人教版（2019）高中物理必修第一册 3.2 摩擦力 教案（表格式）

课题 摩擦力
教学目标
1、物理观念 知道滑动摩擦力是指两个相互接触的物体，当它们发生相对运动时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力。方向与相对运动方向相反，大小为f=μN 知道静摩擦力是指两个相互接触的物体，当它们具有相对运动趋势时，在接触面上会产生一种相对运动趋势的力。方向与相对运动趋势方向相反，大小介于0和最大静摩擦力之间 知道最大静摩擦力略大于滑动摩擦力，实际应用中可视为相等。 2、科学思维 具备从物理现象中抽象出力学模型的能力，并能够通过推理、计算分析摩擦力大小和方向。学生能够理解滑动摩擦力的计算公式 f=μN并根据实际问题应用此模型，通过对摩擦力模型的掌握，解决实际生活中的摩擦现象。 3、实验探究与实践能力 学生通过课堂活动或案例讨论，能够主动探究摩擦力的规律，理解摩擦力的产生条件，并通过实验数据分析摩擦力的变化，提升探究和动手实践能力。 通过课堂思考和动手实验，学生善于在实践中提出问题，大胆猜想，会设计简单方便操作的实验同时也会用精准的实验仪器，分析数据并得出结论。 4、科学态度与责任。 学生能够结合生活实际，如擦黑板、推箱子等，认识到摩擦力在生活中的广泛应用，增强其解决实际问题的能力。理解通过调整接触材料和表面粗糙度，能够有效控制摩擦力大小，培养物理知识应用于生活的能力。
教学内容
教学重点： 1、认识滑动摩擦力和静摩擦力的定义、方向及其大小。 2、掌握滑动摩擦力的公式f=uN及其计算方法. 3、了解静摩擦力的变化规律，理解最大静摩擦力的概念。 教学难点： 1、准确区分滑动摩擦力和静摩擦力及方向。 2、理解摩擦力的大小变化规律，尤其是静摩擦力的最大值和动态变化。
教学过程
导入部分 目标：通过生活实例激发学生对摩擦力的兴趣，导入课题。 教师活动：向学生展示擦黑板和推箱子的图片，提出问题：“擦黑板和推箱子受到摩擦力了吗？是何种摩擦力？产生摩擦力的条件是什么？” 引导学生通过讨论和思考，初步接触摩擦力的概念。 学生活动：学生思考并自由讨论，发表看法。引导学生找出摩擦力的前提条件， 教师总结：教师阐明滑动摩擦力的产生条件：物体间接触且挤压；物体相对滑动。强调滑动摩擦力的方向始终阻碍相对运动。 静摩擦力的产生条件：物体间接触且挤压；物体没有相对滑动，但存在相对运动趋势。强调静摩擦力的方向始终阻碍相对运动趋势。 新课讲解 环节一：滑动摩擦力和静摩擦力的定义 目标：了解滑动摩擦力的定义、产生条件以及其方向。 教师讲解： 滑动摩擦力的定义：当两个物体接触并挤压且相对滑动时，接触面会产生一种阻碍滑动的力，这种力叫做滑动摩擦力。 静摩擦力: 出现在两个接触的物体没有相对运动，但存在相对运动的趋势。 教师总结：对比两种摩擦力可知：滑动摩擦力要求相对接触面运动，静摩擦力则要求不动但要有相对运动趋势。 环节二：学习滑动摩擦力和静摩擦力的方向 目标：滑动摩擦力与相对运动方向相反，与物体运动状态无关。 静摩擦力与相对运动趋势相反，与物体运动状态无关。 用摩擦力的定义判断。 视频活动一a: 准备a4纸、滑块，红色笔杆固定在桌面上作为相对于桌面运动的参考点，将纸放置在水平桌面上，滑块与纸相互接触并挤压，快速拉动纸，可以看到，滑块相对桌面向前运动，一定要注意判断物体运动状态要以大地为参考系，而相对接触面向后滑动，请同学们思考滑块所受的滑动摩擦力方向如何，由定义中的前提条件可知滑动摩擦力向前，静摩擦力的前提条件是两接触面相对静止，但存在运动趋势，方向与相对运动趋势相反。思考，怎么理解趋势？滑块放在一个小本上，保持接触面相对静止，抬高一端形成斜面，可以感受到滑块有沿斜面向下运动趋势，其他方向也是如此，静摩擦力与运动趋势方向相反沿斜面向上。 学生观察思考: 滑动摩擦力的方向如何？相对运动趋势怎么理解？ 2、用力与物体运动的关系判断。 学生思考: 当滑块被纸拉动向前加速运动时，物体的运动趋势方向？ 活动一b: 水平拉动a4纸向前运动保持接触面相对静止。 教师讲解: 当我们不能直观判断出运动趋势时，可以从物体的运动状态和力的关系入手，初中学过力是改变物体运动状态的原因，当滑块从静止前运动时，这个方向一定有使之向前加速的力，它就是沿着接触面向前的静摩擦力，从而反推出相对接触面有向后运动的趋势。 3、假设法 教材中《弹力》这节我们学过用放大法判断桌面因微小压缩形变而产向上的弹力，这样微小形变真实存在，然而肉眼观察不到，可以假设是一个压缩明显的凹陷的“坑”。 活动二: 我们用海绵代替a4纸，镊子代替滑块，先来看滑动摩擦力，镊子与海绵接触并挤压，形成一个明显的凹陷的坑，推动镊子相对海绵向某方向运动时，镊子碰到坑的某个侧面，它会沿着接触面羁绊镊子的相对运动，继续向前滑行，换到下一个坑去持续羁绊镊子运动，这种羁绊物体相对滑动的力，就是滑动摩擦力，而静摩擦力要求相对接触面静止但有相对运动趋势，也就是不换坑羁绊，我们还可以让镊子沿其他不同方向有相对运动趋势，可以看到，总有坑的其他侧面在羁绊镊子滑出坑。 教师总结: 用假设法解题容易理解，快捷准确。 环节三：实验探究滑动摩擦力与静摩擦力的大小 目标：滑动摩擦力的公式f=μN。 掌握静摩擦力的大小及最大静摩擦力的概念。 1、实验一：探究滑动摩擦力的大小 实验一a: 提前测出滑块质量20克，每个钩码的质量均为20克，弹簧测力计的分度值0.02牛顿。为了方便采集数据，分别取滑块加一钩码，滑块加三钩码，滑块加五钩码，改变压力滑动摩擦力如何测量呢？用弹簧测力计拉住滑块，同时水平拉动布块，给滑块一个向前的滑动摩擦力，保持滑块静止。根据二力平衡滑动摩擦力与拉力等大反向弹簧测力计的示数即为滑动摩擦力的大小，滑动摩擦力约为五小格，增大压力，滑动摩擦力约为十小格，再次增大压力，滑动摩擦力约为15小格，下面我们把布块换成a四纸，增大压力滑动摩擦力约为八小格再次增大压力滑动摩擦力约为十二小格。 教师讲解: 处理数据得出结论。 实验一b: 把实验数据填入下表并处理数据，滑块加一钩码为40g，压力为0.10N，滑块加三钩码为80g，压力为0.8N，滑块加五钩码压力为1.2N，滑块与布面的滑动摩擦力分别为0.10N、0.20N、0.30N。滑块与纸的滑动摩擦力为0.08牛顿0.16牛，0.24牛顿，可以看出压力越大滑动摩擦力越大，为了精确表明他们之间的关系，我们画出压力与摩擦力的函数图像，为过原点一条直线，这说明滑动摩擦力f的大小与压力n的大小成正比滑动有关系吗？ 学生思考: 滑动摩擦力大小与接触面的材料有关系吗？通过表格可以看出表面较粗糙的布料滑动摩擦力与压力的比值较大。 教师讲解: 精确的实验研究表明，滑动摩擦力f的大小跟压力N成正比，也就是跟两个物体表面间的垂直作用力成正比。即f=μN 其中：比例系数μ 是动摩擦因数，它没有单位，大小与接触面材料、粗糙程度等因素有关。以下是几种材料间的动摩擦因数 比如钢冰摩擦因数最小0.02,最小为橡胶轮胎与干路面摩擦因数最大为0.71,钢制雪橇在冰面上滑行可以减小摩擦,汽车轮胎使用橡胶材料,表面是坑坑洼洼的花纹可以增大摩擦。 实验二: 探究静摩擦力的大小和最大静摩擦力。 保持滑块与a4纸接触挤压，弹簧测力计指针归零，并在指针前塞一个小纸团，用弹簧测力器拉动滑块，滑块静止，由二力平衡可知，拉力与滑块所受静摩擦力等大反向，继续增大拉力，滑块仍静止，说明静摩擦力随拉力的增大而增大，当拉力突破某一特定值时，滑块开始相对纸滑动，同时小纸团被推到最远处，指针回缩，可见，静摩擦力在逐渐增大是存在一个极限，称为最大静摩擦力，计为fmax，纸团的最远位置是最大静摩擦力，比滑动摩擦力略大 。 教师总结: 静摩擦力根据外力的大小“按需”变化，存在最大值，即最大静摩擦力。此时，静摩擦力和外力平衡，一旦超出最大静摩擦力，物体将开始运动。最大静摩擦力通常比滑动摩擦力稍大，在实际问题中两者可以近似相等。 环节四：案例分析 举例：消防战士在进行徒手爬杆儿训练，战士采用双手互换握铁杆儿的方式保持身体匀速上升，到达顶端后又采用手握腿夹的方式使身体匀速下滑到地面。已知消防战士质量为60kg，已知匀速上升时握力为110kg，匀速下滑时握力为100kg，请问上升和下滑所受到的铁杆的摩擦力的大小和方向是多少？手与杆的摩擦因数可以算出来吗？ 教师讲解: 匀速上升时，加速度为0，可知消防员在竖直方向受力平衡，也就是竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力二力平衡，手握杆上升时没有与杆发生相对滑动，为静摩擦力，静摩擦力大小介于零与最大静摩擦力之间，所以匀速上升时静摩擦力和重力相等f＝mg＝600N。 匀速下滑时，受到滑动摩擦力，受力分析可知此时滑动摩擦力与重力等大反向，由滑动摩擦力的公式f＝μN＝mg＝600N，握力100kg转换成压杆的力为1000N，由公式μ=f/N=600N/1000N=0.6 环节五：课堂小结 目标：复习本节课所学内容，回答学生的问题，进一步巩固摩擦力的相关概念。 滑动摩擦力静摩擦力 定义两个物体相互接触并挤压，当它们沿着接触面发生相对滑动时，每个物体的接触面都会受到对方施加的沿接触面阻碍相对运动的力，这种力我们称之为滑动摩擦力。 静摩擦力出现在两个接触的物体没有相对运动，但存在相对运动的趋势。 产生条件①相互接触②挤压③相对接触面滑动①相互接触②挤压③相对接触面不动，但存在运动趋势方向①用定义。摩擦力与相对运动或运动趋势相反，与物体运动状态无关②力与物体运动的关系。力与物体运动状态的有关，与相对运动或运动趋势无关③假设法。假象的坑侧面对物体羁绊的方向就是摩擦力的方向大小f＝μN其中N是压力，可以用支持力大小替换
结束语: 说明许多物理知识就像摩擦力一样隐藏在平常中，激发学生去探索发现其中的奥秘！