全国初中物理教师赛课一等奖八年级全一册沪科版《探究：滑动摩擦力大小与哪里因素有关》教学设计

第六章熟悉而陌生的力第四节探究：滑动摩擦力大小与哪些因素有关教学目标1.认识摩擦力，了解滑动摩擦力和静摩擦力，重点掌握滑动摩擦力.2.通过实验探究知道滑动摩擦力与哪些因素有关.3.掌握增大摩擦和减小摩擦的方法.教学重难点重点：摩擦力的概念；探究影响滑动摩擦力大小的因素.难点：探究影响滑动摩擦力大小的因素.教学过程一、新课导入教师：请两位同学上来帮忙.这里有两双筷子，其中一双筷子前端蘸有洗洁精，请两位同学各自挑选一双筷子把桌面上的橡皮夹起来.实验现象：没有蘸洗洁精的筷子很轻松地就将橡皮夹起来了；蘸有洗洁精的筷子很难将橡皮夹起来.教师引导学生思考为什么会出现这种现象.学生：因为蘸有洗洁精的筷子太滑，摩擦太小.教师：我们骑自行车时，停止用力蹬车，最后车子会慢慢停下来，为什么？学生：受到摩擦阻力作用.教师：好，我们现在就来研究关于摩擦力的问题.二、新知探究（一）滑动摩擦力教师：请同学们双手掌心相对，一起来动手做几个实验：实验1：双手并拢，用其中一只手推或拉，使其中一只手在另一只手掌上运动，感受有没有一个阻碍手运动的力；实验2：双手并拢，保持双手不动，也不用力推或拉，感受有没有一个阻碍手运动的力；实验3：双手并拢，使双手做相向运动，感受有没有一个阻碍手运动的力；实验4：双手并拢，保持双手同时向上、向下运动，感受有没有一个阻碍手运动的力.教师组织学生根据实验讨论下面几个问题：（1）摩擦力产生的条件是什么？（2）摩擦力的作用点在哪？（3）摩擦力的方向如何？（4）摩擦力的作用是什么？学生：（1）摩擦力产生的条件：一是两个物体相互接触且有压力；二是两个物体发生相对运动.（2）摩擦力的作用点：在接触面上.（3）摩擦力的方向：与相对运动的方向相反.（4）摩擦力的作用：阻碍物体的相对运动.教师引导学生分析，使学生明白：摩擦力有时起推动作用，有时起阻碍作用.教师用多媒体播放课件“摩擦力的产生和种类”，并针对性地讲解.摩擦力的产生和种类（多媒体课件）（1）摩擦力产生的条件：①两个物体相互接触且有压力.②接触面粗糙.③两物体间有相对运动或存在相对运动的趋势.（2）摩擦力的种类：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，如：用铅笔写字时，笔与纸张的摩擦属于滑动摩擦.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滚动摩擦力.如：用圆珠笔写字时，笔尖上的小圆珠与纸张的摩擦属于滚动摩擦.③静摩擦力：两个相互接触的物体，当它们之间有相对运动的趋势而又保持相对静止时，在接触面间产生的摩擦力叫静摩擦力.静摩擦力总与外力平衡，当外力逐渐增大时，静摩擦力也随之增大.当外力增大到某一程度，物体就会运动起来，此时的静摩擦力是最大静摩擦力.如：用力推一个物体而未推动，就是因为物体受到静摩擦力的作用.板书（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.（2）作用点：在接触面上；方向：与相对运动方向相反.注意：摩擦力的方向总是与相对运动趋势方向或相对运动的方向相反，但不一定是与物体运动的方向相反（“物体间相对运动”不等于“物体运动”）.（二）滑动摩擦力与哪些因素有关教师：同学们，生活中我们经常遇到与摩擦有关的实例：百米赛跑时，运动员穿上钉鞋，而溜冰的运动员则穿上光滑的溜冰鞋；生锈的铁锁打不开，当加了几滴油后就可以打开了；人们搬运重石，在底下垫上圆木等等，请大家思考，摩擦力的大小与哪些因素有关？（1）提出问题：滑动摩擦力的大小与哪些因素有关？（2）猜想与假设引导学生进行科学的猜想，在学生说出他的猜想后，追问他“你为什么要这样想呢？”学生讨论后回答：1.滑动摩擦力的大小是否与压力有关？2.是否与接触面的粗糙程度有关？3.是否与接触面积有关？4.是否与材料有关？5.是否和物体的运动方向有关？……教师：摩擦力产生的机理和制约因素都很复杂，对摩擦的研究已形成一门系统的学科“摩擦学”，其中一些问题至今仍在探索中.今天，我们只对四个猜想进行实验探究：1.滑动摩擦力的大小是否与压力有关？2.是否与接触面的粗糙程度有关？3.是否与接触面积的大小有关？4.是否与物体运动的方向有关？我们将全班分为四个大组，每组用实验探究一个猜想.（3）设计实验与制订计划教师：在实验桌上放着一些器材，同学们从中选取合适的器材设计一个实验来研究你的猜想是不是正确的.请大家注意影响滑动摩擦力大小的因素可能不止一个，如果你是要研究压力的变化对滑动摩擦力的影响，那我们应如何设计实验才能知道滑动摩擦力的变化是由这个因素引起的，而不是由其它因素引起的呢？学生讨论后回答：让这个因素不同，其他因素相同.教师总结：请大家特别注意如果一个物理量与多个因素有关，我们在研究某一个因素对该物理量的影响时，应控制其它与该物理量有关的因素不变，这种研究问题的方法叫做“控制变量法”.教师：下面大家就根据我们的控制变量法设计实验，过一会儿我找同学把你的设计思路说一说.学生思考后讨论、交流；教师参加一个组的实验设计.完成后找另一个组的同学说出他们的实验设计，对学生进行适当的引导和点拨.教师指出：同学们在实验中要注意实验器材的选择，特别注意实验时要水平匀速拉动弹簧测力计；只有在匀速拉动弹簧测力计时，弹簧测力计的示数才是木块所受滑动摩擦力的大小.（4）进行实验与收集证据每个小组对其所选的猜想进行实验验证.下面以验证摩擦力大小与压力的关系为例：小组讨论得出不变因素为：接触面的粗糙程度、运动方向、接触面积的大小等，需要改变的因素是：压力的大小，主要通过改变木块上砝码的数量.器材确定：一个弹簧测力计、四个砝码、一个长方体木块、一块长木板.实验步骤：将长木板置于水平桌面上，用弹簧测力计水平拉动长方体木块在长木板上匀速滑行，记下测力计的示数.在长方体木块上放置不同数量砝码重复上面步骤，并记录相关数据.（5）分析与论证分析数据，归纳结论：滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力大小有关.在其他条件不变时，压力越大，滑动摩擦力越大.（6）评估、交流与合作讨论反思实验过程，总结注意事项和实验方案的不足与改进措施.（有时间可进行改良后的重新实验）实验结束后，各组派代表上黑板填上实验数据，并交流、讨论，对结果进行分析.教师引导各个小组一起归纳、总结，得出结论，并同时板书：（1）滑动摩擦力的大小跟作用在物体表面的压力有关.在其他条件不变时，表面受到的压力越大，滑动摩擦力就越大.（2）滑动摩擦力的大小还跟接触面的粗糙程度有关.在其他条件不变时，接触面越粗糙，滑动摩擦力就越大.（3）滑动摩擦力的大小与物体的运动速度和接触面积无关.（三）增大摩擦和减小摩擦教师指导学生阅读课本P152~153页“增大摩擦和减小摩擦”：（1）要求学生认真阅读教材，归纳出改变摩擦力的方法.（2）要求学生回顾课前看到的相关情景，说说人们是采用什么办法来增大和减小摩擦的.（3）引导学生从生活中再举出一些不同的例子.学生分析，教师得出结论（并同时板书）：（1）摩擦力有利也有弊，有利的摩擦我们要设法增大，有弊的摩擦要设法减小.（2）增大有益摩擦的方法：①增大物体间的压力；②增大接触面的粗糙程度；③用滑动摩擦来代替滚动摩擦.（3）减小有害摩擦的方法：①减小物体间的压力；②减小接触面的粗糙程度；③用滚动摩擦来代替滑动摩擦；④使两个互相接触的摩擦面彼此分离.说明：使接触面分离的常见方式：①加润滑油，加润滑油可以在摩擦面间形成一层油膜，使摩擦面不接触，运动部件只在油膜上滑过，大大减小了摩擦，如下图所示；②利用压缩气体在摩擦面间形成一层气垫，使摩擦面脱离接触，可以使摩擦变得更小，如气垫船；③利用磁悬浮使摩擦面脱离接触，可以使摩擦大大减小，如磁悬浮列车.三、课堂小结四、课堂训练1.“毛笔书法”是我国特有的传统文化艺术.如图所示，用毛笔书写“杜”字的最后一笔时，笔尖受到（B）A．向右的滑动摩擦力 B．向左的滑动摩擦力C．向右的滚动摩擦力 D．向左的滚动摩擦力2.下列现象中，属于滑动摩擦的是（A）A.刹车时，自行车车轮与闸皮间的摩擦B.在台球桌上运动的小球与桌面的摩擦C.滑旱冰时，鞋底轮子与地面间的摩擦D.骑自行车前进时，车轮与地面间的摩擦3.在各项体育竞赛中，以下哪种做法不能增大摩擦力（D）A．举重时搓镁粉B．足球守门运动员选用防滑手套C．跑步使用钉鞋D．游泳时选用模仿鲨鱼皮肤高科技泳衣4.为了探究“滑动摩擦力大小与什么因素有关”，小明设计了如图所示的实验，请你完成下列内容.（1）将木块放在水平木板上，用弹簧测力计必须沿水平方向拉动，使木块做匀速直线运动，此时木块受到的滑动摩擦力等于（选填“大于”“等于”或“小于”）弹簧测力计的示数.（2）对比图A、B两次实验，是为了探究滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度的关系.在图A中，若拉着木块以比原来更大的速度做匀速直线运动，木块所受摩擦力的大小将不变（选填“变大”“变小”或“不变”）.（3）在A、B、C三次实验中，滑动摩擦力最小的是A（选填“A”“B”或“C”）实验.（4）为了验证滑动摩擦力的大小是否跟接触面积有关，用如图A、D所示的实验进行验证，结果发现：两次实验中，弹簧测力计的示数相同，可见，滑动摩擦力的大小与物体间接触面积大小无关.（5）实验结束后，小明又对实验装置进行了改进，如图E所示，实验后发现效果更好，实验中，小明（选填“需要”或“不需要”）匀速拉动长木板，此时，木块受到的摩擦力为2.6N.6.4探究：滑动摩擦力大小与哪些因素有关同学们还记得为什么亚里士多德认为物体的运动需要力来维持吗？一、摩擦力汽车在斜面上可能存在哪些运动情况？都受到哪些力呢？对比手掌放在桌面上往后拖，你发现了什么？1.定义：两个相互接触的物体，当它们发生相对运动时，就产生一种阻碍相对运动的力，这种力叫摩擦力。例题：假如没有摩擦，下列现象不可能发生的是（）A．行驶中的自行车很难停下来B．手拿不住笔C．人可以在地面上行走如飞D．无法用筷子夹菜2.种类：动摩擦：①滑动摩擦；②滚动摩擦；静摩擦1.下列属于滚动摩擦的是（）A．擦黑板时，黑板擦与黑板间的摩擦。B．扫地时，扫帚与地面间的摩擦。C．溜旱冰时，鞋轮与地面间的摩擦。D．写字时，钢笔与纸间的摩擦。2.弹力是由于物体发生______形变而产生的力。用圆珠笔写字时，笔尖与纸面之间的摩擦为______（后两空选填“滑动”或“滚动”）摩擦；刹车时，自行车刹车片与车圈之间的摩擦为______摩擦。3.产生条件：①两物体相互接触；②相互挤压；③发生相对运动或有相对运动趋势；④接触面粗糙。思考下列情况物体是否受到摩擦力的作用：4.方向：与相对运动方向或相对运动趋势方向相反例题：作出图中静止于斜面上的木块受到的力的示意图。5.大小①测量滑动摩擦力大小的方法：实验：用弹簧测力计拉物体做匀速直线运动，摩擦力的大小与弹簧测力计的读数相等（控制变量法）；原理：二力平衡；（物体做匀速直线运动时，物体在水平方向的拉力和摩擦力是一对平衡力）②探究影响滑动摩擦力大小的因素：原理：二力平衡操作：用弹簧测力计拉着物块在不同水平接触面上做匀速直线运动，分别记录下弹簧测力计的示数。在木块上放置一个砝码，再用弹簧测力计水平匀速拉动，几下弹簧测力计的示数。统计数据与处理你发现了什么？结论：物体所受滑动摩擦力与压力大小和接触面粗糙程度有关。接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大；压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。探讨：思考实验的优缺点，如何改进能使实验更加容易操作呢？例题：在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验中，小致用同一个木块按照如图所示的甲、乙、丙三种情况进行实验。(1)将木块放在水平木板上，用弹簧测力计沿水平方向拉着做__________运动。对比甲、乙两图实验，可探究滑动摩擦力的大小与__________的关系。(2)小致认为，对比乙、丙两图实验，也可探究滑动摩擦力大小与压力大小的关系。经讨论，小组同学一致认为小致的看法是错误的，理由是：____________________。(3)实验中，木块难以做到匀速直线运动，弹簧测力计读数误差较大，小组讨论后又设计了如图丁实验方案。该方案中，_______（选填“需要”“不需要”）匀速拉动长木板。现用F＝5N水平拉力拉动木板，弹簧测力计示数为1.5N，此时木块受到的滑动摩擦力为________N。6.应用增大有益摩擦：增大压力、增大接触面粗糙程度减小有害摩擦：减小压力、减小接触面粗糙程度、使接触面分离例题：1.下列做法可减小摩擦力的是（）A．轮胎表面有花纹B．给转轴处加润滑油C．刹车时用力捏闸D．轮胎紧套在钢圈上2.以下实例中，为了增大摩擦的是（）A．车轴处的滚珠轴承B．行李箱下的小轮C．向车轴处加润滑油D．鞋底的花纹二、受力分析步骤：重力→弹力→摩擦力（已知力先画）在地球表面附近的一切物体都受到重力的作用根据弹力产生的条件来判断是否受到弹力作用，也可以利用假设法。分析摩擦力时先判断为哪一种摩擦力，在根据物体的运动状态判断摩擦力的大小和方向。注意：在观察物体的运动状态分析受力情况时，我们一般选取地面为参照物分析物体是否处于平衡状态。方法：整体法相互接触的两个物体运动状态相同时，可以将其作为一个整体，看成一个物体，用等效替代的思想去处理这个整体。（忽略内力，使受力简单）隔离法把物体分开一个一个去研究，按照力的分析顺序，先画已知力，后重力、弹力、摩擦力逐步分析，分析中要注意相互作用力的体现，明确研究对象与施力物体。大多数复杂题目的受力分析是结合两种方法的，同时使用、相互结合可以使力的分析更加简单。例题：如图甲所示，完全相同的A、B两物块叠放在水平桌面上，用F1=25N的水平力作用在B物块上，AB一起做匀速直线运动，此时B物块受到的摩擦力为___________N，将F2=40N的水平力按如图乙所示作用在物块A上，它们一起做加速直线运动，则地面对A物块的摩擦力为___________N。如图所示，物体AB的重力均为10N，小华通过定滑轮用拉弹簧测力计，拉力F1大小为5N，物体A保持静止，物体B在拉力F2作用下沿水平地面向左做匀速直线运动，且地面对B的摩擦力为7N，若不计弹簧测力计和绳子重力、忽略绳子和滑轮之间的摩擦则拉力F2=___________；若增大拉力F2，A与B之间的摩擦力将___________（选填“不变”“变大”或“变小”）传送带问题：分析物体在不同状态下收到的摩擦力①物体刚放上去时②物体随传送带一起运动时③传送带突然停止时摩擦力的图像问题：①滑动摩擦力的大小如何找？②影响滑动摩擦力大小的因素有哪些？③如何找静摩擦力的大小？课堂练习1.下列关于力的说法正确的是（）

①力不能离开物体而存在；②有受力物体时，一定有施力物体；③两个物体只要相互接触就一定产生力的作用；④两个物体不接触就不能产生力的作用；⑤物体形状改变一定受到了力；⑥受到摩擦力的物体一定受到弹力A．①④⑥B．①③⑤⑥C．②④⑤D．①②⑤⑥2.关于摩擦力，下列说法正确的是（）A．摩擦力总是阻碍物体运动B．用手握住瓶子在空中静止，握力越大，摩擦力越大C．生产生活中摩擦力并不总是有害的D．轮胎上有凹凸不平的花纹是为了减小摩擦3.如图所示，杂技演员用力握住杆保持静止。已知演员重500N，对杆的压力为600N。下列说法正确的是（）A．演员受到的摩擦力大小为600NB．演员受到的摩擦力方向竖直向上C．若演员增大握杆的力，其受到的摩擦力将增大D．若演员沿杆匀速下滑，其受到的摩擦力将减小4.如图所示，小明先后静止在一条粗糙的绳子和一根光滑的杆上。通过受力分析，以下判断正确的是（）A．小明在绳子上静止时受到的摩擦力比在杆上静止时受到的摩擦力要大B．若小明沿杆匀速向上爬，此过程中手受到的摩擦力方向是竖直向下的C．小明分别从绳和杆上匀速滑下，在绳子和杆上受到的摩擦力大小相等D．小明分别从绳和杆上匀速滑下，手对杆的水平压力和对绳的水平压力大小一样5.如图所示．A，B两个物体叠放在水平面上，同时有F=2N的两个水平力分别作用于A，B两物体上，使A，B两个物体处于静止状态，下列分析正确的是（）A．A和B之间摩擦力为0B．地面对B的摩擦力为0C．A对B的摩擦力为4N，方向水平向左D．对地面的摩擦力为2N，方向水平向右6.一个重为10N的半球体，沿竖直方向被切成质量相等的A、B两部分。在水平力F的作用下，紧贴墙壁保持静止状态，如图所示，A、B所受力的情况为（）A．A、B之间没有压力B．A、B之间没有摩擦力C．A受到B给它竖直向下的摩擦力，大小为10ND．A受到墙壁给它竖直向上的摩擦力，大小为10N7.如图所示是人在步行前进时的情景。地面对鞋底的摩擦力方向是向______（选填“前”或“后”），所以对人前进来说，摩擦力是______（选填“动”或“阻”）力。鞋底面制成凹凸不平的花纹，这是采用增大接触面_________的方法来增大摩擦的。8.如图所示，水平地