【2025春人教八下物理精彩课堂（教案）】8.3 摩擦力
文档属性
| 名称 | 【2025春人教八下物理精彩课堂（教案）】8.3 摩擦力 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 763.0KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-02-13 13:17:24 | ||
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文档简介
/ 让教学更有效 精品试卷 | 物理学科
【2025春人教八下物理精彩课堂（素材+教案）】
8.3 摩擦力第
方式一 【活动导入】
导入语:同学们,我们先搞个小活动。下面,我们用手按在桌面上滑动,体验手的感觉,向下用力按着桌面试一试;用手在衣服上蹭一蹭,体会手的感觉;用脚在地上蹭一蹭,体会脚的感觉。
(有一种阻碍手和脚移动的感觉,这种感觉实际上是摩擦力对手、脚作用的体现。)
追问:如果手没有与桌面接触,或者手按在桌面上静止不动,是否也会产生这样的感觉 (不会)
这就涉及今天我们要学习的一个新物理量——摩擦力。好,下面我们就开始探究摩擦力所蕴含的奥秘吧!板书课题——《第3节 摩擦力》。
方式二 【情境导入】
多媒体播放视频《筷子提米》。
图8 3 1
导入语:视频中的小实验很有意思吧,一根纤细的筷子怎么能提起装在杯子中的大米呢 要想成功地完成这个实验,应该注意什么
这就涉及我们今天要学习的一个新物理量——摩擦力。下面我们就开始探究摩擦力所蕴含的奥秘吧!板书课题——《第3节 摩擦力》。
方式三 【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。
教师引导学生分析女生获胜的原因:主要是他们受到的摩擦力不同。
下面我们就开始探究摩擦力所蕴含的奥秘吧!板书课题——《第3节 摩擦力》。
方式四 【情境导入】
多媒体展示生活中的图片(图8 3 2),让学生了解摩擦力和现代生活息息相关。
图8 3 2
提出问题:
(1)人为什么能在冰面上快速滑行
(2)人为什么能在水泥面上快速轮滑
(3)汽车的轮胎上为什么常有凹凸的花纹
(4)足球守门员为什么要戴上手套
(5)登山运动员为什么要穿防滑鞋
这就涉及我们今天要学习的一个新物理量——摩擦力。好,下面我们就开始探究摩擦力所蕴含的奥秘吧!板书课题——《第3节 摩擦力》。
详见电子资源
图8 3 3
教材设计的演示实验是利用弹簧测力计来研究摩擦力的变化情况,如图8 3 3所示,该实验操作简单、方便。但实验中用手拉弹簧测力计,由于手的拉力很难保持大小不变,在拉动木块时既要保证测力计始终水平又要使木块做匀速直线运动,很难做到,因此实验现象不明显,教学效果不理想。
所以,保持匀速直线拉动木块是本实验的难点。
解决方法:如图8 3 4所示组装实验器材,用弹簧测力计测木块所受摩擦力的大小,只需要拉动木板,使木板与木块之间发生相对运动即可,不需要拉动木板做匀速直线运动,且此时由于木块相对于地面静止,则弹簧测力计A的示数也稳定易读。
图8 3 4
[中考解读] 本节在中考中常考内容是:①摩擦力及其测量;②探究影响滑动摩擦力大小的因素;③摩擦力与生活。一般考查探究影响滑动摩擦力大小的因素时以实验探究为主,考查控制变量方面居多;关于生活中摩擦的利用和防止则是以生活实例为考查背景,贴近生活。本节考查题型一般为选择题、填空题和实验探究题。
[考点对接] 1.测量滑动摩擦力
[源起教材P27、P28]
如何测量滑动摩擦力的大小呢 如图8.3 3所示,
图8.3 3 水平匀速拉动木块
用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿水平长木板做匀速直线运动。此时,我们读出弹簧测力计所测的拉力,就可以得到木块与长木板之间的滑动摩擦力的大小。
例1 (海南中考)如图8 3 5所示是改进的探究影响滑动摩擦力大小的因素的实验装置。下列说法不正确的是 ( )
图8 3 5
A.实验时水平拉动长木板A,可测出木块B所受摩擦力大小
B.拉动长木板A的速度越大,弹簧测力计示数越大
C.在木块B上增加重物,拉动长木板A时弹簧测力计示数变大
D.在长木板A上铺毛巾,可探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系
[解析] B 实验时水平拉动长木板A,A、B两个物体之间发生相对运动,有滑动摩擦力,而B始终相对于地面静止,受力平衡,弹簧测力计的示数等于木块B所受摩擦力大小,故A正确;拉动长木板A的速度越大,B始终静止,受力平衡,压力和接触面的粗糙程度不变,滑动摩擦力大小不变,弹簧测力计示数不变,故B错误;
在木块B上增加重物,保持接触面粗糙程度不变,增大压力,滑动摩擦力增大,拉动长木板A时弹簧测力计示数变大,故C正确;
在长木板A上铺毛巾,压力不变,改变接触面的粗糙程度,故可探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系,故D正确。
[考点对接] 2.探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关
例2 (牡丹江中考)冰壶是北方孩子喜爱的冰雪项目之一。如图8 3 6甲所示,小丹在体育课上进行冰壶训练时,老师发给她两只鞋套,一只是橡胶底面,另一只是塑料底面。为探究其中的奥秘,她找来器材探究“滑动摩擦力大小与材料的关系”。
图8 3 6
(1)如图乙所示,将一个物块的塑料表面和橡胶表面分别平放在长木板上,用弹簧测力计沿水平方向 拉动物块,读出弹簧测力计的示数,记入表格。在长木板上分别铺上丝绸和棉布,重复上述步骤,如图丙、丁所示。
实验次数 水平面材料 物块不同表面 弹簧测力计示数F/N
1 木板 塑料表面 0.2
2 木板 橡胶表面 2.0
3 丝绸 塑料表面 0.3
4 丝绸 橡胶表面 2.5
5 棉布 塑料表面 0.5
6 棉布 橡胶表面 3.0
(2)通过比较 两次数据,可以发现:在水平面材料相同时,物块 表面与之接触时的滑动摩擦力大。
(3)通过比较 三次数据,可以发现:物块同一表面,在不同材料的水平面上滑动时,摩擦力大小 (选填“相同”或“不同”)。
(4)小丹进行冰壶训练,需要滑行时,穿 底面鞋套的脚着地,另一只脚不与地面接触。需要停下时,穿 底面鞋套的脚接触地面进行控制。
[答案] (1)匀速直线 (2)1、2(3、4或5、6) 橡胶
(3)1、3、5(或2、4、6) 不同 (4)塑料 橡胶
[解析] (1)要测滑动摩擦力,需拉动木块沿水平方向做匀速直线运动,根据二力平衡条件可知,此时拉力与摩擦力是一对平衡力,大小相等,即弹簧测力计的拉力等于滑动摩擦力的大小。
(2)探究滑动摩擦力大小与物块材料的关系,需要控制水平面材料相同,物块材料不同,可以对比1、2(3、4或5、6)实验中的数据;由此可以发现:在水平面材料相同时,物块橡胶表面与之接触时的滑动摩擦力大。
(3)通过比较表格中1、3、5(或2、4、6)三次数据,可以发现:物块同一表面,在不同材料的水平面上滑动时,弹簧测力计示数不同,由二力平衡条件可知,摩擦力大小不同。
(4)塑料鞋底比较光滑,这是在压力一定时,通过减小接触面的粗糙程度来减小摩擦,因此小丹进行冰壶训练,需要滑行时,穿塑料底面鞋套的脚着地,另一只脚不与地面接触,需要停下时,需要增大摩擦,因此穿橡胶底面鞋套的脚接触地面进行控制。
[考点对接] 3.增大和减小摩擦的方法
例3 (北京中考)下列关于自行车的实例,为了减小摩擦的是 ( )
A.车把上套了有花纹的橡胶套 B.遇到紧急情况时用力捏刹车闸
C.自行车轮胎上刻有花纹 D.车轮的轴承中装有滚珠
[解析] D 车把上套了有花纹的橡胶套,是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力,故A不符合题意。遇到紧急情况时用力捏刹车闸,是在接触面粗糙程度一定时,通过增大压力来增大摩擦力,故B不符合题意。自行车轮胎上刻有花纹,是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力,故C不符合题意。车轮的轴承中装有滚珠,是用滚动代替滑动的方法来减小摩擦力,故D符合题意。
如果没有了摩擦力会变成什么样
摩擦是一种极为普遍的现象,摩擦在实际生活中的例子也很多,如抓住物体需要摩擦,皮带传动需要摩擦,铁钉固定在墙上也要靠摩擦等。但摩擦也会给我们的日常生活带来麻烦。例如:机器开动时,转动部件之间因摩擦而浪费动力,还会使机器的部件磨损,缩短寿命。我们有时希望地球上从来就没有摩擦力,但如果真的没有了摩擦力,人们的生活又会发生什么样的变化呢
首先,也是最基本的,我们无法行动。脚与地面之间没有了摩擦,人们简直寸步难行。自行车车轮与地面间光滑,自行车又怎能向前运动呢 汽车要么还没发动就打滑,要么就是开动的车子根本就停不下来,没有阻碍它运动的力,就只能无限滑下去,最后与其他车相撞造成一起又一起的交通事故。而对于飞机,无论是活塞发动机或者涡轮喷气发动机,没有摩擦都无法启动。
其次,我们无法拿起任何东西。我们能拿东西靠的就是摩擦力,摩擦力来自物体本身的凹凸和我们手上的纹理,若是没有了摩擦,物体光滑,我们的手也光滑,想拿东西却和它作用不上,只能干着急,不仅拿不起东西,拧盖子、扭把手,一系列的力的作用都无法进行。
没有了摩擦,生活处处困难重重:想写字却拿不起笔,笔也不能和纸产生摩擦写出字;想吃饭,却拿不住碗筷,筷子怎么也夹不住菜,想喝水又拿不起杯子;想穿衣服却拿不起、穿不上;想工作劳动,但任何工具都一次次从手上滑落……如果没有了摩擦,那么以后我们就再也不能够欣赏小提琴演奏出的美妙音乐等,因为弓和弦的摩擦产生振动才发出声音。
总之,假如没有摩擦的存在,人们的衣、食、住、行都很难解决,更别提发展了。
有资料说,某国家已研制出所谓的“超润滑材料”,可将它用到军事上,一旦战争爆发,将这种超润滑材料洒到对方的公路上、铁路的铁轨上和飞机起飞的跑道上,使对方的战车、运兵车、火车无法运行,军用物资无法运送,飞机不能起飞,失去制空权……用以谋求战争的胜利,这种超润滑材料所起的作用还真有点战略意义呢!
我们可能幻想过如果没有摩擦,做什么事情都将不会有阻力,可等我们真正到了没有摩擦力的世界,才感受到摩擦力的重要。摩擦力有利也有弊,我们应该尽量减少那些有害摩擦,学会利用摩擦造福人类。
第3节 摩擦力
教 材 解 读 对于摩擦现象,学生们有丰富的感性认识,本节内容使学生的感性认识上升一步,并且教材中摩擦力的测量涉及二力平衡知识和弹簧测力计的使用,“增大和减小摩擦的方法”是摩擦力知识在日常生活和生产中的具体应用。通过学习本节知识,有助于提高学生利用所学知识解决实际问题的能力。 对于摩擦力概念要求可以点出三种摩擦类型的名称并做简要说明。对于“研究影响滑动摩擦力大小的因素”要让学生经历科学探究的整个过程,从而感悟科学的探究方法,以此来提高学生的探究能力。
学 习 目 标 物理观念 1.知道摩擦力的存在及对物体运动的影响。 2.知道决定摩擦力大小的因素。 3.知道摩擦力的利弊及增大和减小摩擦的方法。
科学思维 通过观察有关摩擦的现象,归纳总结建构摩擦力的概念,知道产生条件。
科学探究 1.经历研究滑动摩擦力的大小与什么因素有关的实验过程。 2.经历制订计划、设计实验的过程,学习控制变量的方法。 3.学习设计表格、分析实验现象、归纳实验结论的一般方法。
科学态度 与责任 通过对摩擦的分析,激发将基础知识用于解决实际问题的热情,养成用所学知识联系生活、生产问题的习惯。
重难 点处 理 重点:探究影响滑动摩擦力大小的因素。这是一个比较完整的实验探究活动,建议教师引导、组织学生自主进行探究,在整个探究环节中,建议主要突出“猜想与假设”“制订计划与设计实验”两个要素。 难点:摩擦力的定义。建议用两个长毛刷毛对毛合在一起,并产生相对运动,让学生观察两个毛刷的毛的弯曲方向,进而引导学生总结出摩擦力的概念。
学法点拨 1.摩擦力定义的描述包含两方面的内容:①摩擦力产生的条件(两个互相接触的物体;做相对运动或有相对运动的趋势);②摩擦力的特点(阻碍物体间的相对运动或相对运动趋势)。其中对“相对运动或相对运动趋势”的理解是难点,可以用实例去体会,如举例分析传送带上的物体与传送带之间的摩擦力,分析它是怎样产生的,它的特点是什么,是不是阻碍物体的运动。 2.对于“研究影响滑动摩擦力大小的因素”的探究活动,为了验证自己的某一个猜想,应保证其他的条件相同,这样才能得出正确的结论。这就是科学研究中的“控制变量法”,在探究活动中应用心体会。
实 验 改 进 在“研究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验过程中,很难做到用弹簧测力计匀速拉动木块,实际的操作过程中,木块在做变速运动,这样拉力和滑动摩擦力不是平衡力。针对该实验设计的不足,进行以下改进,实验效果会更理想:将弹簧测力计的一端固定,另一端系在木块上,在木块的下面放置一块长木板。实验过程中,拉动木块下的长木板,使木块与长木板之间发生相对运动。木块受拉力和滑动摩擦力的作用,长木板的运动状态并不会影响木块所受滑动摩擦力的大小,这样弹簧测力计的示数就稳定了,读取实验数据也就方便了。
典案一 教学设计①
教师活动 学生活动 设计意图
【导入新课】 多媒体播放视频《筷子提米》。 导入语:视频中的小实验很有意思吧,一根纤细的筷子怎么能提起装在杯子中的大米呢 要想成功地完成这个实验,应该注意什么 这就涉及我们今天要学习的一个新物理量——摩擦力。下面我们就开始探究摩擦力所蕴含的奥秘吧!板书课题——《第3节 摩擦力》。 观看、思考、初步认识摩擦力。 联系生活中场景,可以激发学生的学习兴趣和求知欲,体现了物理来源于生活。
【探究新知】 一、摩擦力 1.什么是摩擦力 (1)如图所示,水平地面上放着一重为30 N的木箱,用15 N水平向右的力推着木箱做匀速直线运动。同学们可以用力的示意图表示木箱受到的力吗 小结:一个物体(木箱)在另一个物体(水平地面)表面做相对运动时,就会在接触面上产生一种阻碍相对运动的力,这就是摩擦力。 (2)如图所示,水平地面上放着一重为30 N的木箱,用10 N水平向右的力推它没推动。用力的示意图表示木箱受到的力。 小结:一个物体(木箱)在另一个物体(水平地面)表面有相对运动的趋势(即要运动但没运动)时,也会在接触面上产生摩擦力,这种摩擦力叫静摩擦力。 引导学生归纳: (1)摩擦力的概念:两个互相接触的物体,当它们做相对运动或有相对运动趋势时,在接触面上会产生一种阻碍相对运动或者相对运动趋势的力,这个力叫摩擦力。 (2)摩擦力产生的条件:①两个物体接触且有压力;②有相对运动或相对运动的趋势;③接触面不光滑。 (3)摩擦力的方向:与相对运动或相对运动趋势方向相反(如图所示,用牙刷做实验,帮助学生理解)。 2.摩擦的分类 列举生活中的实例,让学生能对摩擦进行初步分类:①滑动摩擦;②滚动摩擦;③静摩擦。 3.摩擦力产生的原因 老师引导学生通过图片理解看似表面“光滑”的物体其实是凹凸不平的,当物体间发生挤压且有相对运动或相对运动趋势时,在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力,即摩擦力。 4.实验:测量滑动摩擦力 提出问题:我们知道,力是有大小的,那么怎样测量滑动摩擦力的大小呢 (动手实验,学习测量滑动摩擦力的大小) 演示:把木块放到水平桌面上,用弹簧测力计水平拉动木块前进。思考:木块在水平方向受哪些力 画出力的示意图。怎样知道木块所受摩擦力的大小 为什么要让木块做匀速直线运动 小结 测量工具:弹簧测力计。 测量原理:二力平衡。 测量方法:用弹簧测力计水平拉动木块,使它在木板表面做匀速直线运动。 测量结果:f=F。 提出问题:根据你的生活经验,请你猜想一下滑动摩擦力的大小可能跟哪些因素有关 (1)指导学生动手并结合生活中的经验猜想:①一只手压在桌面上滑动,另一只手放到书上滑动,感受力的大小;②一只手压在桌面上滑动,另一只手压在手的上面再次滑动,感受两种情况下力的大小。 (2)汇总同学们的猜想:影响滑动摩擦力的因素可能有: ①接触面所受的压力;②接触面的粗糙程度;③…… (3)请同学们选择恰当的实验器材,进行实验设计,并设计实验数据记录表。 教师指导学生实验操作。 在实验过程中,同学们遇到哪些困难呢 给出改进装置并引导学生进行原因分析。 二、摩擦的利用与防止 1.增大有益摩擦的方法 小结 增大有益摩擦的方法有:(1)增大压力;(2)增大接触面的粗糙程度。 根据实验得出结论:在压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大;在接触面的粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大。 交流: 困难1:很难保持物块做匀速直线运动,不便于操作。 困难2:弹簧测力计示数不稳定,不便于读数。 学生交流合作,分析原因。 学生观察、讨论交流、得出结论。 2.减小有害摩擦的方法 小结 减小有害摩擦的方法有:(1)减小压力;(2)减小接触面的粗糙程度;(3)用滚动代替滑动;(4)使两个相互接触的表面隔开。 课堂小结(略)课堂练习(略)布置作业(略) 思考、讨论、作图。 学生通过实验感受、思考、回答、总结。 学生动手实验、观察、思考、交流、回答。 选择实验器材,进行实验设计,并设计实验数据记录表。 实验 次数接触面 材料压力摩擦力1木块与较 光滑木板2木块与较 光滑木板3木块与较 粗糙木板
在思考讨论的过程中可以复习前面的知识,达到温故知新的目的。 用牙刷演示,形象直观,可以很好地帮助学生理解摩擦力的方向。 培养科学探究的能力。 培养科学探究能力,掌握控制变量法的应用。 在科学探究的过程中进行实验探究,有利于培养学生的交流合作,也有利于培养学生质疑创新的科学思维。 从物理走向生活,培养学生应用所学知识分析解决实际问题的能力。
温馨提示:为满足广大一线教师的不同教学需求,特新增“典案二 教学设计②”,
内含多种授课方式不同的教学设计案例,word排版,可编辑加工,方便使用。
内容详见电子资源。
典案三 导学设计
学点1:摩擦力
问题1:感受滑动摩擦:如图8 3 7所示,将手掌压在桌面上滑动时,会感觉到桌面对手掌有 阻碍 作用。
图8 3 7
问题2:滑动摩擦力概念: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,这种力叫作滑动摩擦力。
问题3:相互接触的物体表面总是不光滑的,如图8 3 8所示。当相互接触的物体发生 相对 运动时,就会彼此 阻碍 ,产生 滑动 摩擦力。
图8 3 8
图8 3 9
问题4:摩擦力分类:①如图8 3 9甲所示,冰刀在冰面上滑动,此时冰刀与冰面之间的摩擦是 滑动 摩擦;②如图乙所示,车轮在地面上滚动,此时车轮与地面之间的摩擦是 滚动 摩擦;③如图丙所示,手拿住瓶子静止不动,瓶子和手有相对运动的趋势,此时瓶子与手之间的摩擦是 静 摩擦。
学点2:探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关
猜想:如图8 3 10所示,分别用手拿一粗糙毛巾在桌面上滑动、单独用手在桌面上滑动、另一只手施加压力压住时滑动,根据手的感觉猜想影响滑动摩擦力大小的因素有 压力大小 、 接触面的粗糙程度 。
图8 3 10
实验原理:如图8 3 11甲所示,用弹簧测力计水平 匀速 拉动木块,使它沿长木板做 匀速直线 运动,根据 二力平衡 的原理,弹簧测力计对木块的拉力 等于 木块受到的摩擦力。
图8 3 11
实验器材:木块、钩码、粗糙程度不同的木板、 弹簧测力计 。
实验步骤:如图乙所示,用弹簧测力计匀速拉动木块,使它沿水平长木板滑动,测出木块与长木板之间的滑动摩擦力;改变放在木块上的钩码,从而改变木块对长木板的压力,测出此种情况下的滑动摩擦力;换用材料相同但表面粗糙的长木板,保持木块上的钩码不变,测出此种情况下的滑动摩擦力。
实验记录:
实验次数 实验条件 弹簧测力计示数/N
压力情况 接触面情况
1 木块 光滑木板表面 2.0
2 木块和一个钩码 光滑木板表面 3.2
3 木块和一个钩码 粗糙木板表面 4.0
数据分析:(1)分析第1次和第2次实验,这两次实验中相同的是 接触面的粗糙程度 ,不同的是 压力大小 ,比较弹簧测力计的示数,可以得到:滑动摩擦力的大小与 压力大小 有关。
(2)分析第2次和第3次实验,这两次实验中相同的是 压力大小 ,不同的是 接触面的粗糙程度 ,比较弹簧测力计示数,可以得到:滑动摩擦力的大小与 接触面的粗糙程度 有关。
实验结论:(1)接触面粗糙程度相同时, 压力 越大,滑动摩擦力 越大 ;
(2)压力一定时,接触面越 粗糙 ,滑动摩擦力 越大 。
方法总结:研究一个物理量与多个因素的关系时,要控制其他因素不变,改变一个因素来判断这个因素对该物理量的影响,这种方法就叫 控制变量 法。
实验改进:我们在实验中采用的是如图8 3 12甲所示的方式,但是此时弹簧测力计示数不稳定,不容易读取力的大小,其原因是 物体不容易做匀速直线运动 ;如图乙所示,拉动木板运动时,木块相对于桌面处于 静止 (选填“静止”或“运动”)状态,木板移动 不会 (选填“会”或“不会”)改变木块的运动状态,所以此时弹簧测力计的示数是稳定的,容易读取示数。
图8 3 12
学点3:摩擦的利用与防止
问题1:增大有益摩擦的方法:①增大 压力 ,如图8 3 13甲所示,要让自行车更快地停下来,可以用力捏闸;②增大 接触面的粗糙程度 ,如图乙所示,体操运动员上器械前,会在手上涂防滑粉;③变滚动为滑动。
问题2:减小有害摩擦的方法:①减小压力;②使接触面变光滑;③变 滑动 为 滚动 ,如图丙所示的滚动轴承就是采用该方法减小摩擦的;④使接触面分离,如加润滑剂(图丁)等。
图8 3 13
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【2025春人教八下物理精彩课堂（素材+教案）】
8.3 摩擦力第
方式一 【活动导入】
导入语:同学们,我们先搞个小活动。下面,我们用手按在桌面上滑动,体验手的感觉,向下用力按着桌面试一试;用手在衣服上蹭一蹭,体会手的感觉;用脚在地上蹭一蹭,体会脚的感觉。
(有一种阻碍手和脚移动的感觉,这种感觉实际上是摩擦力对手、脚作用的体现。)
追问:如果手没有与桌面接触,或者手按在桌面上静止不动,是否也会产生这样的感觉 (不会)
这就涉及今天我们要学习的一个新物理量——摩擦力。好,下面我们就开始探究摩擦力所蕴含的奥秘吧!板书课题——《第3节 摩擦力》。
方式二 【情境导入】
多媒体播放视频《筷子提米》。
图8 3 1
导入语:视频中的小实验很有意思吧,一根纤细的筷子怎么能提起装在杯子中的大米呢 要想成功地完成这个实验,应该注意什么
这就涉及我们今天要学习的一个新物理量——摩擦力。下面我们就开始探究摩擦力所蕴含的奥秘吧!板书课题——《第3节 摩擦力》。
方式三 【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。
教师引导学生分析女生获胜的原因:主要是他们受到的摩擦力不同。
下面我们就开始探究摩擦力所蕴含的奥秘吧!板书课题——《第3节 摩擦力》。
方式四 【情境导入】
多媒体展示生活中的图片(图8 3 2),让学生了解摩擦力和现代生活息息相关。
图8 3 2
提出问题:
(1)人为什么能在冰面上快速滑行
(2)人为什么能在水泥面上快速轮滑
(3)汽车的轮胎上为什么常有凹凸的花纹
(4)足球守门员为什么要戴上手套
(5)登山运动员为什么要穿防滑鞋
这就涉及我们今天要学习的一个新物理量——摩擦力。好,下面我们就开始探究摩擦力所蕴含的奥秘吧!板书课题——《第3节 摩擦力》。
详见电子资源
图8 3 3
教材设计的演示实验是利用弹簧测力计来研究摩擦力的变化情况,如图8 3 3所示,该实验操作简单、方便。但实验中用手拉弹簧测力计,由于手的拉力很难保持大小不变,在拉动木块时既要保证测力计始终水平又要使木块做匀速直线运动,很难做到,因此实验现象不明显,教学效果不理想。
所以,保持匀速直线拉动木块是本实验的难点。
解决方法:如图8 3 4所示组装实验器材,用弹簧测力计测木块所受摩擦力的大小,只需要拉动木板,使木板与木块之间发生相对运动即可,不需要拉动木板做匀速直线运动,且此时由于木块相对于地面静止,则弹簧测力计A的示数也稳定易读。
图8 3 4
[中考解读] 本节在中考中常考内容是:①摩擦力及其测量;②探究影响滑动摩擦力大小的因素;③摩擦力与生活。一般考查探究影响滑动摩擦力大小的因素时以实验探究为主,考查控制变量方面居多;关于生活中摩擦的利用和防止则是以生活实例为考查背景,贴近生活。本节考查题型一般为选择题、填空题和实验探究题。
[考点对接] 1.测量滑动摩擦力
[源起教材P27、P28]
如何测量滑动摩擦力的大小呢 如图8.3 3所示,
图8.3 3 水平匀速拉动木块
用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿水平长木板做匀速直线运动。此时,我们读出弹簧测力计所测的拉力,就可以得到木块与长木板之间的滑动摩擦力的大小。
例1 (海南中考)如图8 3 5所示是改进的探究影响滑动摩擦力大小的因素的实验装置。下列说法不正确的是 ( )
图8 3 5
A.实验时水平拉动长木板A,可测出木块B所受摩擦力大小
B.拉动长木板A的速度越大,弹簧测力计示数越大
C.在木块B上增加重物,拉动长木板A时弹簧测力计示数变大
D.在长木板A上铺毛巾,可探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系
[解析] B 实验时水平拉动长木板A,A、B两个物体之间发生相对运动,有滑动摩擦力,而B始终相对于地面静止,受力平衡,弹簧测力计的示数等于木块B所受摩擦力大小,故A正确;拉动长木板A的速度越大,B始终静止,受力平衡,压力和接触面的粗糙程度不变,滑动摩擦力大小不变,弹簧测力计示数不变,故B错误;
在木块B上增加重物,保持接触面粗糙程度不变,增大压力,滑动摩擦力增大,拉动长木板A时弹簧测力计示数变大,故C正确;
在长木板A上铺毛巾,压力不变,改变接触面的粗糙程度,故可探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系,故D正确。
[考点对接] 2.探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关
例2 (牡丹江中考)冰壶是北方孩子喜爱的冰雪项目之一。如图8 3 6甲所示,小丹在体育课上进行冰壶训练时,老师发给她两只鞋套,一只是橡胶底面,另一只是塑料底面。为探究其中的奥秘,她找来器材探究“滑动摩擦力大小与材料的关系”。
图8 3 6
(1)如图乙所示,将一个物块的塑料表面和橡胶表面分别平放在长木板上,用弹簧测力计沿水平方向 拉动物块,读出弹簧测力计的示数,记入表格。在长木板上分别铺上丝绸和棉布,重复上述步骤,如图丙、丁所示。
实验次数 水平面材料 物块不同表面 弹簧测力计示数F/N
1 木板 塑料表面 0.2
2 木板 橡胶表面 2.0
3 丝绸 塑料表面 0.3
4 丝绸 橡胶表面 2.5
5 棉布 塑料表面 0.5
6 棉布 橡胶表面 3.0
(2)通过比较 两次数据,可以发现:在水平面材料相同时,物块 表面与之接触时的滑动摩擦力大。
(3)通过比较 三次数据,可以发现:物块同一表面,在不同材料的水平面上滑动时,摩擦力大小 (选填“相同”或“不同”)。
(4)小丹进行冰壶训练,需要滑行时,穿 底面鞋套的脚着地,另一只脚不与地面接触。需要停下时,穿 底面鞋套的脚接触地面进行控制。
[答案] (1)匀速直线 (2)1、2(3、4或5、6) 橡胶
(3)1、3、5(或2、4、6) 不同 (4)塑料 橡胶
[解析] (1)要测滑动摩擦力,需拉动木块沿水平方向做匀速直线运动,根据二力平衡条件可知,此时拉力与摩擦力是一对平衡力,大小相等,即弹簧测力计的拉力等于滑动摩擦力的大小。
(2)探究滑动摩擦力大小与物块材料的关系,需要控制水平面材料相同,物块材料不同,可以对比1、2(3、4或5、6)实验中的数据;由此可以发现:在水平面材料相同时,物块橡胶表面与之接触时的滑动摩擦力大。
(3)通过比较表格中1、3、5(或2、4、6)三次数据,可以发现:物块同一表面,在不同材料的水平面上滑动时,弹簧测力计示数不同,由二力平衡条件可知,摩擦力大小不同。
(4)塑料鞋底比较光滑,这是在压力一定时,通过减小接触面的粗糙程度来减小摩擦,因此小丹进行冰壶训练,需要滑行时,穿塑料底面鞋套的脚着地,另一只脚不与地面接触,需要停下时,需要增大摩擦,因此穿橡胶底面鞋套的脚接触地面进行控制。
[考点对接] 3.增大和减小摩擦的方法
例3 (北京中考)下列关于自行车的实例,为了减小摩擦的是 ( )
A.车把上套了有花纹的橡胶套 B.遇到紧急情况时用力捏刹车闸
C.自行车轮胎上刻有花纹 D.车轮的轴承中装有滚珠
[解析] D 车把上套了有花纹的橡胶套,是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力,故A不符合题意。遇到紧急情况时用力捏刹车闸,是在接触面粗糙程度一定时,通过增大压力来增大摩擦力,故B不符合题意。自行车轮胎上刻有花纹,是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力,故C不符合题意。车轮的轴承中装有滚珠,是用滚动代替滑动的方法来减小摩擦力,故D符合题意。
如果没有了摩擦力会变成什么样
摩擦是一种极为普遍的现象,摩擦在实际生活中的例子也很多,如抓住物体需要摩擦,皮带传动需要摩擦,铁钉固定在墙上也要靠摩擦等。但摩擦也会给我们的日常生活带来麻烦。例如:机器开动时,转动部件之间因摩擦而浪费动力,还会使机器的部件磨损,缩短寿命。我们有时希望地球上从来就没有摩擦力,但如果真的没有了摩擦力,人们的生活又会发生什么样的变化呢
首先,也是最基本的,我们无法行动。脚与地面之间没有了摩擦,人们简直寸步难行。自行车车轮与地面间光滑,自行车又怎能向前运动呢 汽车要么还没发动就打滑,要么就是开动的车子根本就停不下来,没有阻碍它运动的力,就只能无限滑下去,最后与其他车相撞造成一起又一起的交通事故。而对于飞机,无论是活塞发动机或者涡轮喷气发动机,没有摩擦都无法启动。
其次,我们无法拿起任何东西。我们能拿东西靠的就是摩擦力,摩擦力来自物体本身的凹凸和我们手上的纹理,若是没有了摩擦,物体光滑,我们的手也光滑,想拿东西却和它作用不上,只能干着急,不仅拿不起东西,拧盖子、扭把手,一系列的力的作用都无法进行。
没有了摩擦,生活处处困难重重:想写字却拿不起笔,笔也不能和纸产生摩擦写出字;想吃饭,却拿不住碗筷,筷子怎么也夹不住菜,想喝水又拿不起杯子;想穿衣服却拿不起、穿不上;想工作劳动,但任何工具都一次次从手上滑落……如果没有了摩擦,那么以后我们就再也不能够欣赏小提琴演奏出的美妙音乐等,因为弓和弦的摩擦产生振动才发出声音。
总之,假如没有摩擦的存在,人们的衣、食、住、行都很难解决,更别提发展了。
有资料说,某国家已研制出所谓的“超润滑材料”,可将它用到军事上,一旦战争爆发,将这种超润滑材料洒到对方的公路上、铁路的铁轨上和飞机起飞的跑道上,使对方的战车、运兵车、火车无法运行,军用物资无法运送,飞机不能起飞,失去制空权……用以谋求战争的胜利,这种超润滑材料所起的作用还真有点战略意义呢!
我们可能幻想过如果没有摩擦,做什么事情都将不会有阻力,可等我们真正到了没有摩擦力的世界,才感受到摩擦力的重要。摩擦力有利也有弊,我们应该尽量减少那些有害摩擦,学会利用摩擦造福人类。
第3节 摩擦力
教 材 解 读 对于摩擦现象,学生们有丰富的感性认识,本节内容使学生的感性认识上升一步,并且教材中摩擦力的测量涉及二力平衡知识和弹簧测力计的使用,“增大和减小摩擦的方法”是摩擦力知识在日常生活和生产中的具体应用。通过学习本节知识,有助于提高学生利用所学知识解决实际问题的能力。 对于摩擦力概念要求可以点出三种摩擦类型的名称并做简要说明。对于“研究影响滑动摩擦力大小的因素”要让学生经历科学探究的整个过程,从而感悟科学的探究方法,以此来提高学生的探究能力。
学 习 目 标 物理观念 1.知道摩擦力的存在及对物体运动的影响。 2.知道决定摩擦力大小的因素。 3.知道摩擦力的利弊及增大和减小摩擦的方法。
科学思维 通过观察有关摩擦的现象,归纳总结建构摩擦力的概念,知道产生条件。
科学探究 1.经历研究滑动摩擦力的大小与什么因素有关的实验过程。 2.经历制订计划、设计实验的过程,学习控制变量的方法。 3.学习设计表格、分析实验现象、归纳实验结论的一般方法。
科学态度 与责任 通过对摩擦的分析,激发将基础知识用于解决实际问题的热情,养成用所学知识联系生活、生产问题的习惯。
重难 点处 理 重点:探究影响滑动摩擦力大小的因素。这是一个比较完整的实验探究活动,建议教师引导、组织学生自主进行探究,在整个探究环节中,建议主要突出“猜想与假设”“制订计划与设计实验”两个要素。 难点:摩擦力的定义。建议用两个长毛刷毛对毛合在一起,并产生相对运动,让学生观察两个毛刷的毛的弯曲方向,进而引导学生总结出摩擦力的概念。
学法点拨 1.摩擦力定义的描述包含两方面的内容:①摩擦力产生的条件(两个互相接触的物体;做相对运动或有相对运动的趋势);②摩擦力的特点(阻碍物体间的相对运动或相对运动趋势)。其中对“相对运动或相对运动趋势”的理解是难点,可以用实例去体会,如举例分析传送带上的物体与传送带之间的摩擦力,分析它是怎样产生的,它的特点是什么,是不是阻碍物体的运动。 2.对于“研究影响滑动摩擦力大小的因素”的探究活动,为了验证自己的某一个猜想,应保证其他的条件相同,这样才能得出正确的结论。这就是科学研究中的“控制变量法”,在探究活动中应用心体会。
实 验 改 进 在“研究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验过程中,很难做到用弹簧测力计匀速拉动木块,实际的操作过程中,木块在做变速运动,这样拉力和滑动摩擦力不是平衡力。针对该实验设计的不足,进行以下改进,实验效果会更理想:将弹簧测力计的一端固定,另一端系在木块上,在木块的下面放置一块长木板。实验过程中,拉动木块下的长木板,使木块与长木板之间发生相对运动。木块受拉力和滑动摩擦力的作用,长木板的运动状态并不会影响木块所受滑动摩擦力的大小,这样弹簧测力计的示数就稳定了,读取实验数据也就方便了。
典案一 教学设计①
教师活动 学生活动 设计意图
【导入新课】 多媒体播放视频《筷子提米》。 导入语:视频中的小实验很有意思吧,一根纤细的筷子怎么能提起装在杯子中的大米呢 要想成功地完成这个实验,应该注意什么 这就涉及我们今天要学习的一个新物理量——摩擦力。下面我们就开始探究摩擦力所蕴含的奥秘吧!板书课题——《第3节 摩擦力》。 观看、思考、初步认识摩擦力。 联系生活中场景,可以激发学生的学习兴趣和求知欲,体现了物理来源于生活。
【探究新知】 一、摩擦力 1.什么是摩擦力 (1)如图所示,水平地面上放着一重为30 N的木箱,用15 N水平向右的力推着木箱做匀速直线运动。同学们可以用力的示意图表示木箱受到的力吗 小结:一个物体(木箱)在另一个物体(水平地面)表面做相对运动时,就会在接触面上产生一种阻碍相对运动的力,这就是摩擦力。 (2)如图所示,水平地面上放着一重为30 N的木箱,用10 N水平向右的力推它没推动。用力的示意图表示木箱受到的力。 小结:一个物体(木箱)在另一个物体(水平地面)表面有相对运动的趋势(即要运动但没运动)时,也会在接触面上产生摩擦力,这种摩擦力叫静摩擦力。 引导学生归纳: (1)摩擦力的概念:两个互相接触的物体,当它们做相对运动或有相对运动趋势时,在接触面上会产生一种阻碍相对运动或者相对运动趋势的力,这个力叫摩擦力。 (2)摩擦力产生的条件:①两个物体接触且有压力;②有相对运动或相对运动的趋势;③接触面不光滑。 (3)摩擦力的方向:与相对运动或相对运动趋势方向相反(如图所示,用牙刷做实验,帮助学生理解)。 2.摩擦的分类 列举生活中的实例,让学生能对摩擦进行初步分类:①滑动摩擦;②滚动摩擦;③静摩擦。 3.摩擦力产生的原因 老师引导学生通过图片理解看似表面“光滑”的物体其实是凹凸不平的,当物体间发生挤压且有相对运动或相对运动趋势时,在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力,即摩擦力。 4.实验:测量滑动摩擦力 提出问题:我们知道,力是有大小的,那么怎样测量滑动摩擦力的大小呢 (动手实验,学习测量滑动摩擦力的大小) 演示:把木块放到水平桌面上,用弹簧测力计水平拉动木块前进。思考:木块在水平方向受哪些力 画出力的示意图。怎样知道木块所受摩擦力的大小 为什么要让木块做匀速直线运动 小结 测量工具:弹簧测力计。 测量原理:二力平衡。 测量方法:用弹簧测力计水平拉动木块,使它在木板表面做匀速直线运动。 测量结果:f=F。 提出问题:根据你的生活经验,请你猜想一下滑动摩擦力的大小可能跟哪些因素有关 (1)指导学生动手并结合生活中的经验猜想:①一只手压在桌面上滑动,另一只手放到书上滑动,感受力的大小;②一只手压在桌面上滑动,另一只手压在手的上面再次滑动,感受两种情况下力的大小。 (2)汇总同学们的猜想:影响滑动摩擦力的因素可能有: ①接触面所受的压力;②接触面的粗糙程度;③…… (3)请同学们选择恰当的实验器材,进行实验设计,并设计实验数据记录表。 教师指导学生实验操作。 在实验过程中,同学们遇到哪些困难呢 给出改进装置并引导学生进行原因分析。 二、摩擦的利用与防止 1.增大有益摩擦的方法 小结 增大有益摩擦的方法有:(1)增大压力;(2)增大接触面的粗糙程度。 根据实验得出结论:在压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大;在接触面的粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大。 交流: 困难1:很难保持物块做匀速直线运动,不便于操作。 困难2:弹簧测力计示数不稳定,不便于读数。 学生交流合作,分析原因。 学生观察、讨论交流、得出结论。 2.减小有害摩擦的方法 小结 减小有害摩擦的方法有:(1)减小压力;(2)减小接触面的粗糙程度;(3)用滚动代替滑动;(4)使两个相互接触的表面隔开。 课堂小结(略)课堂练习(略)布置作业(略) 思考、讨论、作图。 学生通过实验感受、思考、回答、总结。 学生动手实验、观察、思考、交流、回答。 选择实验器材,进行实验设计,并设计实验数据记录表。 实验 次数接触面 材料压力摩擦力1木块与较 光滑木板2木块与较 光滑木板3木块与较 粗糙木板
在思考讨论的过程中可以复习前面的知识,达到温故知新的目的。 用牙刷演示,形象直观,可以很好地帮助学生理解摩擦力的方向。 培养科学探究的能力。 培养科学探究能力,掌握控制变量法的应用。 在科学探究的过程中进行实验探究,有利于培养学生的交流合作,也有利于培养学生质疑创新的科学思维。 从物理走向生活,培养学生应用所学知识分析解决实际问题的能力。
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典案三 导学设计
学点1:摩擦力
问题1:感受滑动摩擦:如图8 3 7所示,将手掌压在桌面上滑动时,会感觉到桌面对手掌有 阻碍 作用。
图8 3 7
问题2:滑动摩擦力概念: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,这种力叫作滑动摩擦力。
问题3:相互接触的物体表面总是不光滑的,如图8 3 8所示。当相互接触的物体发生 相对 运动时,就会彼此 阻碍 ,产生 滑动 摩擦力。
图8 3 8
图8 3 9
问题4:摩擦力分类:①如图8 3 9甲所示,冰刀在冰面上滑动,此时冰刀与冰面之间的摩擦是 滑动 摩擦;②如图乙所示,车轮在地面上滚动,此时车轮与地面之间的摩擦是 滚动 摩擦;③如图丙所示,手拿住瓶子静止不动,瓶子和手有相对运动的趋势,此时瓶子与手之间的摩擦是 静 摩擦。
学点2:探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关
猜想:如图8 3 10所示,分别用手拿一粗糙毛巾在桌面上滑动、单独用手在桌面上滑动、另一只手施加压力压住时滑动,根据手的感觉猜想影响滑动摩擦力大小的因素有 压力大小 、 接触面的粗糙程度 。
图8 3 10
实验原理:如图8 3 11甲所示,用弹簧测力计水平 匀速 拉动木块,使它沿长木板做 匀速直线 运动,根据 二力平衡 的原理,弹簧测力计对木块的拉力 等于 木块受到的摩擦力。
图8 3 11
实验器材:木块、钩码、粗糙程度不同的木板、 弹簧测力计 。
实验步骤:如图乙所示,用弹簧测力计匀速拉动木块,使它沿水平长木板滑动,测出木块与长木板之间的滑动摩擦力;改变放在木块上的钩码,从而改变木块对长木板的压力,测出此种情况下的滑动摩擦力;换用材料相同但表面粗糙的长木板,保持木块上的钩码不变,测出此种情况下的滑动摩擦力。
实验记录:
实验次数 实验条件 弹簧测力计示数/N
压力情况 接触面情况
1 木块 光滑木板表面 2.0
2 木块和一个钩码 光滑木板表面 3.2
3 木块和一个钩码 粗糙木板表面 4.0
数据分析:(1)分析第1次和第2次实验,这两次实验中相同的是 接触面的粗糙程度 ,不同的是 压力大小 ,比较弹簧测力计的示数,可以得到:滑动摩擦力的大小与 压力大小 有关。
(2)分析第2次和第3次实验,这两次实验中相同的是 压力大小 ,不同的是 接触面的粗糙程度 ,比较弹簧测力计示数,可以得到:滑动摩擦力的大小与 接触面的粗糙程度 有关。
实验结论:(1)接触面粗糙程度相同时, 压力 越大,滑动摩擦力 越大 ;
(2)压力一定时,接触面越 粗糙 ,滑动摩擦力 越大 。
方法总结:研究一个物理量与多个因素的关系时,要控制其他因素不变,改变一个因素来判断这个因素对该物理量的影响,这种方法就叫 控制变量 法。
实验改进:我们在实验中采用的是如图8 3 12甲所示的方式,但是此时弹簧测力计示数不稳定,不容易读取力的大小,其原因是 物体不容易做匀速直线运动 ;如图乙所示,拉动木板运动时,木块相对于桌面处于 静止 (选填“静止”或“运动”)状态,木板移动 不会 (选填“会”或“不会”)改变木块的运动状态,所以此时弹簧测力计的示数是稳定的,容易读取示数。
图8 3 12
学点3:摩擦的利用与防止
问题1:增大有益摩擦的方法:①增大 压力 ,如图8 3 13甲所示,要让自行车更快地停下来,可以用力捏闸;②增大 接触面的粗糙程度 ,如图乙所示,体操运动员上器械前,会在手上涂防滑粉;③变滚动为滑动。
问题2:减小有害摩擦的方法:①减小压力;②使接触面变光滑;③变 滑动 为 滚动 ,如图丙所示的滚动轴承就是采用该方法减小摩擦的;④使接触面分离,如加润滑剂(图丁)等。
图8 3 13
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