《摩擦力》教案
一、教学目标
（一）知识与技能
1．知道滑动摩擦力的产生条件，认识滑动摩擦的规律．知道动摩擦因数与相互接触的物体的材料和接触面的粗糙程度有关，会判断滑动摩擦力的方向。
2．能运用滑动摩擦力公式来计算滑动摩擦力。
3．认识静摩擦的规律，知道静摩擦力的变化范围及其最大值。
4．知道最大静摩擦力略大于滑动摩擦力。
5．会根据物体的平衡条件简单地计算静摩擦力的大小。
（二）过程与方法
1．让学生学会在实验中控制变量和实验条件。
2．通过自己动手实验，培养学生分析问题、解决问题的能力。
（三）情感态度与价值观
1．在研究问题时，要培养突出主要矛盾，忽略次要因素的思维方法。
2．培养学生实践——认识(规律)——实践(解决实际问题)的思想。
二、教学重点
1．滑动摩擦力产生的条件及规律，并会用F摩＝μFμ解决具体问题。
2．静摩擦力产生的条件及规律，正确理解最大静摩擦力的概念。
三、教学难点
1.正压力FN的确定。
2.静摩擦力的有无、大小的判定。
四、教学准备
带绳的木块、铁块、弹簧秤、毛巾。
五、教学过程
新课导入：
师：(举生活中的例子，也可以用多媒体演示)
(演示实验]用手握住水杯。
师：水杯为什么没有运动？
生：因为水杯受力平衡。
师：水杯受几个力呢？
生：两个，重力和手对它的摩擦力．重力和摩擦力应该是平衡力．
师：那么摩擦力的方向又是如何呢？
生：重力的方向竖直向下，摩擦力和重力大小相等，方向相反，所以在这个问题中摩擦力的方向应该竖直向上。
师：这位同学回答得很好，今天我们就在初中学习的基础上进一步学习摩擦力。
新课讲解：
静摩擦力
师：首先看一下什么是摩擦力，大家回忆一下初中所学的内容，叙述一下摩擦力的概念。
生：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，这个力叫做摩擦力。
师：(举身边的例子，用水平推力推课桌时，课桌没有运动)当我用力推课桌时，课桌为什么没有运动？
生：因为课桌与地面之间有摩擦力的作用。
师：这种摩擦力发生在相对静止的两个物体之间，我们把这种摩擦力叫做静摩擦力．同学们思考一下静摩擦力存在的条件。
生1：首先两个物体间的接触面不光滑。
生2：两个物体间有相对运动趋势。
生3：两个物体应该接触并且相互挤压。
师：(鼓励)刚才几位同学分析得非常好，根据上节课的知识，弹力产生的条件是接触并且有形变，那么把摩擦力产生的条件概括成一句话，这句话应该怎样表达？
生：两个接触面不光滑的物体间有弹力并且有相对运动趋势。
师：下面我们通过实验探究一下静摩擦力的大小和方向。
[实验探究]
(1)用弹簧测力计水平地拉静止在水平桌面上的木块，逐渐增大拉力，直到木块运动为止。观察在此过程中弹簧测力计的示数变化，并将实验数据填入表格中。
(2)在木块上增加砝码，重复上述实验，将实验数据填入表中。
师：实验数据记录的表格应该怎样设计？
生：我设计的表格是这样的。
多媒体投影学生的表格设计(参考表格)
实验次数
木块的运动情况
木块(或含砝码)的重力G／N
弹簧测力计的示数F／N
l
2
3
师：根据实验结果，尝试讨论以下问题：木块在水平桌面上，不用外力去拉，它有没有受到摩擦力的作用？
生：没有
师：用弹簧测力计轻轻拉木块，但它不动，木块有没有受到摩擦力的作用？
生：有。
师：其大小和方向如何？依据是什么？
生：大小与拉力大小相同，方向与相对运动趋势的方向相反，即与拉力的方向相反；依据二力平衡。
师：静摩擦力的大小是一个固定的值吗？它与压力有关系吗？如何确定其大小？
生：静摩擦力的大小不是一个固定值，它与压力没有关系，可以用二力平衡条件来确定它的大小，在物体静止时，物体受到的拉力和物体受到的地面对它的静摩擦力相等。
师：当物块才刚开始相对于桌面滑动，这时物块所受的静摩擦力叫什么？它的大小和方向呢？
生：最大静止摩擦力；大小等于物块刚开始运动时的最小拉力，方向与相对运动趋势的方向相反。
师：大家讨论归纳一下静摩擦力的特点。
生：一般静摩擦力的大小没有一个确定的值，类似上述情况，当物块不动处于平衡状态时，静摩擦力的大小随拉力大小的变化而变化，总是等于拉力的大小．静摩擦力的方向，总是沿接触面切线方向，跟物体间相对滑动趋势方向相反．静摩擦力增大到某数值后就不再增大了，这时静摩擦力达到最大值，叫做最大静摩擦力，用fM表示．最大静摩擦力的方向，也总是沿接触面切线方向，跟物体间相对运动趋势相反。
师：(微笑鼓励)刚才这位同学分析得很好，在一般情况下，如果两个相接触的物体之间存在着静摩擦力的作用，则并不一定处于最大静摩擦状态，最大静摩擦力等于使物体将要开始运动所需的最小推力。
师：对于静摩擦力，我们还要讨论几个问题，首先考虑第一个问题：静摩擦力能不能发生在运动的物体之间？
生1：我看不可以，因为这种摩擦力是静摩擦力。
生2：我不同意刚才这位同学的看法，静摩擦力中的“静”应该是指的相互接触并且有相对运动趋势的物体之间的摩擦力，它应该是指的相对静止。
师：对，静摩擦力中的“静”是指的相对静止．第二个问题是静摩擦力的大小如何确定？
生：可以根据平衡条件来做。
师：请同学们阅读课文，结合上面的实验，然后说出什么叫做滑动摩擦，什么叫做滑动摩擦力。
生：从上面的实验可得出，两个相互接触的物体有相对滑动时，物体之间存在的摩擦叫做滑动摩擦．在滑动摩擦中，物体间产生的阻碍物体间相对滑动的作用力，叫做滑动摩擦力。
师：根据静摩擦力产生的条件，我们探究一下滑动摩擦力产生的条件是怎样的。
生：接触面粗糙的两个物体之间有弹力并且有相对运动。
动手实验，“感受摩擦力”
学生做身边的实验，感受与滑动摩擦力有关的因素，回答老师提出的问题。
(参考实验)在桌面上垫一张纸，把手压在纸上，然后手掌向前推，保持接触面的材料不变，在大小不同的压力下朝前推手掌(材料可以是纸、塑料、毛巾、木板、橡胶等)；然后保持压力不变，改变接触面的材料。
师：通过比较，感受滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关。
生：与正压力和接触面的粗糙程度有关。
师：下面我们自己设计一个实验，看一下滑动摩擦力到底与正压力之间的关系是什么．首先大家考虑一下实验器材的选择，然后探究如何用这些器材进行实验，也就是实验原理是什么，最后我们进行实验。
学生探究如何进行实验，包括实验器材的选择、实验过程的设计、实验数据的处理等等。
师：第一个问题，实验前你选择的器材是什么？
生：我们可以继续刚才那个实验，只不过是让木块运动起来。
师：对木块的运动情况有没有限制？
生：木块要匀速运动或缓慢地移动，因为只有这样才可以保持拉力等于滑动摩擦力。
师：是的，这一点一定要注意．实验过程中是如何改变木块对地面的压力的呢？
生：可以在木块上添加砝码．
师：实验数据是怎样进行处理的？
生：我们可以用表格的形式记录下在不同压力下物体做匀速运动的拉力大小，而在水平面上运动时物体对地面的压力大小等于物体的重力，所以我们要测量木块及砝码的重力从而得到木块对地面的压力．为记录数据设计的表格如下：
实验次数
1
2
3
4
压力FN／N
拉力F／N
摩擦力f／N
师：记录了数据以后是如何对数据进行处理的呢？
生1：可以用每组得到的摩擦力和对应的重力相比．
生2：可以作摩擦力f随压力Fn变化的图象，如果图象是一条直线，说明二者成正比．
师：刚才两个同学的做法都很好，但是我还是建议用第二种做法，这样作出来的图象一目了然，很容易进行判断．如果你在测量中出现了错误的点，这个点可以在作图中舍去．以后大家要多采用图象的方法处理实验所得到的数据。
师：实验得到的结论是什么？
生：在其他条件不变的情况下物体与地面间的滑动摩擦力与物体对地面的压力成正比．
师：大家猜想一下滑动摩擦力还与什么因素有关？
生1：可能与接触面的面积有关。
生2：可能与物体运动的速度有关。
生3：可能与物体与接触面的粗糙程度有关。
师：下面大家就通过实验验证一下我们的猜想。
师：通过实验，我们能够得出什么样的结论？
生：物体与地面间的滑动摩擦力与接触面积无关，跟物体运动的速度大小无关，跟接触面的粗糙程度有关。
师：(总结)更为精确的实验表明：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FN表示压力的大小，则有F=μFN，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，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的情况(如粗糙程度)有关。
师：滑动摩擦力的方向是如何规定的？
生：滑动摩擦力跟物体相对运动方向相反。
师：(强调)需要注意的是，滑动摩擦力的方向虽然是跟相对运动方向相反，但是要把相对运动方向跟运动方向这两个概念区分开，不能混为一谈。
师：为了加强对滑动摩擦力的理解，我们看下面一个例题。
注意：在例题讲解的过程中，教师一定要把分析问题的机会留给学生，不能越俎代庖，而应该循序渐进地引导学生形成正确的分析问题的方法，锻炼学生分析问题特别是受力分析的能力，为以后复杂的受力分析打下良好的基础。
三、滚动摩擦力
一个物体在另一个物体表面上滚动时，物体之间存在的摩擦叫做滚动摩擦．在滑动摩擦中，物体间产生的阻碍物体间滚动的作用力，叫做滚动摩擦力．在压力相同时，滚动摩擦力要比滑动摩擦力小得多。《摩擦力》习题
一、单选题(本大题共8小题，共32.0分)
1. 如图所示，
A、
B两物体受到的重力都等于10
N，各接触面间摩擦因数都等于0.3，同时有
F＝1
N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. 6
N 3
N
B. 1
N 1
N
C. 0
N 1
N
D. 0
N 2
N
2. 如图所示，质量为20
kg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＝10
N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(取
g＝10
N/kg)（ ）。
A. 10
N，向右
B. 10
N，向左
C. 20
N，向右
D. 20
N，向左
3. 如图所示，有一质量为
m的砖，它的长、宽、高分别为25
cm、15
cm、8
cm，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
B. F1＝F2＝F3
C. F1＜F2＜F3
D. 无法比较
4. 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
5. 关于产生摩擦力的条件，下列说法正确的是（ ）。
A.
相互压紧的粗糙物体之间总有摩擦力存在
B.
相对运动的物体间一定有滑动摩擦力存在
C.
只有相互挤压和有相对运动或相对运动趋势的粗糙物体之间才有摩擦力的作用
D.
只有相互挤压和发生相对运动的物体之间才有摩擦力的作用
6. 关于滑动摩擦力公式
F＝
μF
N，下列说法中正确的是（ ）。
A. 动摩擦因数μ与摩擦力F成正比，F越大，μ越大
B. 动摩擦因数μ与正压力FN成反比，FN越大，μ越小
C. 动摩擦因数μ与摩擦力F成正比，与正压力FN成反比
D. 动摩擦因数μ的大小由两物体接触面的粗糙程度及材料决定
7. 如图所示，下列关于它们的接触面间有无摩擦力的判断中错误的是（ ）。
A. 图（a）中木块A与木板接触，但木块A与木板没有相对运动趋势，因此木板对木块A没有静摩擦力
B. 图（b）中木块A与木板接触，A在重力作用下沿木板向下运动，因此木板对A有向上的滑动摩擦力
C. 图（c）中木块A与木板接触，A由于受重力作用，有沿木板向下滑的趋势，因此木板对木块A有静摩擦力
D. 图（d）中木块A与木板接触，A沿木板向下匀速滑动，与木板有相对运动，因此木板对A有沿着斜面向上的滑动摩擦力
8. 我国是自行车王国，自行车是很普及的代步工具，不论它的品牌如何，从自行车的结构和使用上来看，它涉及许多物理知识，下列对其认识错误的是（ ）。
A. 自行车轮胎、车把套、脚踏板以及刹车块处均刻有一些花纹，并且使用动摩擦因数大的材料，增大摩擦力
B. 车轴处经常涂一些润滑油，以减小接触面粗糙程度来减小摩擦力
C. 车轴处一般有滚珠，变滚动摩擦为滑动摩擦来减小摩擦力
D. 刹车时，用力捏紧车闸，以增大刹车块与车圈之间的压力，从而增大摩擦力
二、填空题(本大题共4小题，共16.0分)
9. 要使静止在水平地面上重为3
N的物体移动，至少需用0.7
N的水平推力；物体移动后，只需加0.6
N的水平推力，就可以维持其匀速运动.则物体跟水平地面的动摩擦因数是_______；物体与水平地面的最大静摩擦力是________；若物体静止时用0.4
N的水平力拉物体，此刻物体受到的摩擦力是_________；若物体运动起来后，用0.4
N的水平力拉物体，此刻物体受到的摩擦力是_________。（g取10
N/kg）
10. 如图3-3-5所示，一木块放在水平面上，在水平方向施加外力F
1=10
N，F
2=2N，木块处于静止状态.若撤除外力F
1，则物块受到的摩擦力为________N，方向_______。
图3-3-5
11. 日常生活中的体验告诉我们，在粗糙的水平面上推动笨重的物体，必然费大力，在水平的冰面上推同样的物体只需用小力，如图3-3-2所示
图3-3-2
由此我们可以猜测物体在水平面上运动，必然受到水平面的阻碍作用，而推力就是克服这个阻力(摩擦力)使物体继续运动，停止推动，物体的运动必逐渐停止.在不同的水平面上，由于推力的大小不同，这个摩擦力的大小也不等，摩擦力的大小与哪些因素有关(选填“有关”或“无关”).
(1) 与物体的质量_______、物体的重力_______、物体与接触面间的正压力_______;
(2) 与物体的接触面间的粗糙程度_______;
(3) 与物体接触面的面积大小_______;
(4) 与物体相对接触面的运动快慢_______.
12. 幼儿园的小朋友在做滑梯游戏时可看作匀速下滑，设滑梯与水平面间的夹角为θ，动摩擦因数为μ.设儿童的质量为m，求儿童匀速下滑时受到的摩擦力为_______.
三、简答题(本大题共3小题，共24.0分)
13. 如图3-3-3所示，在拉力F作用下，A、B一起在水平地面上做匀速运动，试判断A、B受到的摩擦力有哪些，方向如何。
图3-3-3
14. 如图3-3-8所示，一辆汽车在平直公路上，车上有一木箱，试判断下列情况中，木箱所受摩擦力的方向，是动力还是阻力。
图3-3-8
(1) 汽车由静止加速运动时(木箱和车面间无相对滑动)；
(2) 汽车刹车时(二者无相对滑动)；
(3) 汽车匀速运动时(二者无相对滑动)；
(4) 汽车刹车，木箱在车上向前滑动时；
(5) 汽车突然加速，木箱在车上滑动时.
15. 中国首次北极科学考察队乘坐我国自行研制的“雪龙”号科学考察船，对北极地区海域进行了全方位的卓有成效的科学考察.“雪龙”号科考船不仅采用了特殊的材料,而且船体的结构也满足一定的条件,以对付北极地区的冰块和冰层,它靠自身的重力压碎周围的冰块,同时又将碎冰挤向船底,如图3-3-17所示.倘若碎冰块仍挤在冰层与船体之间,船体由于受巨大的侧压力而可能解体.为此,船壁与竖直平面之间必须有一个恰当的倾斜角θ,设船壁与冰块间的动摩擦因数为μ,试问要使压碎的冰块能被挤向船底,θ角应满足什么条件
图3-3-17
【答案】
1. C 2. D 3. B 4. D 5. C 6. D 7. B 8. C
9. 0.2
0.7
N
0.4
N
0.6
N
10. 2
与F
2的方向相反
11. （1）无关 无关 有关
（2）有关
（3）无关
（4）无关
12. mgsinθ或μmgcosθ
13. A受向左的静摩擦
B受向左的滑动摩擦力和向右的静摩擦力
14. （1）木箱随汽车一起由静止加速运动时，假设二者的接触面是光滑的，则汽车加速时，木箱会保持原有静止状态，因此它将相对于汽车向后滑动，而实际木箱没有滑动，有相对于汽车向后滑动的趋势，所以，木箱受到向前的静摩擦力.因为静摩擦力的方向与木箱运动方向相同，是动力。
（2）汽车刹车时，速度减小，假设木箱与汽车的接触面是光。
滑的，则木箱将相对汽车向前滑动，而实际木箱没有滑动，但有相对汽车向前滑动的趋势，所以木箱受到向后的静摩擦力.因为静摩擦力的方向与木箱运动方向相反，是阻力。
（3）木箱随汽车一起匀速运动时，二者无相对滑动.木箱受到重力和支持力，假设木箱再受到汽车的水平向右的摩擦力，由二力平衡条件可知：竖直方向上支持力与重力抵消，但水平方向上没有力与摩擦力抵消，这样物体不能做匀速直线运动，与题意矛盾，所以假设错误，即木箱不受摩擦力。
（4）汽车刹车，木箱相对于汽车向前滑动，易知木箱受到向后的滑动摩擦力，是阻力。
（5）汽车突然加速，木箱相对于汽车向后滑动，易知木箱受到向前的滑动摩擦力，是动力。
15. θ＞arctanμ
【解析】
1. 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。
2. 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′＝
μF
N＝
μmg得
F′＝0.1×20×10
N＝20
N。
3. 由
F＝
μF
N可知，滑动摩擦力的大小与正压力
F
N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。
4. 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A错；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。
5. 略
6. 略
7. 略
8. 略
9. 由F
f=μF
N得，μ=
=
=0.2；由题意知最大静摩擦力为0.7
N；当用0.4
N的力作用时，物体静止不动，此时受到的是静摩擦力，大小为0.4
N；当物体运动起来以后，受到的就是滑动摩擦力，大小为0.6
N。
10. 本题考查静摩擦力的被动性.F
1、F
2同时存在时物块静止，受到的静摩擦力为F
1－F
2=8
N，说明物块与水平面的最大静摩擦力不小于8
N；撤掉F
1时，推力F
2=2
N小于最大静摩擦力，仍静止，由二力平衡可得静摩擦力为2
N，方向与F
2的方向相反。
11. 摩擦力只与物体与接触面之间的正压力和粗糙程度有关，与其他因素都无关.我们日常经验认为摩擦力与物体的质量和重力有关只是因为质量和重力大致使正压力也大，但是我们不能说摩擦力与质量和重力有关。
12. 儿童下滑时对滑梯的压力为mgcosθ，摩擦力为μmgcosθ；也可由受力平衡得：mgsinθ.
13. 对A来说，它在水平方向受到向右的拉力F而处于平衡状态，根据平衡条件知，A必然受沿A、B接触面向左的静摩擦力作用.由于物体B相对地面向右滑动，所以B在地面上受到向左的滑动摩擦力作用，根据平衡条件可知在A、B接触面上，B受到向右的静摩擦力作用。
14. 略
15. 如图所示,碎冰块受到船体对它的垂直于船壁向外的弹力F
N,冰层对它水平方向的挤压力F,船体与碎冰块间的摩擦力F
f.此外,碎冰块还受到自身重力和水对它的浮力作用,但这两个力的合力作用与前面分析的三个力相比很小,可忽略不计。
由碎冰块的受力图可知,对于一定大小的挤压力F而言,θ越大,其沿壁向下的分力就越大,同时垂直船壁向里的分力就越小,滑动摩擦力也越小,从而碎冰块越容易被挤向船底.所以,θ角一定要大于某一临界值θ
0才能使被压碎的冰块被挤向船底。
将冰块所受的力分解到沿船壁方向和垂直船壁方向,当碎冰块处于将被挤向船底的临界状态时,由物体的平衡条件有：Fcosθ
0－F
N=0,Fsinθ
0－F
f=0,且F
f=μF
N,解得：tanθ
0=μ.从而,为使压碎的冰块能被挤向船底,船壁与竖直平面间的倾斜角θ必须满足θ＞θ
0,即θ＞arctanμ。
