3.3 摩擦力 教案1

教学过程擦力的概念。

两个相互接触的物体，当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时，就会在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力，这种力叫做摩擦力。

二、静摩擦力【演示实验】将两本书的书页依次交叠在一起，叠完后用力压一下书，提起其中的一本书，加一本书不会掉下。

请一男生尽其力拉两本书的书，也不能将两本书分开。

通过实验，学生感到很惊奇，为学习静摩擦力埋下伏笔。

提问：把一个很重的铁球放在地上，一只小蚂蚁能不能推动？学生：推不动。

提问：如果地面是光滑的呢？学生：有的认为推动，有的认为推不动。

老师强调：到底推动推不动？学生甲：推动推不动，不是看铁球的重量，要看与地面的摩擦力有多大？比如一辆汽车，两三个人搬不动，但可以推得动。

老师：对，分析得太好了。

在水平地面上是否推动物体，不取决于这个物体重量的大小。

如果地面光滑，重力不会影响水平方向的运动，如果地面粗糙，推力大于物体与地面间的最大静摩擦力，就推得动，下面我们来研究静摩擦力。

互相接触的物体相对静止的时候，是不是也可能产生摩擦力？如图甲，小孩轻推箱子，箱子有相对地面运动的趋势，但他没有推动，箱子与地面仍然保持相对静止。

根据初中所学的二力平衡的知识，这时一定有一个力与推力平衡。

这个力与小孩对箱子的推力大小相等、方向相反。

这个力就是箱子与地面之间的摩擦力。

由于这时两个物体之间只有相对运动的趋势，而没有相对运动，所以这时的摩擦力叫做静摩擦力1．概念两个相互接触的物体，当它们具有相对运动的趋势时，就会在接触面上产生阻碍相对运动趋势的力，这种力叫做静摩擦力。

发生在相对静止的两个物体之间的摩擦力，我们把这种摩擦力叫做静摩擦力。

2．产生条件①两物体直接接触；②接触面粗糙；③接触处存在压力；④两物体间有相对运动的趋势。

3．大小在上面的问题中，小孩用更大的力推，箱子还是不动（图乙）。

题的思考。

同样根据二力平衡的知识，这时箱子与地面间的静摩擦力还跟推力大小相等。

只要箱子与地面间没有产生相对运动，静摩擦力的大小就随着推力的增大而增大，并与推力保持大小相等。

提问：那静摩擦力的大小如何确定呢？有什么规律呢？请同学们自己动手实验得出结论。

【演示实验】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。

在拉力F增大到一定值之前，木块不会运动。

在弹簧测力计的指针下轻塞一个小纸团，它可以随指针移动，并作为指针到达最大位置的标记（如图）。

继续用力，当拉力达到某一数值F max时木块开始移动，此时拉力会突然变小到F0。

右图是拉力变化的示意图。

你能不能看出木块是在什么时候开始移动的？如果用力的传感器代替弹簧测力计做这个实验，能够在计算机屏幕上直接得到拉力变化的图线。

结论：最大静摩擦力F max等于物体刚开始运动时所需的最小外力。

由实验得到：静摩擦力随着外力的增大而增大，它的极限值就是最大静摩擦力F max。

可见，静摩擦力可以在一定范围内变化，变化范围为：0＜F≤F max最大静摩擦力大小与压力有关，实际静摩擦力大小与压力无直接关系。

压力不变时静摩擦力大小可变，压力变化时静摩擦力大小可不变。

4．方向静摩擦力的方向总是沿着接触面，并且跟物体相对运动趋势的方向相反。

静摩擦力的方向不易判断，原因是相对运动趋势的方向不易判断。

实际上相对运动趋势的方向就是假设静摩擦力不存在时的相对运动方向，这样处理可以化“静”为“动”。

静摩擦力方向与物体的运动方向之间无必然联系。

静摩擦力既可为动力，也可为阻力。

5．作用效果阻碍两物体间相对运动的产生。

如静摩擦力的作用使拿在手中的东西不会滑落，把线织成布，用布缝衣服，也是靠纱线之间的静摩擦力的作用。

【课堂训练】用手握住一个油瓶（瓶始终处于竖直方向），下列说法正确的是（）A．瓶中油越多，手必须握得越紧B．手握得越紧，油瓶受到的摩擦力越大C．不管手握得有多紧，油瓶受到的摩擦力总是一定的D．以上说法都正确答案：AC解析：手握住油瓶，油瓶不掉落下来，表明手对油瓶竖直向上的静摩擦力跟油瓶受到的重力平衡──静摩擦力的大小由瓶的重力（大小）决定；油瓶变重，它受到的静摩擦力必须随之增大，手握得紧一点，相应的最大静摩擦力值也就大一些，才能保障油瓶不会掉落下来；如果手握得不够紧，正压力不够大，最大静摩擦力小于油瓶的重力，油瓶就会掉下来.所以选项A正确；手握得越紧，手与瓶之间的正压力越大，最大静摩擦力值也越大；但这时油瓶受到的是静摩擦力，是与油瓶重力平衡的静摩擦力，是一个定值——等于油瓶的重力。

可见，选项B错误，C正确；显然D也不正确。

【思考讨论】实际静摩擦力F与正压力F N之间有怎样的关系？实际静摩擦力F与正压力F N之间不成正比，两者之间没有必然联系。

正压力F N不变，实际静摩擦力F可变；正压力F N变，实际静摩擦力F可不变。

【说一说】能把线织成布，把布缝成衣服，靠的是纱线之间静摩擦力的作用。

拿在手中的瓶子、毛笔不会滑落，皮带运输机把货物送往高处（图），也是静摩擦力作用的结果。

你还能说出日常生活和生产中利用静摩擦力的事例吗？三、滑动摩擦力1．概念在前面的实验中，木块在木板上开始滑动后，拉力明显减小，表明摩擦力明显减小。

当一个物体在另一个物体表面滑动的时候，会受到另一个物体阻碍它滑动的力，这种力叫做滑动摩擦力（sliding frictional force）。

两个相互接触的物体，当它们发生相对运动时，就会在接触面上产生阻碍相对运动的力，这种力滑动摩擦力。

2．产生条件①两物体直接接触；②接触面粗糙；③接触处存在压力；④两物体间有相对运动。

要产生滑动摩擦力必须同时具备这四个条件，缺少任何一个条件，都不能产生滑动摩擦力。

3．大小【演示实验】让学生用弹簧秤拉着木块在桌面上缓慢运动，保证弹簧秤的示数不变。

就可以维持木块匀速前进，这时物块和桌面的滑动摩擦力是多大？方向如何？再在木块上加一铁块，同样维持物块匀速前进。

这时滑动摩擦力变了吗？说明什么道理？学生回答：滑动摩擦力变大，说明滑动摩擦力的大小跟两物体之间的正压力有关，且正压力越大，滑动摩擦力越大。

更换实验条件，把木块放在毛巾上拉动，同样维持其匀速运动，观察弹簧秤的示数，发现比在桌面上的要大，说明什么问题？引导学生答：说明接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。

实验表明：滑动摩擦力的大小跟压力成正比，也就是跟两个物体表面间的垂直作用力成正比。

如果用F表示滑动摩擦力的大小，用F N表示压力的大小，则有F＝μF N其中μ是比例常数（它是两个力的比值，没有单位），叫做动摩擦因数（dynamic friction factor），它的数值跟相互接触的两个物体的材料有关。

材料不同，两物体间的动摩擦因数也不同。

动摩擦因数还跟接触面的情况（如粗糙程度、干湿状况等）有关。

指导学生阅读P59的《几种材料间的动摩擦因数》表。

滑动摩擦力的大小只与μ、F N有关，而与两物体间相对运动的快慢及接触面的大小无直接关系。

F N是正压力，不能与物体的重力值混淆。

【思考与讨论】压力与重力相等的条件？最大静摩擦力略大于相同条件下的滑动摩擦力，有时近似认为两者相等。

4．方向滑动摩擦力的方向总是沿着接触面，并且跟物体的相对运动的方向相反。

【实验】将一张报纸放在讲台上，报纸的中部放黑板擦，用力将报纸迅速向外拉动，分析报纸、黑板擦各受到的滑动摩擦力方向。

报纸受到的滑动摩擦力是阻力，与报纸对讲台的运动方向相反；黑板擦受到的滑动摩擦力是动力，与黑板擦对讲台的运动方向相同。

但两者受到的滑动摩擦力方向都与两者间的相对运动方向相反。

5．作用效果：阻碍两物体间相对运动的进行。

【课堂训练】如图所示，重为G的物体在外力F1的作用下紧贴竖直墙壁，外力F1从零开始逐渐增大，作出物体与竖直墙壁间的摩擦力F与外力F1间关系的图象？通过本题，引导学生注意，在确定摩擦力时须首先判断是滑动摩擦力还是静摩擦力，两种摩擦力大小的确定方法不同。

还要注意滑动摩擦力与最大静摩擦力之间的区别。

最后作出摩擦力F与外力F1间关系F1 F1F F maxGO图象如右图。

说明：学生在初学静摩擦力时，往往认为静摩擦力与压力成正比，为纠正这一错误，可先顺着学生的思路分析，得出当压力增大到一定值时，在竖直方向有静摩擦力大于重力，物体将沿墙向上攀登的荒谬结论，学生在一笑之中能悟出其中的道理。

例题在我国东北寒冷的冬季，雪橇是常见的运输工具。

一个有钢制滑板的雪橇，连同木料的总重量为4.9×104N。

在水平的冰道上，马要在水平方向用多大的力，才能够拉着雪橇匀速前进？分析雪橇在水平方向受到两个力的作用：马对雪橇的拉力F1、冰道对雪橇的滑动摩擦力F2。

在这两个力的作用下，雪橇匀速前进。

由于二力平衡，匀速前进时马的拉力F1与摩擦阻力F2大小相等，即F1＝F2。

滑动摩擦力F2的大小可以由F2＝μF N求出。

其中F N 是雪橇对地面的压力，它的大小等于雪橇的总重量G。

钢与冰之间的动摩擦因数μ可在表中查出。

重量G是已知的，由此可求出F2，进而求出马的拉力F1。

解G＝4.9×104N，μ＝0.02雪橇匀速运动，拉力与阻力相等，所以F1＝F2F2＝μF N而F N＝G所以F1＝μG代入数值后，得：F1＝0.02×4.9×104N＝980N马要在水平方向用980N的力，才能够拉着雪橇匀速前进。

除滑动摩擦外，还有滚动摩擦。

滚动摩擦是一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦。

当压力相同时，滚动摩擦比滑动摩擦小很多。

滚动轴承就是根据这一点制成的。

做一做如图所示，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。

［小结］摩擦力是物理教学中的难点，这节课突破难点的方法是利用我们身边随手可见的例子和简单的学生实验来进行的，一定要注。