人教版物理八年级下第八章第3节摩擦力 教学详案

第八章 运动和力
第3节 摩擦力
设计说明
“摩擦力”是在研究力、弹力、重力之后，研究的第三种常见的力，它为力的概念的形成起到了巩固和深化的作用。
对于摩擦现象，学生有丰富的感性认识。本节可以从学生对摩擦已有的生活体验入手，通过对生活实例的分析引入摩擦力的概念，再通过一些小实验感知摩擦力的存在，这样可以充分发挥学生的主体地位，培养学生的观察、分析与概括能力，使学生亲近物理，拉近物理与生活之间的距离。在测量水平运动物体所受的滑动摩擦力的教学中，建议教师首先引导学生作好木块的受力分析。当木块在木板上做匀速直线运动时，水平方向上受到弹簧测力计的拉力和木板对它的滑动摩擦力。根据二力平衡的条件，这两个力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，就可以知道滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计拉力的大小。在研究影响滑动摩擦力大小因素的实验教学中，要突出猜想和设计实验两个科学探究要素的训练。在“猜想”这一教学过程中，教师要注意引导学生养成根据已有生活经验和知识合理推测，并努力说出猜想的依据的习惯。教师可以创设问题情景，使学生在具体情景中猜想。当学生猜想的基础不充分时，教师要引导学生运用控制变量的方法进行实验教学的设计。这个探究实验要求学生自己设计记录实验数据的表格，教学中要教给学生设计实验表格的一般方法。在“摩擦的利用与防止”的教学中，教师可以引导学生讨论“想想议议”栏目中的实例，同时引导学生列举更多的实例，并归纳增大和减小摩擦的方法。为使学生对增大和减小摩擦有切身体验，可补充一个用滚动代替滑动摩擦的小实验。教学中还可利用多媒体辅助设备为学生展示一些相关视频，让学生有直观上的感受。
教学目标
1.通过观察日常生活中的现象，认识摩擦力，培养学生初步的观察能力。
2.通过对物体二力平衡的分析，知道可以用弹簧测力计粗测水平运动物体所受滑动摩擦力。
3.通过实验探究，了解影响滑动摩擦力大小的因素，培养学生实验探究能力。
4.通过生活实例，认识摩擦在实际生活中的意义，能明确摩擦在生产和生活中的利用和防止。
教学重点难点
1.重点：探究影响滑动摩擦力大小的因素，增大、减小摩擦的方法。
2.难点：摩擦力的概念。
教具
学生用：废旧牙刷1个、小车1个、长木板1块、毛巾1块、弹簧测力计1个、木块1个、金属块1个。
教师用：废旧牙刷1个、小车1个、长木板1块、毛巾1块、弹簧测力计1个、木块1个、金属块1个、实物投影。
教学过程
回顾思考
1.力的三要素：力的________、________、________。
2.若物体保持静止或匀速直线运动状态，则物体受到的力一定是________力。
3.如何正确使用弹簧测力计测量力的大小？
导入新课
1.多媒体导入
（1）多媒体画面：汽车关闭发动机后停下来。
教师：汽车关闭发动机后为什么会停下来？
引导学生分析：汽车的运动状态发生了改变，汽车受到了阻力的作用。
活动：（教师边演示边引导学生动手做下面实验）将甲、乙两本教材的书页依次交叠在一起，压一下交叠的两书后，提起乙书，甲书没有从乙书中滑落；两同学用力拉两书背，也不能拉动。（如图）
教师：使甲书不能从乙书中拉动的直接原因是什么？
引导学生从两本书之间存在力的方面进行回答。
（2）观看视频：①滑雪运动员停止动作后滑行一段停下来。
②冰壶被运动员打出后，滑行一段停下来。
教师：视频中的运动员、冰壶运动到最后都会停下来，这是为什么？
思考、交流、回答
学生：这些物体在运动过程中受到了一个阻碍它们运动的力。
教师：这就是我们这节课要学习的一种力，也就是摩擦力。
2.小游戏导入
一名女生与一名身强力壮的男生在教室内进行拔河比赛。
条件：女生穿普通运动鞋，男生穿旱冰鞋（事先不让同学们看见）。
结果：女生获胜。
教师引导学生分析女生获胜的原因，学生能答出主要是他们受到的摩擦力不同。
进行新课
探究点一　摩擦力
组织学生做分组实验
实验1　让学生将手掌按在课堂上，向前滑动，体会桌面对手的前进有什么影响，要求学生以小组为单位说出自己的感受。
实验2　将牙刷的刷毛向下放在课桌上，用力推动或拉动牙刷，观察刷毛弯曲的方向与牙刷运动的方向有什么关系。
教师：手掌和牙刷在相对桌面向前滑行时，会受到一种阻碍相对运动的力，人们把这种阻力叫做摩擦力。
让学生阅读教材第23页“摩擦力”部分内容。
教师：结合刚才的实验和教材内容，我们能不能总结一下摩擦力是如何产生的？其大小、方向和作用点如何？
学生讨论后教师总结：摩擦力是力的一种，有受力物体也有施力物体，摩擦力产生在接触面上，其方向与物体相对运动方向相反。摩擦力产生的条件三者缺一不可：①两物体相互接触且相互挤压；②接触面不光滑；③两物体间发生相对运动或有相对运动趋势。
教师：生活中很多地方都会产生摩擦力，同学们能举几个例子吗？
引导学生回答生活中的例子，如骑自行车、滑旱冰、溜冰、走路的时候。
教师拓展：从学生回答摩擦力的生活例子，有选择地介绍静摩擦、滑动摩擦和滚动摩擦的特点，要特别指出当两个相互接触的物体之间有相对运动的趋势时，也会产生摩擦，如静止在斜面上的物体，在水平面上推而未动的物体。
例题讲解：（学生先练习，若有问题，教师补充讲解）
例1　（四川泸州中考）如图所示，重为G的物体A放在粗糙的斜面上处于静止状态，若用一个方向始终沿斜面向上，大小从零开始逐渐增大的变力F作用在物体上，使物体从静止状态逐渐转变到沿斜面向上运动的整个过程中，对物体受到的摩擦力方向的判断，下列说法正确的是（　　）
A.摩擦力方向始终沿斜面向上
B.摩擦力方向始终沿斜面向下
C.摩擦力方向先沿斜面向上，后沿斜面向下
D.摩擦力方向先沿斜面向下，后沿斜面向上
解析：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。由于开始时，木块处于静止状态，有向下运动的趋势，受到的静摩擦力的方向沿斜面向上。当施加的拉力增大到一定程度，有使物体沿斜面向上运动的趋势以及使物体沿斜面向上运动时，物体受到的摩擦力的方向都沿斜面向下。故选项C正确。
答案：C
探究点二　探究影响滑动摩擦力大小的因素
方案1
教师：冰面非常光滑，打滑溜可以滑很长的距离，那么有没有摩擦力呢？
现在我们就来研究滑动摩擦力大小的问题，还要解决这样两个难题。
（1）滑动摩擦力的大小和什么因素有关系？
（2）如何增大或减小滑动摩擦力？
教师：滑动摩擦力有大有小，跟什么因素有关呢？我们来做两个小游戏。请认真观察，看能不能找出答案。
拉人游戏一：一名同学分别拉蹲下的两个体重不一样的同学。
拉人游戏二：一名同学分别拉一个蹲在地面上，一个蹲在地毯上的同学（两同学体重差不多）。
教师：感觉有什么不同？
引导学生从对地面压力大小和地面粗糙程度不同两个方面考虑，回答拉体重大的同学费力，拉体重小的同学不太费力；拉蹲在地面上的同学比较轻松，拉蹲在地毯上的同学却非常费力。
教师：从刚才的游戏中，我们可以看出滑动摩擦力的大小与什么因素有关系？
方案2
学生活动：①用手按在桌面上滑动，并改变手按在桌面的力的大小，再在桌面上滑动，体会感觉有什么不同。
②用脚在地上蹭一蹭，改变脚蹭地的力的大小，体会感觉上的不同。
教师：请同学们根据活动中感觉的不同，再根据已有的生活经验，猜想一下滑动摩擦力大小可能与哪些因素有关？
学生：①接触面粗糙程度。
②接触面大小。
③物体形状。
④接触面的压力。
⑤物体的重力。
把学生的猜想列在黑板上，帮助学生排除一些不必要的因素，确定需探究的猜想。
归纳总结：与物体对地面的压力大小有关；与接触面的粗糙程度有关。
教师：刚才我们通过游戏得出了结论，我们再通过实验来验证。桌上有许多实验器材，请同学们用木板、木块、金属块、毛巾、弹簧测力计来设计实验验证滑动摩擦力的大小与压力和接触面粗糙程度的关系。各组自己设计实验。
学生讨论：如何利用弹簧测力计测量滑动摩擦力的大小？在验证滑动摩擦力的大小与压力和接触面粗糙程度的关系时，应注意什么探究方法的应用？
教师总结：用弹簧测力计拉着木块做匀速直线运动，木块处于平衡状态，弹簧测力计的示数等于此时木块受到的摩擦力。在探究过程中，应注意控制变量法的使用，当压力一定时，改变接触面粗糙程度，探究滑动摩擦力大小跟接触面粗糙程度的关系；当接触面粗糙程度一定时，改变压力大小，探究滑动摩擦力大小跟压力大小的关系。
（学生实验，教师巡回指导）
归纳总结：滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关。压力越大，滑动摩擦力越大；压力越小，滑动摩擦力越小。接触面越粗糙，滑动摩擦力越大；接触面越光滑，滑动摩擦力越小。
实验拓展：同学们在做“探究摩擦力大小与什么因素有关”的实验时，认为摩擦力大小还可能与接触面积、运动速度有关，请你们利用手中器材设计合理的实验。
例题讲解：（学生先练习，若有问题，教师补充讲解）
例2　（2019·江苏扬州中考）在“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验中。
　 　　
甲（木板表面）　　　乙（毛巾表面）　　　丙（毛巾表面）
（1）如图所示，为测出滑动摩擦力大小，三次实验中均用弹簧测力计沿水平方向________拉动木块A，弹簧测力计的示数F1（2）丙图中，若增大弹簧测力计的拉力，此时木块A所受滑动摩擦力________（选填“变大”“变小”或“不变”），木块A上面的砝码________（选填“受”或“不受”）摩擦力。
（3）比较________两幅图，可得出：压力相同时，接触面越粗糙滑动摩擦力越大。
解析：（1）沿水平方向让木块做匀速直线运动，此时弹簧测力计的示数等于滑动摩擦力的大小；由题图丙可知，弹簧测力计的分度值是0.2 N，故示数为2.4 N。（2）题图丙中，若增大弹簧测力计的拉力，木块加速运动，而压力和接触面的粗糙程度都不变，因此滑动摩擦力大小不变，此时木块A上的砝码也做加速直线运动，并非处于平衡状态，而是相对于木块具有向左的运动趋势，因此会受向右的静摩擦力。（3）由题图可知，甲、乙两装置中，压力相等，毛巾表面更加粗糙，F2>F1，说明压力一定时，接触面越粗糙滑动摩擦力越大。
答案：（1）匀速直线　2.4　（2）不变　受　（3）甲、乙
探究点三　增大和减小摩擦的方法
教师：冬天有时路面结冰，我们走在路面上容易摔跤，这是为什么？
引导学生用影响摩擦力大小的因素——接触面的粗糙程度解释，是因为冰面很光滑，摩擦力比较小，所以容易摔跤。
教师：你们有没有办法在冰面上不摔跤？
引导学生从改变冰面的粗糙程度或改变鞋底粗糙程度方面解答，如可以在冰面上撒沙子，使接触面变粗糙，就不容易摔跤，也可以穿鞋底粗糙的鞋、有钉子的鞋，在冰面上走就不容易摔跤。
教师：使摩擦力变大，改变了什么条件？
引导学生回答从光滑改为粗糙。
教师：无论增大摩擦还是减小摩擦，都是从哪两个方面来考虑的？
引导学生回答改变物体接触面的粗糙程度，改变压力。要增大摩擦，就要把接触面变粗糙，增大压力，摩擦就会增大。使接触面更光滑，减小压力，摩擦就会减小。
学生活动：将滑动摩擦改为滚动摩擦
实验设计：利用弹簧测力计、圆木棍、木块等在水平桌面上进行实验：（1）把木块放在水平桌面上，用弹簧测力计匀速拉动木块，记下示数F1；（2）把几根圆木棍放在水平桌面上，将木块放在其上方，用弹簧测力计匀速拉动木块，记下示数F2。比较F1与F2的大小。
教师引导学生总结：利用滚动代替滑动可以减小摩擦。
教师：生活中很多地方都要增大摩擦或减小摩擦，为什么要这样做？有什么好处？我们来研究一下自行车。（教师把儿童自行车立在讲台上）
教师：自行车的哪些地方用了增大摩擦和减小摩擦的方法，为什么？先观察，同学们再讨论一下。
引导学生回答：轮胎粗糙可以增大摩擦；车轴内有滚珠很光滑，轮子转动可以减小摩擦；脚蹬表面粗糙，用力时不易打滑；车闸的闸皮表面粗糙，在刹车时与车圈产生摩擦，使自行车容易停下来；车把套有花纹，手握车把不会打滑。
教师：同学们观察很认真，自行车有这么多有关摩擦的知识。同学们看教材第25页的几幅图，互相讨论，哪些是要增大摩擦的，哪些是要减小摩擦的。
（学生看图讨论）
教师：同学们知识很丰富，能说明生活中应用摩擦力的知识。我出一个难题，请同学们帮忙解决。这里有一根拉链已经不好用了，请同学们想一个办法使它好用。
引导学生回答在拉链上涂上蜡，使接触面光滑，摩擦力减小了，拉时就比较省力。
教师：这节课我们学习了有关摩擦力的知识，希望同学们在生活中多观察多应用，能解决生活中的很多问题。
例题讲解：（学生先练习，若有问题，教师补充讲解）
例3　（2019·广西北部湾中考）下列实例中，属于增大摩擦的是（　　）
A.往自行车轴承中加润滑油
B.行李箱下安装滚动轮子
C.骑自行车刹车时用力捏闸
D.将滑梯的滑道做得光滑
解析：往自行车轴承中加润滑油，是使接触面分离来减小摩擦，A错误；行李箱下安装滚动轮子，是通过变滑动为滚动来减小摩擦，B错误；骑自行车刹车时用力捏闸，是通过增大压力来增大摩擦，C正确；将滑梯的滑道做得光滑，是通过减小接触面的粗糙程度来减小摩擦，D错误。
答案：C
课堂小结
这节课我们主要学习了：
1.滑动摩擦力的概念；
2.影响滑动摩擦力大小的因素；
3.摩擦的利用与防止。
其中用控制变量法探究影响滑动摩擦力大小的因素大家要重点掌握。为检验学习成果，请完成“当堂达标”测试题。
当堂达标
1.（2019·山东青岛中考）下列关于摩擦力的说法，正确的是（　　）
A.发生相对运动的两个物体间一定会产生滑动摩擦力
B.滑动摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反
C.一个物体对另一个物体产生摩擦力的作用，同时自身也受到摩擦力
D.滚动摩擦一定比滑动摩擦小
2.（2019·山东菏泽中考）下列关于摩擦的说法中，正确的是（　　）
A.自行车的钢圈与刹车闸皮之间的摩擦是滚动摩擦
B.滑冰时，冰刀与冰面间的摩擦是滑动摩擦
C.人在正常行走时，脚与地面之间的摩擦是滑动摩擦
D.划火柴时，火柴头和砂纸之间的摩擦是滚动摩擦
3.（2019·江苏苏州中考）下列实例中，通过增大接触面粗糙程度来增大摩擦的是（　　）
A.汽车轮胎表面有槽纹 B.轴承内部装有滚珠 C.在齿轮间加入润滑油 D.皮带传动需将皮带张紧
4.（2019·江苏无锡中考）劣质橡皮较硬，擦字时易打滑，导致字擦不干净，这是由于物体接触面越光滑，摩擦力________。小明用橡皮轻轻擦字没擦干净，然后他稍加用力就擦干净了，这是通过________（选填“增大”或“减小”）压力来增大橡皮与纸间的摩擦。
5.（2019·山东德州中考）如图所示，木块下面是一长木板，小明将弹簧测力计一端固定，另一端钩住长方体木块A，实验时拉着长木板沿水平地面向左运动，读出弹簧测力计示数即可测出木块A所受摩擦力大小。不计弹簧测力计的自重，在木板运动的过程中，木块A所受摩擦力的方向是________，拉动速度变大，弹簧测力计示数________（选填“变大”“变小”或“不变”）。
6.（2019·湖北宜昌中考）消防员在紧急集合时，往往抓住一根竖直的杆从楼上滑下。如果某消防员自身及装备质量共80 kg，当他抓着竖直的杆匀速下滑时，杆对人的摩擦力是________N；接近地面时，他增大握力，则杆对手的摩擦力将________（选填“增大”“减小”或“不变”）。（g取10 N/kg）
7.（2020·南京中考）重100 N的木箱放在粗糙程度相同的水平地板上，用水平推力F推木箱，F=15 N时，没推动，木箱所受摩擦力为 ________N；F=30 N 时，木箱做匀速直线运动；F=50 N时，木箱做加速运动，它所受摩擦力为________N；撤去F，木箱做减速运动，它所受摩擦力为________N。
8.（2019·山西中考）同学们利用如图甲所示的实验装置，测量物体所受的滑动摩擦力。
　
甲　　　　　　　　　　　乙
（1）实验中，应在水平方向拉着木块做________直线运动；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）“创新”小组在同一木板上，测量了不同压力下滑动摩擦力的大小，并根据测量数据作出了如图乙所示的图像，分析图像可以得出的结论是____ ____。
序号 1 2 3 4 5 6
F压/N 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0
f/N 0.8 1.3 1.6 1.9 2.4 2.8
（3）“牛顿”小组在桌面上也做了同样的实验，记录实验数据如上表，请你根据表格中的数据，在图乙中描点作出图像。对比分析两组图像你的新发现是____ ____。
布置作业
教材第26页“动手动脑学物理”第1至5题。
板书设计
参考答案
1.C　解析：发生相对运动的两个物体在接触面粗糙且相互接触时才会产生滑动摩擦力，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，而不是与物体运动方向相反，B错误；只有在其他条件相同的情况下，滚动摩擦和滑动摩擦才能比较大小，D错误。
2.B　解析：自行车的钢圈与刹车闸皮之间发生的是相对滑动，它们之间的摩擦是滑动摩擦，故A错误；滑冰时，冰刀与冰面之间发生的是相对滑动，它们之间的摩擦是滑动摩擦，故B正确；人在正常行走时，脚向后蹬地，与地面之间有相对运动的趋势，脚与地面间的摩擦是静摩擦，故C错误；划火柴时，火柴头和砂纸之间发生的是相对滑动，它们之间的摩擦是滑动摩擦，故D错误。
3.A　解析：汽车轮胎表面有槽纹，这是在压力不变的情况下，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦的，故A符合题意；轴承内部装有滚珠是利用滚动代替滑动来减小摩擦，故B不符合题意；在齿轮间加入润滑油，这是通过使接触面分离来减小摩擦，故C不符合题意；皮带传动需将皮带张紧，是在接触面的粗糙程度不变的情况下，通过增大压力来增大摩擦，故D不符合题意。
4.越小　增大
5.水平向左　不变　解析：摩擦力的方向跟物体相对运动的方向相反，因为木板水平向左运动，所以，木块相对木板来说是水平向右滑动了，因此它受到的摩擦力的方向水平向左；滑动摩擦力大小与物体运动速度大小无关，因此拉动速度变大，弹簧测力计的示数不会变化。
6.800　增大　解析：消防员自身及装备的总重力G=mg=80 kg×10 N/kg=800 N，当他抓着竖直的杆匀速下滑时，处于平衡状态，他受到的重力和杆对人的摩擦力是一对平衡力，大小相等、方向相反，所以受到的摩擦力f=G=800 N，方向竖直向上；用更大的力握杆，对杆的压力变大，则杆对手的滑动摩擦力也增大。
7.15　30　30　解析：木箱在水平方向上受到推力F和摩擦力f的作用。当F=15 N时，木箱处于静止状态，则推力与静摩擦力二力平衡，故此时f=F=15 N；当F=30 N时，木箱做匀速直线运动，推力与滑动摩擦力二力平衡，大小相等，则此时f=30 N；木箱做加速或减速运动时，木箱对水平地板的压力以及接触面的粗糙程度都不变，则所受的滑动摩擦力大小不变，始终为30 N。
8.（1）匀速　二力平衡　（2）同一木板上，滑动摩擦力的大小与压力的大小成正比　（3）如图所示　木板和桌面的粗糙程度不同
解析：（1）测量物体所受的滑动摩擦力时，应在水平方向拉着木块做匀速直线运动，根据二力平衡原理得出滑动摩擦力与拉力是一对平衡力，大小相等，读出弹簧测力计的示数，也就是滑动摩擦力的大小。（2）由图像可知，摩擦力和压力成正比关系，所以在同一木板上，即接触面粗糙程度相同时，滑动摩擦力的大小与压力的大小成正比。（3）影响滑动摩擦力大小的因素有压力和接触面的粗糙程度，由图可知，两次实验压力相同时摩擦力不同，说明两次接触面的粗糙程度不同。
教学反思
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