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高一物理必修一《摩擦力》教案
學(xué)習(xí)目標(biāo):
1.知道滑動(dòng)摩擦產(chǎn)生的條件，會(huì)正確判斷滑動(dòng)摩擦力的方向。
2.會(huì)用公式F=μFN計(jì)算滑動(dòng)摩擦力的大小，知道影響動(dòng)摩擦因數(shù)的大小因素。
3.知道靜摩擦力的產(chǎn)生條件，能判斷靜摩擦力的有無(wú)以及大小和方向。
4.理解最大靜摩擦力。能根據(jù)二力平衡條件確定靜摩擦力的大小。
學(xué)習(xí)重點(diǎn):1.滑動(dòng)摩擦力產(chǎn)生的條件及規(guī)律，并會(huì)用F摩=μFN解決具體問(wèn)題。
2.靜摩擦力產(chǎn)生的條件及規(guī)律，正確理解最大靜摩擦力的概念。
學(xué)習(xí)難點(diǎn):
1.正壓力FN的確定。
2.靜摩擦力的有無(wú)、大小的判定。
主要內(nèi)容:
一、摩擦力
一個(gè)物體在另一個(gè)物體上滑動(dòng)時(shí)，或者在另一個(gè)物體上有滑動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)我們會(huì)感到它們之間有相互阻礙的作用，這就是摩擦，這種情況下產(chǎn)生力我們就稱為摩擦力。固體、液體、氣體的接觸面上都會(huì)有摩擦作用。
二、滑動(dòng)摩擦力
1.產(chǎn)生：一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面上相對(duì)于另一個(gè)物體發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，另一個(gè)物體阻礙它相對(duì)滑動(dòng)的力稱為滑動(dòng)摩擦力。
2.產(chǎn)生條件：相互接觸、相互擠壓、相對(duì)運(yùn)動(dòng)、表面粗糙。
�、賰蓚�(gè)物體直接接觸、相互擠壓有彈力產(chǎn)生。
摩擦力與彈力一樣屬接觸作用力，但兩個(gè)物體直接接觸并不擠壓就不會(huì)出現(xiàn)摩擦力。擠壓的效果是有壓力產(chǎn)生。壓力就是一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體表面的垂直作用力，也叫正壓力，壓力屬?gòu)椓�，可依上一�?jié)有關(guān)彈力的知識(shí)判斷有無(wú)壓力產(chǎn)生。
�、诮佑|面粗糙。當(dāng)一個(gè)物體沿另一物體表面滑動(dòng)時(shí)，接觸面粗糙，各凹凸不平的部分互相嚙合，形成阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力，即為摩擦力。凡題中寫(xiě)明“接觸面光滑”、“光滑小球”等，統(tǒng)統(tǒng)不考慮摩擦力(“光滑”是一個(gè)理想化模型)。
�、劢佑|面上發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
特別注意：“相對(duì)運(yùn)動(dòng)”與“物體運(yùn)動(dòng)”不是同一概念，“相對(duì)運(yùn)動(dòng)”是指受力物體相對(duì)于施力物體(以施力物體為參照物)的位置發(fā)生了改變;而“物體的運(yùn)動(dòng)”一般指物體相對(duì)地面的位置發(fā)生了改變。
3.方向：總與接觸面相切，且與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反。
這里的“相對(duì)”是指相互接觸發(fā)生摩擦的物體，而不是相對(duì)別的物體。滑動(dòng)摩擦力的方向跟物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反，但并非一定與物體的運(yùn)動(dòng)方向相反。
4.大�。号c壓力成正比F=μFN
�、賶毫N與重力G是兩種不同性質(zhì)的力，它們?cè)诖笮∩峡梢韵嗟�，也可以不等，也可以毫無(wú)關(guān)系，用力將物塊壓在豎直墻上且讓物塊沿墻面下滑，物塊與墻面間的壓力就與物塊重力無(wú)關(guān)，不要一提到壓力，就聯(lián)想到放在水平地面上的物體，認(rèn)為物體對(duì)支承面的壓力的大小一定等于物體的重力。
�、讦淌潜壤�(shù)，稱為動(dòng)摩擦因數(shù)，沒(méi)有單位，只有大小，數(shù)值與相互接觸的______、接觸面的______程度有關(guān)。在通常情況下，μ<1。
�、塾�(jì)算公式表明：滑動(dòng)摩擦力F的大小只由μ和FN共同決定，跟物體的運(yùn)動(dòng)情況、接觸面的大小等無(wú)關(guān)。
5.滑動(dòng)摩擦力的作用點(diǎn)：在兩個(gè)物體的接觸面上的受力物體上。
問(wèn)題：1.相對(duì)運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)有什么區(qū)別?請(qǐng)舉例說(shuō)明。
2.壓力FN的值一定等于物體的重力嗎?請(qǐng)舉例說(shuō)明。
3.滑動(dòng)摩擦力的大小與物體間的接觸面積有關(guān)嗎?
4.滑動(dòng)摩擦力的大小跟物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度有關(guān)嗎?
三、靜摩擦力
1.產(chǎn)生：兩個(gè)物體滿足產(chǎn)生摩擦力的條件，有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，物體間所產(chǎn)生的阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力叫靜摩擦力。
2.產(chǎn)生條件：
�、賰晌矬w直接接觸、相互擠壓有彈力產(chǎn)生;
�、诮佑|面粗糙;
③兩物體保持相對(duì)靜止但有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。
所謂“相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)”，就是說(shuō)假設(shè)沒(méi)有靜摩擦力的存在，物體間就會(huì)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。比如物體靜止在斜面上就是由于有靜摩擦力存在;如果接觸面光滑.沒(méi)有靜摩擦力，則由于重力的作用，物體會(huì)沿斜面下滑。
跟滑動(dòng)摩擦力條件的區(qū)別是：
3.大小：兩物體間實(shí)際發(fā)生的靜摩擦力F在零和最大靜摩擦力Fmax之間
實(shí)際大小可根據(jù)二力平衡條件判斷。
4.方向：總跟接觸面相切，與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)相反
�、偎^“相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向”，是指假設(shè)接觸面光滑時(shí)，物體將要發(fā)生的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向。比如物體靜止在粗糙斜面上，假?zèng)]沒(méi)有摩擦，物體將沿斜面下滑，即物體靜止時(shí)相對(duì)(斜面)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向是沿斜面向下，則物體所受靜摩擦力的方向沿斜面向上，與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反。
�、谂袛囔o摩擦力的方向可用假設(shè)法。其操作程序是：
A.選研究對(duì)象----受靜摩擦力作用的物體;
B.選參照物體----與研究對(duì)象直接接觸且施加靜摩擦力的物體;
C.假設(shè)接觸面光滑，找出研究對(duì)象相對(duì)參照物體的運(yùn)動(dòng)方向即相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向
D.確定靜摩擦力的方向一一與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反
③靜摩擦力的方向與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反，但并非一定與物體的運(yùn)動(dòng)方向相反。
5.靜摩擦力的作用點(diǎn)：在兩物體的接觸面受力物體上。
【例一】下述關(guān)于靜摩擦力的說(shuō)法正確的是：()
A.靜摩擦力的方向總是與物體運(yùn)動(dòng)方向相反;
B.靜摩擦力的大小與物體的正壓力成正比;
C.靜摩擦力只能在物體靜止時(shí)產(chǎn)生;
D.靜摩擦力的方向與接觸物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)相反.
D
【例二】用水平推力F把重為G的黑板擦緊壓在豎直的墻面上靜止不動(dòng)，不計(jì)手指與黑板擦之間的摩擦力，當(dāng)把推力增加到2F時(shí)，黑板擦所受的摩擦力大小是原來(lái)的幾倍?
摩擦力沒(méi)變,一直等于重力.
四、滑動(dòng)摩擦力和靜摩擦力的比較
滑動(dòng)摩擦力靜摩擦力符號(hào)及單位
產(chǎn)生原因表面粗糙有擠壓作用的物體間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)表面粗糙有擠壓作用的物體間具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)摩擦力用f表示
單位：牛頓
簡(jiǎn)稱：牛
符號(hào)：N
大小f=μN(yùn)始終與外力沿著接觸面的分量相等
方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)相反
問(wèn)題：1.摩擦力一定是阻力嗎?
2.靜摩擦力的大小與正壓力成正比嗎?
3.最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力嗎?
課堂訓(xùn)練:
1.下列關(guān)于摩擦力的說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()
A.兩個(gè)相對(duì)靜止物體間一定有靜摩擦力作用.B.受靜摩擦力作用的物體一定是靜止的.
C.靜摩擦力對(duì)物體總是阻力.D.有摩擦力一定有彈力
2.下列說(shuō)法中不正確的是()
A.物體越重，使它滑動(dòng)時(shí)的摩擦力越大，所以摩擦力與物重成正比.
B.由μ=f/N可知,動(dòng)摩擦因數(shù)與滑動(dòng)摩擦力成正比,與正壓力成反比.
C.摩擦力的方向總是與物體的運(yùn)動(dòng)方向相反.
D.摩擦力總是對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)起阻礙作用.
3.如圖所示，一個(gè)重G=200N的物體，在粗糙水平面上向左運(yùn)動(dòng)，物體和水平面間的摩擦因數(shù)μ=0.1，同時(shí)物體還受到大小為10N、方向向右的水平力F作用，則水平面對(duì)物體的摩擦力的大小和方向是()
A.大小是10N，方向向左.B.大小是10N，方向向右.
C.大小是20N，方向向左.D.大小是20N，方向向右.
4.粗糙的水平面上疊放著A和B兩個(gè)物體，A和B間的接觸面也是粗糙的，如果用水平力F拉B，而B(niǎo)仍保持靜止，則此時(shí)()
A.B和地面間的靜摩擦力等于F，B和A間的靜摩擦力也等于F.
B.B和地面間的靜摩擦力等于F，B和A間的靜摩擦力等于零.
C.B和地面間的靜摩擦力等于零，B和A間的靜摩擦力也等于零.
D.B和地面間的靜摩擦力等于零，B和A間的靜摩擦力等于F.
答案:1.ABC2.ABCD3.D4.B
閱讀材料:
從經(jīng)典力學(xué)到相對(duì)論的發(fā)展
在以牛頓運(yùn)動(dòng)定律為基礎(chǔ)的經(jīng)典力學(xué)中，空間間隔(長(zhǎng)度)S、時(shí)間t和質(zhì)量m這三個(gè)物理量都與物體的運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)。一根尺靜止時(shí)這樣長(zhǎng)，當(dāng)它運(yùn)動(dòng)時(shí)還是這樣長(zhǎng);一只鐘不論處于靜止?fàn)顟B(tài)還是處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，其快慢保持不變;一個(gè)物體靜止時(shí)的質(zhì)量與它運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量一樣。這就是經(jīng)典力學(xué)的絕對(duì)時(shí)空觀。到了十九世紀(jì)末，面對(duì)高速運(yùn)動(dòng)的微觀粒子發(fā)生的現(xiàn)象，經(jīng)典力學(xué)遇到了困難。在新事物面前，愛(ài)因斯坦打破了傳統(tǒng)的絕對(duì)時(shí)空觀，于1905年發(fā)表了題為《論運(yùn)動(dòng)物體的電動(dòng)力學(xué)》的論文，提出了狹義相對(duì)性原理和光速不變?cè)�，�?chuàng)建了狹義相對(duì)論。狹義相對(duì)論指出：長(zhǎng)度、時(shí)間和質(zhì)量都是隨運(yùn)動(dòng)速度變化的。長(zhǎng)度、時(shí)間和質(zhì)量隨速度變化的關(guān)系可用下列方程來(lái)表示：,(通稱“尺縮效應(yīng)”)、(通稱“鐘慢效應(yīng)”)、(通稱“質(zhì)—速關(guān)系”)
上列各式里的v是物體運(yùn)動(dòng)的速度，C是真空中的光速，l0和l分別為在相對(duì)靜止和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中沿速度v的方向測(cè)得的物體長(zhǎng)度;t0和t分別為在相對(duì)靜止和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中測(cè)得的時(shí)間;m0和m分別為在相對(duì)靜止和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中測(cè)得的物體質(zhì)量。
繼狹義相對(duì)論之后，1915年愛(ài)因斯坦又建立了廣義相對(duì)論，指出空間——時(shí)間不可能離開(kāi)物質(zhì)而獨(dú)立存在，空間的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)取決于物體的分布，使人類(lèi)對(duì)于時(shí)間、空間和引力現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)大大深化了。“狹義相對(duì)論”和“廣義相對(duì)論”統(tǒng)稱為相對(duì)論。
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