3.3 摩擦力 教案

摩擦力
【新课导入】
这节课开始之前，先给大家提这样一个问题：“你认为8个10岁的小朋友去拉一辆重达134吨的列车，列车能动起来吗？”
是的，能动起来。那么谁给的你这谜一样的自信呢？或者说你的自信从何而来？好，我们一起来看这样一段实验视频。【播放视频】
这段《加油向未来》的节目片段显示：8个小朋友在30秒内把列车拖出了四五米的距离。是不是很惊喜？是不是很意外？
那他们为什么能拖动这样重的列车呢？因为这是一辆磁悬浮列车，使用磁悬浮原理，让列车悬浮在轨道上，那列车和轨道之间，什么力大大减小了呢？
对，就是摩擦力。可见摩擦力对于我们生活的的作用是非常大的。那么这节课我们就来探讨这个生活中无处不在的摩擦力。【板书】

【新课教学】
首先，我们来认识一下摩擦力这个新朋友的性格特点。它的特点，就是具有两张面孔。如果有同学做阅读理解比较老练的话，就会知道阅读常用的一种写作手法叫做“动静结合”。我们的摩擦力也是如此，它的性格具有双面性：“有动有静，动静结合”。【板书】
因为这个时代的人每天念叨着：“我想静静。。”都比较想“静静”，所以咱们先看静摩擦力。
大家一起和我做一个小实验。同学们轻轻地往前推一推自己的课桌，注意一定要温柔，不要把桌子推动。好，我们来分析一下同学们刚才推桌子的过程。同学们去推桌子，桌子就会受到一个向右的力。我们想：如果桌子所在的地面就跟外头一样是非常光滑的，那它受大家这么一推是不是肯定会向右运动呀？对！因为力是改变物体运动状态的原因。但是桌子现在没有动，说明什么？说明地面并不光滑，也就是说桌子除了受到手的推力外，还受到另外一个与推力方向相反的阻力的作用，与之保持二力平衡，这个力我们称之为摩擦力。因为是在桌子和地面没有发生相对运动的情况下产生的，所以我们称之为“静摩擦力”。用一个小写的f来表示。好，其实刚才我们用的分析方法也是高考题当中最爱考大家的一种方法：“假设法”。（抹油法）
【板书】
那么，我们先来看静摩擦力的概念是什么，大家翻到课本第57页。概念是：两个物体之间只有相对运动趋势，而没有相对运动，这时的摩擦力称之为静摩擦力。在这个概念中我们要注意两个关键词：“相对”和“趋势”。怎么理解呢？我们分别对它做一个解析。
先看“趋势”：我们打一个比方，在中国往往事情是这样，一个罪犯杀了人啦，那么根据我国的法律可以给予他一个制裁；而美国事情却不是这样，一个人如果被发现有实施杀人的动机或者意识，警方就可以依法枪毙他。所以你就发现很多新闻报道：“什么什么州警方误判击毙黑人青年某某”。同学们可以看出这两者的不同：一个是事情发生以后才做出反应；而另一个是事情还没有发生就已经出手，就好比是我们的摩擦力。动摩擦力也就是大家初中学的那个，是在物体确确实实发生了相对运动后才出现的，后发制人；而静摩擦力呢，不需要等到相对运动的发生就先下手为强，先发制人，只要你有这个趋势，我就会挺身而出现。
接着看“相对”：什么是相对呢？给大家一道例题感受一下。这是一块木板B，在其上垒着一个木箱A。A，B之间的接触面是粗糙的。现在我们拉着B，使A和B以相同的速度向右运动。请问同学们：（1）A，B之间是否有摩擦力作用？（2）A，B之间的摩擦力是静摩擦力还是动摩擦力？啊，此情此景，肯定是静摩擦力。为什么呢？有的同学想：“A，B两物体不都是运动的吗，而静摩擦力不应该是静止的物体才有的，为什么会这样呢？”原因就在于“相对”二字。我们说静止是相对于两个发生摩擦力物体之间的相对静止，也就是说参考系应该是彼此，不需要考虑它们相对于地面如何运动。

所以，“趋势”、“相对”两个关键词极为重要。是我们判断的核心所在。
接下来，我们看静摩擦力的方向：静摩擦力是一种阻力，而且是一种阻碍相对运动趋势的力。所以它的方向是：静摩擦力的方向总是沿着接触面，并且跟物体相对运动的趋势相反。比方说图中B由于受到外力的牵引，是不是相对于A有向右的趋势呀？那么A就会给B一个向左的静摩擦力；同理，A对B有向右趋势，那么B就会给A一个向右的摩擦力。
接下来，我们看静摩擦力的大小：还是刚才推桌子，桌子虽然没有推动，但我们逐渐使劲，根据二力平衡，是不是和推力相平衡的摩擦力也会增大呢？对，这个摩擦力的增大有一个临界值，直到桌子刚刚快被推动的那一刹那达到一个最大静摩擦力Fmax为止。再往后，两个物体就会发生相对运动，二者之间就不是静摩擦力了。所以，我们说静摩擦力的范围是0 最后我们来看产生静摩擦力的条件是什么。有三个条件：
1. 两物体相互接触且存在正压力（挤压）——产生弹力；
2. 接触面粗糙；
3. 两物体间有相对运动的趋势。
这三个条件必须同时满足，缺一不可。
那么，静摩擦力在生活中有哪些应用呢？比方说大家常见的传送带，其上的物体为什么
掉不下来呢？还有人抓握一个物体，物体为什么能牢牢地在手中掌握而掉不下来呢？【传送带flash、人抓握物体图片】，就是因为传送带和物体之间、手和物体之间存在一个静摩擦力的作用，阻碍了两者的相对运动趋势。所以说静摩擦力对于我们的正常生活是很重要的！没有静摩擦力，你连笔也拿不起来，书也拿不上，饭也吃不上，就连裤子也提不起来。就是呀！你试得抱着海豚给它穿个裤子。。。
好，那么现在我们做一个实验，让大家切身感受静摩擦力在生活中的应用。那故事的主人公啊，大家一定会非常熟悉，就是李雷and韩梅梅【图片】，如果有人不认识李雷and韩梅梅的话，那他们说的两句著名的台词，你们一定知道：“Hello,Li lei!Hello,Han mei mei. How are you? Fine, thank you! And you?”那李雷和韩梅梅从小就一起长大，这话说就来到了高中，高中遇到的最大的一个问题就是文理分科了。两个小伙伴呢，在临别之际，依依惜别呀，然后李雷有一天跑到韩梅梅面前，说梅梅梅咱们就要分开了，我呢想了一个办法，让咱们永远不分开，就是这两本书，我要把咱们的感情，封印在这两本书里面，永远不分开，谁也没有办法把这两本书拨开，说着他就像我这样把这两本书叠放在一起，然后呢，在这两本书里面注入了洪荒之力，然后呢这两本书就再也分不开了，我想请同学们来帮我验证一下。好，请这位女生，用力往开拽。能拽开吗？不行！两位女生，还是不行。好，请两位男生上来拽，使出你们的洪荒之力！又败下阵来了。可以预测，就算我们班全班同学上来拽也不一定能拽开，究竟是什么魔力呢？这就是由于书本页面之间的静摩擦力的威力。好，那么我们看一个科学实验。【视频】


好，上节课我们已经学过静摩擦力，接下来我们看动摩擦力。
那现在请同学做一个小实验。大家如果冬天手感到寒冷，怎么办呢？我们把两手交叉，相互运动，会感到一些温暖。那么同学们现在再次地尝试一下，手在动的时候会不会感到一些阻力呢，那这个阻力其实就是我们的滑动摩擦力。
首先，我们了解一下它的概念，大家看课本第58页。当一个物体在另一个物体表面滑动时，会受到另一个物体阻碍它滑动的力，这个力我们称之为滑动摩擦力。也就是说滑动摩擦力产生于真正发生相对运动的物体之间。
接下来，我们继续做实验，探究滑动摩擦力与什么因素有关。好，同学们伸出你们美丽的双手放在桌子上往前推，感觉到什么呀？是不是指尖传来一些酥麻的感觉。好，那接下来，我们使劲把手掌压在桌面再往前推，大家感觉是不是更难推啦？（有的同学说，老师手上有很多黑泥。。）很好，我们看到压力越大，手掌受到的滑动摩擦力也随之增大。所以我们说滑动摩擦力跟指尖压力是呈正相关关系的。接下来呢，我们仍然以同样的压力往前推，只不过我们在自己手掌下放一本光滑的书，再推，哎，是不是感觉好推多了？嗯，这是因为接触面的粗糙程度减小了，所以第二个因素就是μ（希腊字母，读作Miu），那么μ越大，滑动摩擦力也越大。这个μ呢，只取决于接触面的材料、粗糙程度，和其他因素（接触面积、速度：麦当劳收费与吃饭速度无关）无关。而且它是一个无量纲的量。什么是无量纲呢？通俗点说就是没有单位。
【板书】




那结合以上分析，我们得出滑动摩擦力的大小为：Ff=μFN.好，这里我们来看一个实验视频。【视频】
有的同学就问了，上节课学过的静摩擦力的大小是不是也和压力FN有关呢？那同学们可以设想：用手握住瓶子，使瓶子在竖直方向上静止，由于手与瓶子保持相对静止，手与瓶子之间的摩擦力为静摩擦力。当担心手中瓶子掉下去时，我们就会更用力握得更紧些，这时瓶子受到的摩擦力增大了吗？由二力平衡可得，摩擦力总与重力大小相等，所以仍然不变。那我们为什么还要用力握紧瓶子呢？因为当我们握紧瓶子时，手与瓶子接触处压力增大，手对瓶子的静摩擦力虽然不变，但是最大静摩擦力却会变大！这样可以防止瓶子突然滑脱。
所以静摩擦力的大小和其上的压力无关，而最大静摩擦力（即将发生运动那一刻的摩擦力）的大小和压力有关。同样，最大静摩擦力的大小还和静摩擦因素μ0有关。
那滑动摩擦力产生的条件是什么呢？前两点和静摩擦力完全相同，只是最后一点——确确实实发生相对运动，而不是仅有趋势。
最后，我们再介绍一位动摩擦家族的成员，叫做滚动摩擦力。
一般来说，在相同压力下，滚动摩擦力<滑动摩擦力≤静摩擦力，所以人们才把轮胎设计成圆形的，自行车中的轮轴也是为了减小摩擦;还有太原人非常引以为傲的一件事：就是原来我们国家的圆珠笔头，就是那个滚珠，都需要进口，但是从去年起，太钢打破了国外的垄断，研发了中国创造的第一款笔头——“皇冠”；而滑动摩擦力小于最大静摩擦力，这就是为什么我们说“万事开头难！”因为刚开始做的时候，事情刚起步，我们要克服的是静摩擦力；而一旦开始做事情了，我们就只需要克服滑动摩擦力了。





FN越大，Ff越大
μ越大，Ff越大

Ff=μFN