第四节 探究：滑动摩擦力与哪些因素有关（教学设计）物理沪科版2024八年级全一册

6.4 探究：滑动摩擦力与哪些因素有关（教学设计） 【学业要求】 1. 物理观念： （1）能根据生活体验认识摩擦力。 （2）能根据二力平衡的条件，用弹簧测力计粗略地测量水平运动物体所受的滑动摩擦力。 （3）经历研究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关的实验过程，能表述滑动摩擦力的大小跟接触面所受的压力和接触面的粗糙程度的关系。 （4）认识摩擦在生产和生活中的利用与防止，并能正确说出增大或減小摩擦的方法。 2. 科学思维： （1）让学生从生活中发现问题，通过实际生活体验感受摩擦力。 （2）引导学生亲身经历实验探究过程，得到实验事实，体验科学探究的乐趣，培养学生探究的能力和对科学的热爱。 3.科学探究： （1）学生通过设计实验、收集和分析实验数据等自主活动来提高实验能力。 （2）通过对不同情境的分析，掌握物理学习的各种方法：情境分析，实验探究，归纳总结等。 4.科学态度与责任： （1）养成物理原理与实际应用相联系的意识和习惯，在实际物理情境中体会物理过程、学习物理知识。 （2）体会物理与实际生活的联系，养成探究学习的习惯和科学严谨的态度。 【重点难点】 学习重点：测量水平运动物体所受的摩擦力和探究影响滑动摩擦力大小的因素。 学习难点：理解滑动摩擦力的方向与相对运动的方向相反。 【器材准备】 1.弹簧测力计、木块、钩码、粗糙程度不同的木板等。 2.相关的视频、挂图、课件等。 【课时安排】 1课时（45分钟） 【教学过程】 一、新课引入： 你是否注意过这样的现象：推一下课桌上的书，书滑动了，但很快会停下来；冰壶比赛中，运动员松手后，冰壶在水平冰面上滑行，最终也会停下来。这是为什么呢？ 本节我们将学习有关内容。 二、自主学习： 助学释疑一　滑动摩擦力 1.做一做：分别做下面的几个小实验，根据现象，分析原因 （一）用手在桌子上滑动 （1）做法：我们将手掌压在课桌上向前滑动； （2）现象：会感受到桌面阻碍手掌向前滑动的作用力。 （二）用橡皮擦拭错别字 （1）做法：我们将橡皮压在作业本上向前滑动； （2）现象：会感受到作业本阻碍橡皮向前滑动的作用力。 （三）让圆珠笔在桌子上滚动 （1）做法：轻轻用力让圆珠笔在桌子上向前滚动； （2）现象：圆珠笔会慢慢停下来。 分析归纳： 以上实验中，我们都感觉到有一股阻碍物体相对运动的力存在。 其实，以上现象皆与摩擦有关。生产生活中存在大量与摩擦有关的现象，涉及静摩擦及滑动摩擦等多种类型的摩擦。 2.滑动摩擦力： （1）定义：物理学中，把一个物体在另一个物体表面上滑动时所受到的阻碍物体间相对运动的力，叫做滑动摩擦力。 运动的书、冰壶之所以会停下来，都是因为受到滑动摩擦力。 （2）摩擦力产生条件： ①两物体相互接触，并且相互挤压。 ②两物体的接触面粗糙。 ③两物体有相对运动或相对运动趋势。 （3）滑动摩擦力的方向： 与物体间相对运动的方向相反。 （4）滑动摩擦力的作用点： 在受力物体接触面上。 （若只画摩擦力也可以画在物体重心）。 例如：右图中物块向右运动，它受的摩擦力向左。 3.静摩擦与滚动摩擦： （1）静摩擦： ①定义： 两个相互接触的物体具有相对运动趋势时产生的阻碍物体间发生相对运动趋势的力，叫做静摩擦力。 ②大小： 始终等于使它有运动趋势的力。 ③方向： 始终与使它有运动趋势力的方向相反。 例如，手握杯子静止时，手与杯子间的摩擦力就是静摩擦力，其大小等于杯子的总重，方向竖直向上。 （2）滚动摩擦： ①定义： 一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦力叫 做滚动摩擦力。 ②大小： 相同条件下，滚动摩擦仅有滑动摩擦的十分之一大小。 助学释疑二　实验：探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关 做一做： 分别完成下面的几个小实验，根据现象，分析原因 当你的手压在课桌上滑动时，会感受到桌面阻碍手掌滑动的摩擦力。 （1）若改变手掌对课桌的压力，向前滑动时，手掌受到的滑动摩擦力大小如何变化？ （2）若用同样的压力压住课桌上的书再一起向前滑动，情况又怎样？。 1.提出问题：滑动摩擦力的大小与什么因素有关? 2.猜想与假设： （1）滑动摩擦力的大小可能跟压力大小有关？ 猜想依据： 。 （2）滑动摩擦力的大小可能跟接触面的粗糙程度有关？ 猜想依据： 。 3.实验器材： 弹簧测力计、木块、表面较粗糙的木板、表面较光滑的木板、重物等。 ●加油站：用弹簧测力计水平拉动木块匀速直线运动时，弹簧测力计的示数反映了滑动摩擦力的大小。（转换法） 4.设计实验：（控制变量法） 影响滑动摩擦力大小的因素较多，如材料的种类、接触面的粗糙程度、压力大小等。因此，在探究时要对变量进行控制，分别探究它们对滑动摩擦力的影响。 例如，（1）在探究压力大小对滑动摩擦力大小的影响时，要保持接触面的粗糙程度等因素不变；（2）而在探究接触面的粗糙程度对滑动摩擦力大小的影响时，则应保持压力大小等因素不变。 5.实验步骤： （1）将弹簧测力计调零。 （2）如图6-41（a）（b）所示，保持压力不变（同一木块），改变接触面的粗糙程度，分别水平匀速直线拉动木块，在自己设计的表格中记录这两种情况下弹簧测力计的示数。 （3）如图6-41（c）（d）所示，保持接触面的粗糙程度不变（同一桌面），改变压力，分别水平匀速直线拉动木块，记录这两种情况下弹簧测力计的示数。 6.记录表格： 7.实验结论： （1）在a、b实验中，压力不变，接触面的粗糙程度不同，可得出结论:在压力一定时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。 （2）在c、d实验中，接触面的粗糙程度不变，改变压力，可得出结论: 在接触面的粗糙程度一定时，压力越大，滑动摩擦力越大。 归纳：滑动摩擦力的大小只与接触面的粗糙程度有关，在其他条件相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大；压力越大，滑动摩擦力越大。 8.反思交流： （1）滑动摩擦力的大小是否还与其他因素有关呢？应如何设计实验进行探究？ 运用转换法和控制变量法进行实验：实验时必须控制压力大小和接触面的粗糙程度相同，然后改变要探究的物理量多次实验即可。 （2）当用弹簧测力计水平拉动木块匀速直线滑动时，弹簧测力计的示数可反映滑动摩擦力的大小。猜想为什么？ 超前学习：由于木块匀速直线滑动，所以木块受到的水平拉力和滑动摩擦力是一对平衡力。因此二力相等。 助学释疑三 实验：增大摩擦和减小摩擦 在日常生活和生产活动中，有时要增大有益摩擦力，有时又要设法减小有害摩擦力。 1.增大摩擦： （1）增大接触面的粗糙程度：如足球场上，守门员戴上手套；运动鞋鞋底通常都有凹凸不平的花纹；运动员手上擦镁粉等。 （2）增大物体间的压力 如用力踩刹车；皮带打滑时，要张紧皮带；拉二胡时，用力拉弦等。 （3）变滚动为滑动 汽车刹车前，是滚动摩擦，刹车后，轮子与地面摩擦为滑动摩擦，摩擦力增大，所以汽车很快停下来。 2.减小摩擦： （1）减小压力 推重物时，重物越轻，对地面压力越小，摩擦力越小，推时越轻松。 （2）使接触面变光滑 （3）变滚动摩擦为滑动摩擦 （4）使接触面分离 a.加润滑油减小轴和轴承间的摩擦；b.气垫船向下喷出强气流，在船底和水之间形成一层空气垫，可以减小摩擦；c.磁浮列车是靠强磁场把列车从轨道上微微托起，在列车和轨道间出现一薄层空气，减小摩擦。 迷你实验： 假如生活中没有摩擦力 把玻璃瓶的盖子盖紧，然后用肥皂水把手弄湿，再去拧盖子。你会发现很难打开盖子，这是为什么？在门把手上抹一些油或肥皂水（实验之后要擦干净门把手），然后设法转动把手。你会发现很难控制门把手，这又是为什么？进一步想象，假如生活中没有摩擦，我们的生活将会怎样？与同学讨论交流你的想法。 三、自主测评： 要求：合上课本，像考试一样独立完成。（时间：5分钟；分值：100分） 1.（20分）我国高铁总里程居世界第一，人们出行更加方便快捷．小红和父母外出旅游，她们乘坐的高铁正以的速度在水平轨道上向南匀速直线行驶，旁边平行铁轨上一列普通列车以的速度也向南行驶，以普通列车为参照物，小红向 （选填“南”或“北”）运动；小红看到水平桌面上的茶杯静止不动，则茶杯 （选填“不受摩擦力”、“受静摩擦力”或“受滑动摩擦力”）。 2．（20分)关于摩擦力产生的条件，下列说法正确的是（　　） A．两个不接触的粗糙物体间也可能存在摩擦力 B．只有发生相对运动的两个物体间才存在摩擦力 C．有弹力才可能有摩擦力 D．相互接触且有相对运动的粗糙物体间一定存在摩擦力 3．（30分）在探究影响滑动摩擦力大小的因素时，将木块放在水平木板上，用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动木块，弹簧测力计的示数如图所示，此时木块所受滑动摩擦力大小为______N；再将毛巾平铺在木板上进行实验，可探究滑动摩擦力大小与______的关系；为了探究滑动摩擦力大小与压力的关系，你的做法是：______。 4．（10分）如图，把吸盘压在竖直的玻璃墙上，挤出空气，它就“吸”在玻璃墙上静止不动，则吸盘所受摩擦力（　　） A. 方向竖直向下 B. 方向竖直向上 C. 大于其所受重力 D. 小于其所受重力 5．（10分）自行车上应用了很多物理知识，其中属于增大摩擦力的是（　　） A．把手上刻有花纹 B．车轮做成圆形 C．给链条加润滑油 D．前后轮都安装在滚动轴承上 6．（20分）如图，手按压水平桌面并向左滑动，可感受到桌面对手的支持力和摩擦力。请以A点为作用点，画出桌面对手的支持力和摩擦力的示意图。 四、课堂小结： 引导学生学列本节课的思维导图： 五、板书设计： 见上面思维导图 六、教后反思： 谈谈你在本节课中： （1）收获有哪些？ （2）需要改进的有哪些？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 6.4 探究：滑动摩擦力与哪些因素有关（教学设计） 【学业要求】 1. 物理观念： （1）能根据生活体验认识摩擦力。 （2）能根据二力平衡的条件，用弹簧测力计粗略地测量水平运动物体所受的滑动摩擦力。 （3）经历研究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关的实验过程，能表述滑动摩擦力的大小跟接触面所受的压力和接触面的粗糙程度的关系。 （4）认识摩擦在生产和生活中的利用与防止，并能正确说出增大或減小摩擦的方法。 2. 科学思维： （1）让学生从生活中发现问题，通过实际生活体验感受摩擦力。 （2）引导学生亲身经历实验探究过程，得到实验事实，体验科学探究的乐趣，培养学生探究的能力和对科学的热爱。 3.科学探究： （1）学生通过设计实验、收集和分析实验数据等自主活动来提高实验能力。 （2）通过对不同情境的分析，掌握物理学习的各种方法：情境分析，实验探究，归纳总结等。 4.科学态度与责任： （1）养成物理原理与实际应用相联系的意识和习惯，在实际物理情境中体会物理过程、学习物理知识。 （2）体会物理与实际生活的联系，养成探究学习的习惯和科学严谨的态度。 【重点难点】 学习重点：测量水平运动物体所受的摩擦力和探究影响滑动摩擦力大小的因素。 学习难点：理解滑动摩擦力的方向与相对运动的方向相反。 【器材准备】 1.弹簧测力计、木块、钩码、粗糙程度不同的木板等。 2.相关的视频、挂图、课件等。 【课时安排】 1课时（45分钟） 【教学过程】 一、新课引入： 你是否注意过这样的现象：推一下课桌上的书，书滑动了，但很快会停下来；冰壶比赛中，运动员松手后，冰壶在水平冰面上滑行，最终也会停下来。这是为什么呢？ 本节我们将学习有关内容。 二、自主学习： 助学释疑一　滑动摩擦力 1.做一做：分别做下面的几个小实验，根据现象，分析原因 （一）用手在桌子上滑动 （1）做法：我们将手掌压在课桌上向前滑动； （2）现象：会感受到桌面阻碍手掌向前滑动的作用力。 （二）用橡皮擦拭错别字 （1）做法：我们将橡皮压在作业本上向前滑动； （2）现象：会感受到作业本阻碍橡皮向前滑动的作用力。 （三）让圆珠笔在桌子上滚动 （1）做法：轻轻用力让圆珠笔在桌子上向前滚动； （2）现象：圆珠笔会慢慢停下来。 分析归纳： 以上实验中，我们都感觉到有一股阻碍物体相对运动的力存在。 其实，以上现象皆与摩擦有关。生产生活中存在大量与摩擦有关的现象，涉及静摩擦及滑动摩擦等多种类型的摩擦。 2.滑动摩擦力： （1）定义：物理学中，把一个物体在另一个物体表面上滑动时所受到的阻碍物体间相对运动的力，叫做滑动摩擦力。 运动的书、冰壶之所以会停下来，都是因为受到滑动摩擦力。 （2）摩擦力产生条件： ①两物体相互接触，并且相互挤压。 ②两物体的接触面粗糙。 ③两物体有相对运动或相对运动趋势。 （3）滑动摩擦力的方向： 与物体间相对运动的方向相反。 （4）滑动摩擦力的作用点： 在受力物体接触面上。 （若只画摩擦力也可以画在物体重心）。 例如：右图中物块向右运动，它受的摩擦力向左。 3.静摩擦与滚动摩擦： （1）静摩擦： ①定义： 两个相互接触的物体具有相对运动趋势时产生的阻碍物体间发生相对运动趋势的力，叫做静摩擦力。 ②大小： 始终等于使它有运动趋势的力。 ③方向： 始终与使它有运动趋势力的方向相反。 例如，手握杯子静止时，手与杯子间的摩擦力就是静摩擦力，其大小等于杯子的总重，方向竖直向上。 （2）滚动摩擦： ①定义： 一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦力叫 做滚动摩擦力。 ②大小： 相同条件下，滚动摩擦仅有滑动摩擦的十分之一大小。 助学释疑二　实验：探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关 做一做： 分别完成下面的几个小实验，根据现象，分析原因 当你的手压在课桌上滑动时，会感受到桌面阻碍手掌滑动的摩擦力。 （1）若改变手掌对课桌的压力，向前滑动时，手掌受到的滑动摩擦力大小如何变化？ （2）若用同样的压力压住课桌上的书再一起向前滑动，情况又怎样？。 1.提出问题：滑动摩擦力的大小与什么因素有关? 2.猜想与假设： （1）滑动摩擦力的大小可能跟压力大小有关？ 猜想依据： 。 （2）滑动摩擦力的大小可能跟接触面的粗糙程度有关？ 猜想依据： 。 3.实验器材： 弹簧测力计、木块、表面较粗糙的木板、表面较光滑的木板、重物等。 ●加油站：用弹簧测力计水平拉动木块匀速直线运动时，弹簧测力计的示数反映了滑动摩擦力的大小。（转换法） 4.设计实验：（控制变量法） 影响滑动摩擦力大小的因素较多，如材料的种类、接触面的粗糙程度、压力大小等。因此，在探究时要对变量进行控制，分别探究它们对滑动摩擦力的影响。 例如，（1）在探究压力大小对滑动摩擦力大小的影响时，要保持接触面的粗糙程度等因素不变；（2）而在探究接触面的粗糙程度对滑动摩擦力大小的影响时，则应保持压力大小等因素不变。 5.实验步骤： （1）将弹簧测力计调零。 （2）如图6-41（a）（b）所示，保持压力不变（同一木块），改变接触面的粗糙程度，分别水平匀速直线拉动木块，在自己设计的表格中记录这两种情况下弹簧测力计的示数。 （3）如图6-41（c）（d）所示，保持接触面的粗糙程度不变（同一桌面），改变压力，分别水平匀速直线拉动木块，记录这两种情况下弹簧测力计的示数。 6.记录表格： 7.实验结论： （1）在a、b实验中，压力不变，接触面的粗糙程度不同，可得出结论:在压力一定时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。 （2）在c、d实验中，接触面的粗糙程度不变，改变压力，可得出结论: 在接触面的粗糙程度一定时，压力越大，滑动摩擦力越大。 归纳：滑动摩擦力的大小只与接触面的粗糙程度有关，在其他条件相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大；压力越大，滑动摩擦力越大。 8.反思交流： （1）滑动摩擦力的大小是否还与其他因素有关呢？应如何设计实验进行探究？ 运用转换法和控制变量法进行实验：实验时必须控制压力大小和接触面的粗糙程度相同，然后改变要探究的物理量多次实验即可。 （2）当用弹簧测力计水平拉动木块匀速直线滑动时，弹簧测力计的示数可反映滑动摩擦力的大小。猜想为什么？ 超前学习：由于木块匀速直线滑动，所以木块受到的水平拉力和滑动摩擦力是一对平衡力。因此二力相等。 助学释疑三 实验：增大摩擦和减小摩擦 在日常生活和生产活动中，有时要增大有益摩擦力，有时又要设法减小有害摩擦力。 1.增大摩擦： （1）增大接触面的粗糙程度：如足球场上，守门员戴上手套；运动鞋鞋底通常都有凹凸不平的花纹；运动员手上擦镁粉等。 （2）增大物体间的压力 如用力踩刹车；皮带打滑时，要张紧皮带；拉二胡时，用力拉弦等。 （3）变滚动为滑动 汽车刹车前，是滚动摩擦，刹车后，轮子与地面摩擦为滑动摩擦，摩擦力增大，所以汽车很快停下来。 2.减小摩擦： （1）减小压力 推重物时，重物越轻，对地面压力越小，摩擦力越小，推时越轻松。 （2）使接触面变光滑 （3）变滚动摩擦为滑动摩擦 （4）使接触面分离 a.加润滑油减小轴和轴承间的摩擦；b.气垫船向下喷出强气流，在船底和水之间形成一层空气垫，可以减小摩擦；c.磁浮列车是靠强磁场把列车从轨道上微微托起，在列车和轨道间出现一薄层空气，减小摩擦。 迷你实验： 假如生活中没有摩擦力 把玻璃瓶的盖子盖紧，然后用肥皂水把手弄湿，再去拧盖子。你会发现很难打开盖子，这是为什么？在门把手上抹一些油或肥皂水（实验之后要擦干净门把手），然后设法转动把手。你会发现很难控制门把手，这又是为什么？进一步想象，假如生活中没有摩擦，我们的生活将会怎样？与同学讨论交流你的想法。 三、自主测评： 要求：合上课本，像考试一样独立完成。（时间：5分钟；分值：100分） 1.（20分）我国高铁总里程居世界第一，人们出行更加方便快捷．小红和父母外出旅游，她们乘坐的高铁正以的速度在水平轨道上向南匀速直线行驶，旁边平行铁轨上一列普通列车以的速度也向南行驶，以普通列车为参照物，小红向 （选填“南”或“北”）运动；小红看到水平桌面上的茶杯静止不动，则茶杯 （选填“不受摩擦力”、“受静摩擦力”或“受滑动摩擦力”）。 【答案】 ①南 ②不受摩擦力 【解析】[1]以地面为参照物，两车均向南行驶，因为高铁速度大于普通列车速度，以普通列车为参照物，若高铁在普通列车的前方，普通列车上乘客会发现高铁离普通列车越来越远；若高铁在普通列车后方，普通列车上乘客会发现高铁离自己越来越近。这两种情况下，以普通列车为参照物，高铁均是向南行驶的。 [2]高铁做匀速直线运动，桌面上的茶杯与桌面之间保持相对静止，没有相对运动趋势，因此，茶杯不受摩擦力。 2．（20分)关于摩擦力产生的条件，下列说法正确的是（　　） A．两个不接触的粗糙物体间也可能存在摩擦力 B．只有发生相对运动的两个物体间才存在摩擦力 C．有弹力才可能有摩擦力 D．相互接触且有相对运动的粗糙物体间一定存在摩擦力 【答案】C。 【解析】产生摩擦力的条件：①两物体要相互接触，②两物体间相互挤压，③接触面粗糙，④两物体要发生或已发生相对运动。两物体相互接触且有挤压即存在弹力，故ABD错误，C正确。 故选C。 3．（30分）在探究影响滑动摩擦力大小的因素时，将木块放在水平木板上，用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动木块，弹簧测力计的示数如图所示，此时木块所受滑动摩擦力大小为______N；再将毛巾平铺在木板上进行实验，可探究滑动摩擦力大小与______的关系；为了探究滑动摩擦力大小与压力的关系，你的做法是：______。 【答案】 ①. 0.3 ②. 接触面的粗糙程度 ③. 见解析 【解析】 [1]由图可知，弹簧测力计的分度值是0.1N，弹簧测力计的示数是0.3N，木块受到摩擦力是0.3N。 [2]再将毛巾平铺在木板上进行实验，压力不变，改变接触面的粗糙程度，可探究滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度的关系。 [3]为了探究滑动摩擦力大小与压力的关系，接触面的粗糙程度不变，改变压力大小，在木块上面放不同个数的钩码，匀速拉动木块，记录弹簧测力计的示数。 4．（10分）如图，把吸盘压在竖直的玻璃墙上，挤出空气，它就“吸”在玻璃墙上静止不动，则吸盘所受摩擦力（　　） A. 方向竖直向下 B. 方向竖直向上 C. 大于其所受重力 D. 小于其所受重力 【答案】B 【解析】 吸盘“吸”在玻璃墙上静止不动，受到的摩擦力与重力是一对平衡力，大小相等；方向相反，重力方向竖直向下，摩擦力方向竖直向上，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 5．（10分）自行车上应用了很多物理知识，其中属于增大摩擦力的是（　　） A．把手上刻有花纹 B．车轮做成圆形 C．给链条加润滑油 D．前后轮都安装在滚动轴承上 【答案】A 【解析】A．把手上刻有花纹是利用增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力的，故A符合题意； BD．车轮做成圆形、前后轮都安装在滚动轴承上，都是用滚动代替滑动来减小摩擦，故BD不符合题意； C．给链条加润滑油是利用使接触面分离的方法来减小摩擦力的，故C不符合题意。 故选A。 6．（20分）如图，手按压水平桌面并向左滑动，可感受到桌面对手的支持力和摩擦力。请以A点为作用点，画出桌面对手的支持力和摩擦力的示意图。 【答案】 【解析】桌面对手的支持力垂直于水平桌面向上，手按压水平桌面并向左滑动，桌面对手的摩擦力与相对运动方向相反，水平向右。 四、课堂小结： 引导学生学列本节课的思维导图： 五、板书设计： 见上面思维导图 六、教后反思： 谈谈你在本节课中： （1）收获有哪些？ （2）需要改进的有哪些？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 $$