匀速直线运动，所以木块受到的拉力F拉与滑动摩擦力f摩是一对平衡力，大小相等，即f摩=F拉。【学生实验】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】根据生活经验进行猜想与假设：当你推箱子时，箱子越重，推起来越费力；地面越粗糙，推起来越费力。①滑动摩擦力的大小可能跟压力大小有关？②滑动摩擦力的大小可能跟接触面的粗糙程度有关？③滑动摩擦力的大小可能跟接触面积有关？…………【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，测出摩擦力。②控制压力不变，改变木板的粗糙程度，测出摩擦力。③分析数据，归纳结论。（3）实验数据表格（见下）【进行实验与收集数据】①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。【分析与论证】（1）实验数据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：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：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等于的大小拉力大小。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，水平向右拉动长木板，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。【播放视频】——《探究影响滑动摩擦力大小的因素》（4）实验拓展【进行实验】根据情况安排演示或学生做。①探究滑动摩擦力的大小与接触面积的关系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；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。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；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。比较F1和F2的大小发现相等，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】如图所示是小明同学“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验，铁块和木块的大小和形状完全相同．（1）实验时，小明同学先在竖直方向上对弹簧测力计调零，然后用弹簧测力计拉着物体沿水平方向做匀速直线运动，那么弹簧测力计的示数与实际摩擦力相比是偏大还是偏小？（2）分析比较甲、乙两图弹簧测力计示数，得到的结论是什么？（3）图乙、丙所示的实验过程，探究的问题是什么？（4）图丁是小红同学对实验方案改进，D是一个电动装置，可带动木板匀速运动，请你指出小红同学实验方案的优点．【答案】（1）偏小；（2）在接触面粗糙程度一定时，压力越大，滑动摩擦力越大；（3）滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系（4）见下。【解析】（1）因为弹簧自身重力的作用，所以当在竖直方向上对弹簧测力计调零后，再在水平方向上测拉力的大小，弹簧测力计的弹簧会缩回一些，指针所指的位置会小于零刻度线，会使测出的摩擦力小于实际摩擦力的大小；（2）甲、乙两图，接触面粗糙程度相同，乙对水平面的压力大，滑动摩擦力也大。可得结论：在接触面粗糙程度一定时，压力越大，滑动摩擦力越大。（3）图乙、丙中铁块和木块叠在一起，对水平面的压力相同，而接触面的粗糙程度不同，探究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系；（4）D是电动装置，电动机匀速转动这样可保证弹簧测力计读数较准确，且易于保持长木板进行匀速直线运动．学生进行实验，感受摩擦力的存在.知道滑动摩擦力的概念及产生条件。与老师一起分析得出滑动摩擦力的方向。知道测量滑动摩擦力的原理。设计并进行实验。收集数据。通过分析与论证，归纳出结论。进行交流评估.一是实验用到的方法；二是实验方案的优化。观看视频，对所学知识形成概括的印象。进行实验拓展，归纳出滑动摩擦力的大小与接触面积及运动速度的大小无关。做题并进行解析。学习新课二、静摩擦与滚动摩擦【提问】下图是发生在生活中的一些现象，你是否想过其中的原因？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】①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。②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。静摩擦力的方向与物体间相对运动趋势的方向相反。③静摩擦力的大小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。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。【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。2.滚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作滚动摩擦力。①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。②生活中的滚动摩擦：【学生列举实例】③滚动摩擦小于滑动摩擦【演示】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。通过事例分析，知道静摩擦力的概念，得出静摩擦力的方向与大小。做习题，理解巩固。通过事例分析，知道滚动摩擦力的概念，知道滚动摩擦小于滑动摩擦。学习新课三、摩擦的利用与防止【提出问题】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。【学生列举】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增加接触表面的粗糙程度。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力，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使两个互相接触的摩擦面彼此离开(如润滑剂、利用气垫、磁悬浮)。【讨论交流】自行车运动过程中的摩擦1.增大摩擦的有:①轮胎表面有花纹、刹车闸上用橡胶、脚蹬表面有花纹、车把套有花纹、链条与齿轮有凹凸相咬合；②车闸刹车时，增大压力摩擦。2.减小摩擦的有：在轴的位置放置滚珠或轴承，变滑动摩擦为滚动摩擦来减小摩擦；往自行车的转动部分加润滑油使原来接触的表面彼此分离来减小摩擦。通过事例分析，展开讨论，列举生活中增大有益摩擦的方法。通过事例分析，展开讨论，列举生活中减小有害摩擦的方法。以自己熟悉的自行车为例，指出增大摩擦和减小摩擦的措施。课堂练习课堂练习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。A.图甲所示实验中，弹簧测力计的示数小于滑动摩擦力的大小B.图乙所示实验中，木板受到的压力等于木块受到的重力C.甲、乙两次实验，探究的是滑动摩擦力的大小与压力是否有关D.甲、乙两次实验，探究的是滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度是否有关【答案】C.【解析】A．图甲所示实验中，弹簧测力计拉动木块做匀速直线运动，木块处于平衡状态，由二力平衡条件可知，弹簧测力计的示数等于滑动摩擦力的大小，故A错误；B．图乙所示实验中，将铁块放在木块上，木板受到的压力等于木块的重力和铁块的重力之和，故B错误；CD．将铁块放在木块上，增大了木块对木板的压力，因为木块与木板间的接触面粗糙程度不变，所以探究的是滑动摩擦力的大小与压力是否有关，故C正确，D错误。所以选C.8.如图所示，质量为0.5千克的物体受到一个大小为10牛，方向水平向左的力F后，静止在竖直墙面上。求：（1）物体所受重力的大小。（2）物体所受的摩擦力大小及方向。【答案】（1）4.9N；（2）4.9N，竖直向上.【解析】（1）物体所受重力大小：G=mg=0.5kg×9.8N/kg=4.9N（2）因物体静止，所以在竖直方向上受到的重力与静摩擦力是一对平衡力，则静摩擦力大小f=F=4.9N，方向与重力的方向相反，即竖直向上。9.小奇用木板、棉布、木块、砝码和弹簧测力计探究影响滑动摩擦力大小因素。（1）如图所示的三次实验中，用弹簧测力计拉动木块沿水平方向做_______运动，此时弹簧测力计对木块的拉力______（填“大于”“小于”或“等于”）木块受到的摩擦力。丙实验中砝码受到的摩擦力为______N。（2）①对比甲、乙实验可知：压力一定，接触面越粗糙，滑动摩擦力越_____。②对比______实验可知：接触面粗糙程度一定，压力越大，滑动摩擦力越大。雪后由于路面湿滑，为避免学生滑倒，学校工作人员在校门口撒上沙子。这一事例可用结论_____（填“①”或“②”）来解释。【答案】（1）匀速直线，等于，0；（2）①大，②甲、丙，①.【解析】（1）用弹簧测力计拉动木块沿水平方向做匀速直线运动，测力计对木块的拉力与木块受到的摩擦力是一对平衡力，大小相等。实验中砝码与木块相对静止，没有相对运动或相对运动的趋势，所受摩擦力为0。（2）①对比甲、乙实验，说明压力一定，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。②甲、丙实验，接触面的粗糙程度相同，丙中物体对接触面的压力大，弹簧测力计的示数大，说明接触面粗糙程度一定，压力越大，滑动摩擦力越大。在雪地上撒沙子，是通过增大接触面粗糙程度的方式来增大摩擦，这一事例可用结论①解释。实验序号长木板的表面长木板的放置方式拉动木块的个数弹簧测力计的示数（N）①较粗糙平放11.5②较粗糙平放23.0③较光滑平放21.6④较光滑竖放21.6（1）实验时，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，根据_______的知识可知，弹簧测力计的示数与滑动摩擦力的大小相等．（2）由实验序号______可以探究滑动摩擦力的大小是否和接触面所受的压力有关．（3）由实验序号②③可得到的结论是：滑动摩擦力的大小和接触面的______有关．（