4. 摩擦力教学实录及点评

学案设计 第三章

相互作用

3

摩擦力

学习目标

1.通过实验认识静摩擦力及方向,理解相对运动趋势.

2.会利用二力平衡条件判断静摩擦力的大小和方向.

3.知道滑动摩擦力的概念及产生条件,会求滑动摩擦力的大小并判断其方向.

自主探究

1.摩擦力可分为

、

和

三类.

2.摩擦力产生的条件:①

,②

,③

.

3.摩擦力的方向:

.

4.静摩擦力的增大有一个限度,即为

,静摩擦力的大小范围是

.

5.滑动摩擦力的大小与

和

有关.

6.在相同的压力和相同的接触面材料时,滚动摩擦力要比滑动摩擦力

.

合作探究

一、静摩擦力

【提出问题】

你能否根据实际情况,判断物体是否受到静摩擦力? 实验探究:手握杯子沿着竖直方向施力,并且从小逐渐地增大,感受静摩擦力的变化.

结论:手对杯子的力竖直向上,而手受到了杯子阻碍手向上的相对运动趋势的静摩擦力,随着手对杯子的力的增大而增大.

【归纳总结】

1.静摩擦力的产生条件:(1)

;(2)

;(3)

.

2.静摩擦力的大小是

变化的,方向

.

【提出问题】

静摩擦力的大小是如何变化的? 实验探究:探究静摩擦力的大小

把木块放在水平长木板上,用弹簧测力计沿水平方向拉木块.缓慢的拉动弹簧测力计,观察弹簧测力计的读数和木块的运动状态,(在测力计指针下方轻塞一小纸团,用以记录拉力曾经达到的最大值)记录在表格中.

拉力F

木块运动状态

静摩擦力大小

注意:当木块开始运动后,就不再记录数据.

学案设计 结论:静摩擦力与弹簧测力计的拉力大小相等,随着拉力的增大而增大.

【归纳总结】

3.静摩擦力的最大值Fmax叫做

(将动未动时的摩擦力),它的数值等于物体刚开始运动时的拉力的大小.

4.静摩擦力的大小范围是

.

二、滑动摩擦力

【实验探究】

前面研究了静摩擦力,现在我们继续做前面的实验,用力去拉木块,当力F>Fmax时,我们会发现木块在木板上开始滑动,拉力却明显减小,表明摩擦力明显减小,此时所受到的摩擦力为滑动摩擦力.滑动摩擦力大小与哪些因素有关呢? 实验猜想:(1)与接触面的粗糙程度有关;(2)跟物体间的压力(正压力)有关;(3)跟物体接触面积的大小有关.

设计实验:根据以上几条猜测,设计实验去进行验证探索.(利用控制变量法来进行探究)

压力FN

摩擦力Ff

作出FNFf图象,寻找其中规律.

评估交流:对实验过程和结论进行评估和交流.

【归纳总结】

1.定义:当一个物体在另一个物体表面滑动时,会受到另一物体

它滑动的力,这种力叫做滑动摩擦力.

2.方向:滑动摩擦力的方向总是

,跟物体的相对运动的方向

.

3.滑动摩擦力的大小与正压力成

,即表达式为

,其中

是比例常数,叫做

,跟相互接触的两个物体的

有关,还跟接触面的

有关,是没有

的物理量.

三、滚动摩擦

【做一做】体验滚动摩擦的大小

如图为自行车的滚动轴承.把滚珠沾上润滑油后放入“轴碗”,外面压上“轴挡”,中间穿上轴,就成了滚动轴承.拆卸一个自行车的滚动轴承,观察其结构,试着自己重新组装.

【归纳总结】

1.一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦,叫做

.

2.滚动摩擦比滑动摩擦

.

3.增大摩擦力的方法:

等.

学案设计 4.减小摩擦力的方法:

等.

课堂检测

1.两个物体相互接触,关于接触处的弹力和摩擦力,以下说法正确的是(

) A.一定有弹力,但不一定有摩擦力

B.如果有弹力,则一定有摩擦力

C.如果有摩擦力,则一定有弹力

D.如果有摩擦力,则其大小一定与弹力成正比

2.关于滑动摩擦力的方向,以下说法正确的是(

) A.滑动摩擦力的方向总是和物体的运动方向相反

B.滑动摩擦力不可能是动力

C.滑动摩擦力总是阻碍物体间的相对运动

D.滑动摩擦力可能是动力,也可能是阻力

3.三个质量相同的物体,与水平桌面的动摩擦因数相同,由于所受水平拉力不同,A做匀速运动,B做加速运动,C做减速运动,那么它们受到的摩擦力的大小关系应是(

)

A.FA>FB>FC

B.FA

C.FA=FB=FC

D.不能比较大小

4.如图所示,质量为m的木块被水平推力F压着,静止在竖直墙面上,当推力F的大小增加到2F时(

) A.木块所受墙面的弹力增加到原来的2倍

B.木块所受墙面的摩擦力增加到原来的2倍

C.木块所受墙面的弹力不变

D.木块所受墙面的摩擦力不变

5.自行车在平直公路上匀速前进时,前后轮所受摩擦力的方向(

) A.都向后

B.都向前

C.前轮向后,后轮向前

D.前轮向前,后轮向后

6.下列关于摩擦力的说法,正确的是(

) A.相对运动的两物体间一定存在摩擦力

B.摩擦力总是阻碍物体的运动

C.运动物体受到的摩擦力的方向总与运动方向相反

D.相对静止的两个物体之间,也可能有摩擦力的作用

7.如图所示,有一质量为m的砖,它的长、宽、高分别为25cm、15cm、8cm,则当它平放、侧放和竖放时,运动的砖块所受到的滑动摩擦力大小关系为(

)

A.F1>F2>F3

C.F1

B.F1=F2=F3

D.无法比较

8.如图所示,质量为20kg的物体,沿粗糙水平地面以某一速度开始向右运动,一水平向左的力F=10N作用于物体上,物体与水平地面间的动摩擦因数为0.1,则物体所受的摩擦力的大小为

学案设计 (g取10N/kg)(

) A.10N,向右

B.10N,向左

C.20N,向右

D.20N,向左

9.如图所示,A、B两物体受到的重力都等于10N,各接触面间动摩擦因数都等于0.3,同时有F=1N的两个水平力分别作用在A和B上.A和B均静止,则地面对B和B对A的摩擦力分别为(

) A.6N,3N B.1N,1N C.0,1N D.0,2N 10.下列关于滑动摩擦力的说法正确的是(

) A.滑动摩擦力一定是阻力

B.滑动摩擦力总是与物体相对运动的方向相反

C.滑动摩擦力总是与物体间正压力的方向垂直

D.物体做减速运动,一定是受到滑动摩擦力的作用

11.质量为2kg的物体放到水平地板上,用一轻弹簧水平拉该物体,当物体刚开始运动时,弹簧伸长3cm,当拉着物体匀速前进时,弹簧伸长2cm,已知弹簧的劲度系数为k=200N/m,(g取10N/kg)求: (1)物体所受的最大静摩擦力; (2)物体和地板间的动摩擦因数.

12.如图所示,GA=20N,GB=10N,A与水平面的滑动摩擦因数μ=0.4,其余摩擦不计,判断下列(1)(2)两种情况下物体A受什么摩擦力?大小如何?(假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力) (1)当F=0时; (2)当F=10N时; (3)若要使A匀速运动,所加的竖直方向的力F的大小是多少?

参考答案

学案设计 自主探究

1.静摩擦力

滑动摩擦力

滚动摩擦力

2.相互接触且挤压

接触面不光滑

存在相对运动或相对运动趋势

3.沿着接触面,跟相对运动或相对运动趋势的方向相反

4.最大静摩擦力Fmax

0~Fmax

5.接触面之间的压力

接触面的粗糙程度

6.小很多

合作探究

一、静摩擦力

1.(1)相互接触且挤压

(2)接触面不光滑

(3)存在相对运动趋势

2.可以

与相对运动趋势方向相反

3.最大静摩擦力

4.0

二、滑动摩擦力

1.阻碍

2.沿着接触面

相反

3.正比

F=μFN

μ

动摩擦因数

材料

粗糙程度

单位

三、滚动摩擦

1.滚动摩擦力

2.小得多

3.增大接触面间的压力、增加接触面的粗糙程度

4.变滑动摩擦为滚动摩擦、减小接触面间的压力、让接触面变得光滑

课堂检测

1.C

解析:相互接触的两物体若没有挤压,不发生弹性形变,则不一定产生压力,它们之间就没有摩擦力,选项A错误;若相互接触的两物体之间有压力,但两物体接触面光滑,则也不可能有摩擦力,选项B错误;有弹力是有摩擦力的必要条件,所以有摩擦力必有弹力,选项C正确;滑动摩擦力与弹力的大小成正比,但静摩擦力的大小随着外界条件的变化而变化,选项D错误.

2.CD

解析:滑动摩擦力总与物体相对运动方向相反,即总是阻碍物体间的相对运动,但与物体的运动方向可能相同,也可能相反,综上所述,选项C、D正确.

3.C

解析:由F=μFN知,F的大小只与μ和FN有关,与物体的运动状态无关,由于该题中FN与μ相等,故摩擦力大小相同.

4.AD

解析:由于木块静止在竖直墙面上,木块在水平方向受到的推力F与墙面对木块的弹力FN是一对平衡力,即FN=F,当F增加到2F时,墙面对木块的弹力也将增加到2F.在竖直方向上,木块的重力与墙面对木块的静摩擦力是一对平衡力,即摩擦力大小不变.

5.C

解析:自行车匀速前进时,由于人通过链条给后轮一个力,使后轮顺时针转动,设后轮与地面接触处光滑,则后轮应加速顺时针转动,说明后轮有相对地面向后转动的趋势,由于静摩擦

学案设计 力的方向与物体的相对运动趋势方向相反,故后轮所受静摩擦力Ff1的方向向前;前轮转动是由于前轮受到力的作用,若前轮与地面接触处光滑,则前轮就不会转动,故前轮相对地面有向前运动的趋势,其所受摩擦力Ff2向后,如图所示.

6.D

解析:产生摩擦力的条件:物体间相互接触、接触面不光滑、有正压力(垂直接触面的弹力)、有相对运动(或相对运动趋势),四者缺一不可,故选项A错误;摩擦力的方向总是阻碍物体间的相对运动,“相对运动”指以二者之一为参考系,而物体的运动所选取的参考系,通常是指地面,与相对运动选的参考系可以不一致,故选项B、C错误,选项D正确;静摩擦力便是发生在相对静止,但有相对运动趋势的两个相互接触的物体之间.

7.B

解析:由F=μFN可知,滑动摩擦力的大小与正压力FN有关,而与接触面积的大小无关,所以三种情况下摩擦力大小相等.

8.D

解析:此题不要被施加一个外力所迷惑,物体向右运动,滑动摩擦力的方向就向左,由F'=μFN=μmg得F'=0.1×20×10N=20N.

9.C

解析:应用整体法,即A、B整体水平方向所受外力大小相等、方向相反,故地面对B无摩擦力.以A为研究对象,水平方向必受大小与F相等、方向与F相反的静摩擦力,故选项C正确.

10.BC

解析:滑动摩擦力可以充当阻力,也可以充当动力,所以选项A错误;滑动摩擦力的方向总是与物体相对运动的方向相反,所以选项B正确;弹力的方向与接触面垂直,而摩擦力的方向又与接触面相切,所以选项C正确;物体做减速运动,也可能受到外力的作用,如接触面光滑,则不受滑动摩擦力的作用,选项D错误.

11.解析:(1)物体刚开始运动时受到的摩擦力即为最大静摩擦力,由二力平衡可知,此时物体受的最大静摩擦力等于弹簧的弹力,Fmax=kx1=200×0.03N=6N.

(2)物体和地板间的滑动摩擦力

F=kx2=200×0.02N=4N 而F=μFN,FN=mg,故μ=

=0.2.

答案:(1)6N

(2)0.2 12.解析:(1)F=0时,A与水平面之间的最大静摩擦力Fmax1=μGA=0.4×20N=8N,可见Fmax1

(2)F=10N时,A与水平面之间的最大静摩擦力

Fmax2=μ(GA+F2)=0.4×(20+10)N=12N 可见Fmax2>GB,物体A仍然静止,受到静摩擦力的作用,其大小F静2=GB=10N.

(3)若要使A匀速运动,由平衡可知A受的滑动摩擦力大小F滑3=GB=10N 又F滑3=μ(GA+F3) 代入数据解得F3=5N.

答案:(1)受滑动摩擦力

8N

(2)受静摩擦力

10N

(3)5N