2.2 运动与相互作用 教案- 2026-2027学年科学浙教版八年级上册
2026-07-15
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摘要:
该教案聚焦牛顿第一定律、惯性、二力平衡及摩擦力等核心知识点,通过“推课本停下”“自行车滑行”等生活现象导入,引出“力是否维持运动”的问题,串联亚里士多德到牛顿的认识历程搭建学习支架。
以科学思维(推理法)和探究实践(控制变量法)为特色,设计阻力影响运动、二力平衡条件等实验,结合典例突破“惯性≠力”等难点,培养学生探究能力与科学态度,助力教师高效教学,夯实力学基础。
内容正文:
2.2 运动与相互作用 教案
浙教版 八年级上册 第2章 力与空间探索 | 3课时 新授课
一、基本信息
项目
内容
项目
内容
课题
2.2 运动与相互作用
课型
新授课
课时
3课时(第1课时:阻力对运动的影响+牛顿第一定律+力和运动关系+惯性;第2课时:二力平衡概念+条件+平衡力vs相互作用力+应用;第3课时:摩擦力概念/影响因素/增大减小方法)
教材版本
浙教版八年级上册
年级
八年级
学科
科学
教法
实验探究法、控制变量法、推理法、对比归纳法
教具
小车/斜面/木板/棉布/丝绸/刻度尺、二力平衡实验装置(小车/砝码/托盘)、弹簧测力计/木块/砝码/棉布/长木板、纸杯/米/筷子
教学重点
牛顿第一定律(一切物体在不受外力时总保持静止或匀速直线运动);惯性的概念及质量决定因素;二力平衡的条件(同体/等大/反向/共线)及实验验证;平衡力与相互作用力的区分(作用对象不同);滑动摩擦力的概念与方向;影响滑动摩擦力大小的因素(压力/粗糙程度→控制变量法);增大和减小摩擦的方法
教学难点
牛顿第一定律不是实验定律而是推理概括(学生容易误认为实验直接证明);惯性≠力(学生常写"惯性力""受到惯性");竖直上抛最高点速度为零但不是平衡状态;平衡力(同体)和相互作用力(异体)的区分——是选择题的高频陷阱;"匀速拉动木块测摩擦力"实验中"匀速"与"测的是摩擦力"的因果关系(平衡力间接测量)
学情分析
八年级学生刚学过"力",对力的三要素和相互作用有了一定基础。本节最大的认知冲突是"力不是维持运动的原因"——学生日常经验是"推才动、不推就停",亚里士多德的错误观点在学生头脑中根深蒂固。需要用"伽利略理想斜面实验"的推理过程逐步修正。惯性部分学生容易犯"惯性力""受到惯性"等表达错误——需要反复强调"惯性是性质、不是力、不能说受到惯性"。平衡力vs相互作用力的区分是最难的选择题——"作用在同一物体还是两个物体"是关键标志。摩擦力的测量方法(匀速→平衡力→f=F拉)的因果链需要学生在实验中真正理解。
二、核心素养目标
【科学观念】了解牛顿第一定律的建立过程(亚里士多德→伽利略→笛卡儿→牛顿),知道牛顿第一定律的内容(不受外力→静止或匀速直线运动);理解"力是改变物体运动状态的原因,不是维持运动的原因";知道惯性的概念(一切物体在任何情况下都具有惯性,惯性大小只由质量决定);理解二力平衡的条件(同体/等大/反向/共线);能区分平衡力和相互作用力;知道滑动摩擦力、静摩擦力的概念;理解影响滑动摩擦力大小的因素(压力/粗糙程度);了解增大和减小摩擦的方法。
【科学思维】通过伽利略理想斜面实验的推理过程体会"实验+推理"的科学方法(不是所有规律都能直接实验验证);能分析惯性的利用和危害实例(跳远助跑/刹车前倾/安全带/安全气囊);能通过受力示意图判断物体是否处于平衡状态;能从"作用对象不同"这一关键点区分平衡力和相互作用力;能运用控制变量法分析滑动摩擦力的影响因素。
【探究实践】经历"阻力对物体运动的影响"实验(斜面→不同粗糙面→比较距离→推理无阻力情况),体会"多次实验→归纳→推理"的探究方法;完成二力平衡条件探究实验(等重/不等重/扭转角度三组对比);完成"影响滑动摩擦力大小因素"探究实验(控制变量法:压力不变改粗糙度/粗糙度不变改压力),掌握弹簧测力计水平匀速拉动物体的操作和读数。
【态度责任】了解牛顿第一定律的建立经历了2000多年的认识过程(从亚里士多德到牛顿),体会科学认识的渐进性和"站在巨人肩膀上"的传承;了解摩擦力在人类行走/车辆制动/航天器回收中的应用,感受摩擦力的"两面性"(有益和有害)及人类利用科学知识趋利避害的智慧。
三、教学过程
第1课时:牛顿第一定律 + 力和运动的关系 + 惯性
环节一:情境导入 —— 推才动,不推就停?(3~5分钟)
【教师活动】
推一下桌面上的课本→课本滑行一段后停下。提问:为什么课本最终停下来了?学生可能回答"因为没有推力了"。追问:如果桌面绝对光滑,没有摩擦力→课本会怎样?引出核心问题——物体的运动是否需要力来维持?2000多年来人类对这个问题的认识经历了怎样的变化?这就是本节课要探讨的核心。
【学生活动】
回忆生活中的现象:(1)骑自行车→不蹬脚踏→车慢慢停(因为有地面和空气的阻力);(2)滑冰时推一下→能在冰面上滑行很远(阻力小)。思考:如果完全没有阻力→滑行的距离会怎样?
【知识点】
核心问题:力是维持物体运动的原因,还是改变物体运动状态的原因?——对这个问题的认识经历了从亚里士多德到牛顿2000多年的探索。
环节二:探究阻力对物体运动的影响 —— 伽利略的推理方法(10~12分钟)
【教师活动】
实验探究(教材P67):(1)用控制变量法——三次实验小车从斜面同一高度由静止滑下→到达水平面的速度相同;(2)依次在水平木板上铺棉布(最粗糙)→丝绸(较粗糙)→直接木板(较光滑);(3)记录小车在不同表面上的运动距离。结论:水平面越光滑→小车受到的阻力越小→运动的距离越远→速度减小得越慢。推理(伽利略理想实验):如果水平面绝对光滑(无阻力)→小车将保持原有的速度永远运动下去。(4)回顾历史上对力与运动关系的认识:亚里士多德(力是维持运动的原因→错误)→伽利略(不受力时速度不变)→笛卡儿(不受力时沿原方向做匀速直线运动)→牛顿(综合概括为牛顿第一定律)。强调——这是一个逐步修正的过程,伽利略的"理想实验"是推理方法(不是真实实验),牛顿站在前人肩膀上完成了最终表述。
实验装置——斜面/棉布/丝绸/木板三组对比
【学生活动】
观察实验演示,完成记录:
水平面材料
阻力大小
运动距离
速度减小快慢
水平面材料
阻力大小
运动距离
速度减小快慢
棉布
大
________
________
丝绸
中
________
________
木板(无铺面)
小
________
________
推理:绝对光滑
________
________
________
思考:为什么三次实验必须从斜面的同一高度释放?——控制到达水平面的速度相同(控制变量法)。
【知识点】
探究结论:水平面越光滑→阻力越小→运动距离越远→速度减小越慢。伽利略推理:若水平面无阻力→物体将保持原有的速度永远运动。认识发展历程:亚里士多德(力→维持运动/错误)→伽利略(不受力→速度不变)→笛卡儿(不受力→原方向匀速直线)→牛顿(综合→牛顿第一定律)。
环节三:牛顿第一定律 —— "不受力"时的运动规律(5~8分钟)
【教师活动】
牛顿第一定律(惯性定律)——一切物体在没有受到外力作用的时候,总保持匀速直线运动状态或静止状态。三个要点:(1)"一切物体"——普适;(2)"没有受到外力"——理想条件(实际中不存在完全不受力的物体,但可以合力为零等效);(3)"总保持"——原来静止的→保持静止,原来运动的→保持匀速直线运动。重要提示——牛顿第一定律不是实验定律(不可能做"无外力"实验),而是在大量实验事实基础上通过推理概括出来的。它的一切推论都经受住了实践检验。由此得出核心结论:力不是维持物体运动的原因,力是改变物体运动状态的原因。
牛顿第一定律——不受外力时总保持静止或匀速直线运动
【学生活动】
讨论:(1)一个物体静止在桌面上→它受哪些力?是否满足牛顿第一定律的条件?受重力和支持力→合力为零→等效于不受力→保持静止。(2)冰壶在冰面上滑行一段后停下→是否违反了牛顿第一定律?不——冰壶受到摩擦阻力(外力不为零)→运动状态改变→停下来。没有外力的话它将继续滑行。
【知识点】
牛顿第一定律:一切物体在没有受到外力作用时,总保持匀速直线运动状态或静止状态。不是实验定律——是在大量实验基础上推理概括得出的(伽利略理想实验→牛顿综合)。推论:力是改变物体运动状态的原因,不是维持运动的原因。
【理解要点】牛顿第一定律的"没有受到外力"在实际中是指"合力为零"(如静止在桌面上的书→重力=支持力→合力为零→等效于不受力→保持静止)。"保持"指原来的状态——原来静止保持静止,原来运动保持匀速直线运动。
环节四:力和运动的关系 + 典例1(5~8分钟)
【教师活动】
由牛顿第一定律进一步分析力和运动的关系——(1)力与运动方向相同→速度增大(加速);(2)力与运动方向相反→速度减小(减速);(3)力与运动方向不在同一直线上→运动方向改变(曲线运动)。三个具体例子——小球下落:重力与运动方向相同→速度越来越大;小球竖直上抛:重力与运动方向相反→速度越来越小直到0再向下;斜抛小球:重力方向与运动方向不在同一直线上→曲线运动。结论:力改变物体的速度大小或运动方向→即改变运动状态。
【学生活动】
分析:竖直向上抛出的物体→最高点速度=0→是否处于平衡状态?不是——"保持"一词很关键,最高点是"瞬时静止",随即下落→不能保持→不是平衡状态(受重力作用)。
【知识点】
力和运动关系——力与运动方向相同→加速;方向相反→减速;不在同一直线→方向改变。结论:力是改变运动状态的原因。竖直上抛最高点速度=0但不是平衡状态(不能保持,随即下落)。
典例1
(诸暨期末)如图虚线是炮弹的运行轨迹,当其运动到最高点时,若外力突然消失,则炮弹将( )
A.处于静止状态 B.向左做匀速直线运动 C.竖直向下做匀速直线运动 D.按原来的轨迹运动
答案:B。解析:炮弹在最高点时速度方向向左(速度不为零),根据牛顿第一定律——若外力突然消失→炮弹保持此时的速度方向(向左)做匀速直线运动。注意:最高点≠静止!在最高点竖直方向速度为零,但水平方向仍有速度。
环节五:惯性 —— 一切物体都有"惰性"(10~12分钟)
【教师活动】
惯性的概念——一切物体都具有保持原有速度大小和运动方向的性质。物体有保持静止状态或匀速直线运动状态的性质,这种性质叫惯性(牛顿第一定律也叫惯性定律)。三个核心理解:(1)普遍性——一切物体在任何情况下都有惯性(固体/液体/气体,运动/静止,受力/不受力);(2)决定因素——惯性大小只由质量决定,质量越大惯性越大(与实际运动速度无关!);(3)惯性是性质不是力——不能说"惯性力""受到惯性""产生惯性""克服惯性"。惯性的利用——跳远助跑(助跑后因惯性在空中继续向前)、锤头松了撞击锤柄(锤柄停止锤头因惯性继续向下)。惯性的危害——公交车急刹车时人向前倾倒(上半身因惯性继续向前)、汽车碰撞时人飞出(须系安全带、用安全气囊减小惯性带来的危害)。惯性与牛顿第一定律的区别——牛顿第一定律是有条件的(不受外力才遵循),惯性是无条件的(任何情况下物体都有惯性)。
惯性的利用——跳远助跑/锤头撞击锤柄
【学生活动】
解释以下惯性现象:(1)公交车上的人为什么要拉扶手?→公交车突然刹车(或启动)→人因惯性向前(或向后)倾倒。(2)敲击卡片→硬币落入杯中——为什么?手指弹击卡片→卡片飞出→硬币因惯性保持静止→落入杯中。(3)筷子插入土豆→用锤子敲击筷子→土豆反而往上爬?——筷子被敲向下运动→土豆因惯性保持原来的静止→相对筷子往上移动。
【知识点】
惯性:一切物体都具有保持原有速度大小和运动方向的性质(物体保持静止或匀速直线运动状态的性质)。特性:(1)普遍性——一切物体在任何情况下都有;(2)惯性大小只由质量决定(质量大→惯性大);(3)惯性是性质不是力——不能说"惯性力""受到惯性"。利用:跳远助跑/锤头紧套锤柄。危害:急刹车人前倾→系安全带/安全气囊。
【易错提示】惯性"三大禁忌"——不能说"惯性力"、不能说"受到惯性"、不能说"产生/克服惯性"。判断提速——"惯性大小只与质量有关"=无论物体速度快慢、运动还是静止,惯性都一样大(质量不变则惯性不变)。
典例2
(丽水缙云中学期中)对生活中一些惯性现象的解释如下:①水平公路上行驶的汽车关闭发动机后还能继续前进一段距离,是因为汽车具有惯性;②跳远运动员助跑起跳,是为了增大惯性;③小汽车配置安全气囊,可以减小惯性带来的危害。其中说法正确的是( )
A.①② B.①③ C.②③ D.①②③
答案:B。解析:①正确——汽车因惯性继续前进;②错误——惯性只与质量有关,助跑不能增大惯性(助跑是增大速度,不是增大惯性);③正确——安全气囊减小惯性带来的危害(减小碰撞时对人体的伤害)。
第2课时:二力平衡
环节六:二力平衡 —— 静止≠不受力(5~8分钟)
【教师活动】
两个实例引入——(1)吊灯挂在天花板上→受重力和电线拉力→静止;(2)货物被匀速吊起→受重力和吊机拉力→匀速直线运动。分析——两种情况下物体都受两个力,但运动状态都不变(静止或匀速直线)。引出概念——物体在两个力的作用下保持静止或匀速直线运动状态→这两个力平衡(二力平衡)。物体保持静止或匀速直线运动的状态称为平衡状态。关键——"保持"一词:竖直上抛的物体在最高点速度为零但随即下落→不能保持→不是平衡状态。
二力平衡实例——吊灯静止/货物匀速上升
【学生活动】
判断下列物体是否处于平衡状态:(1)静止在桌面上的书→是(静止→平衡)。(2)匀速直线上升的电梯→是(匀速直线→平衡)。(3)竖直上抛到最高点的小球→不是(速度=0但随即下落→不能保持)。(4)匀速转弯的汽车→不是(方向在变→不是匀速直线运动)。关键——"匀速圆周运动"不是匀速直线运动(方向时刻改变)→不是平衡状态。
【知识点】
二力平衡:一个物体在两个力作用下保持静止或匀速直线运动状态→这两个力平衡。平衡状态:物体保持静止或匀速直线运动的状态。关键——"保持":竖直上抛最高点不是平衡状态(随即下落);匀速圆周运动不是平衡状态(方向改变)。
典例3
下列物体受到平衡力的是( )
A.空中自由下落的苹果 B.竖直向上抛出的石子 C.做匀速圆周运动的小球 D.匀速直线下降的跳伞运动员
答案:D。解析:D——匀速直线下降→平衡状态→受平衡力。A——自由下落→加速→不平衡。B——上抛→减速(向下重力≠向上?→受重力不平衡)。C——方向改变→不平衡。
环节七:探究二力平衡的条件 —— "同体/等大/反向/共线"(12~15分钟)
【教师活动】
探究实验(教材P71):装置——小车放在水平桌面上,两侧各挂一个托盘通过定滑轮连接小车。三组对比实验——(1)托盘放不等重的砝码→释放后小车向重的一侧运动→大小不相等→不平衡;(2)托盘放等重的砝码→释放后小车保持静止→大小相等+方向相反+在同一直线上→平衡;(3)托盘放等重的砝码+将小车扭转一个角度→释放后小车旋转→大小相等/方向相反/但不在同一直线→不平衡。结论(二力平衡的四个条件)——作用在同一物体上(同体)、大小相等(等大)、方向相反(反向)、作用在同一条直线上(共线)。补充:(1)虽然结论是在静止情形中得出的,但同样适用于匀速直线运动。(2)当物体受多个力作用保持平衡状态时→这几个力平衡。
二力平衡条件实验——三组对比(不等重/等重/扭转)
【学生活动】
完成实验记录表:
实验操作
是否平衡
原因分析
实验操作
是否平衡
原因分析
两侧砝码不等重
________
大小________
两侧砝码等重(不扭转)
________
等大/________/________
两侧砝码等重+小车扭转
________
大小________但________
总结二力平衡四条件口诀——"同体/等大/反向/共线"。
【知识点】
二力平衡条件:作用在同一物体上的两个力——大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。四字概括:同体、等大、反向、共线。适用:不仅静止,匀速直线运动也适用。推广:多力平衡→几个力的合力为零(物体保持平衡状态)。
典例4
如图所示,下列物体受力示意图中,物体能处于平衡状态的是( )
(选项含四个受力示意图——二力大小不同/同向/不在同一直线/符合四条件)
答案:C。解析:平衡力条件——同体/等大/反向/共线→逐项判断:(A)两力大小不等→不平衡;(B)两力同向→不平衡;(C)等大/反向/共线/同体→平衡;(D)两力不在同一直线上→不平衡。
环节八:平衡力 vs 相互作用力 —— "同体"还是"异体"?(8~10分钟)
【教师活动】
这是本节最核心的辨析点。通过表格对比——相同点:都是大小相等、方向相反、作用在同一直线上。不同点——(1)作用对象:平衡力作用在同一物体上(同体),相互作用力分别作用在两个物体上(异体);(2)作用时间:平衡力具有独立性(一个力消失,另一个可能不变),相互作用力同时产生同时消失;(3)作用效果:平衡力使物体保持平衡状态,相互作用力分别产生不同的效果。举例辨析——放在桌面上的书:(A)书受的重力和桌面对书的支持力→都作用在书上→平衡力;(B)书对桌面的压力和桌面对书的支持力→分别作用在桌面和书上→相互作用力。用"同体/异体"作为快速判断标志。
平衡力(同体)和相互作用力(异体)对比示意图
【学生活动】
完成对比表:
对比项目
平衡力
相互作用力
对比项目
平衡力
相互作用力
作用对象
________物体(同体)
________个物体(异体)
产生和消失
一个力消失后另一个力________存在
________产生/________消失
力的效果
使物体保持________状态
对不同物体产生________效果
相同点
大小________/方向________/作用在________直线上
判断方法——先问自己"这两个力是作用在同一个物体上还是两个物体上?"→同体→平衡力;异体→相互作用力。
【知识点】
平衡力——作用在同一物体上的两个力(同体),等大/反向/共线/保持平衡。相互作用力——分别作用在两个物体上(异体),等大/反向/共线/同时产生同时消失。区分标志——看作用对象:同体→平衡力,异体→相互作用力。
【判断技巧】"同体还是异体"是最快判断标准。平衡力就如两个小孩站在同一块板上相互推→板不动(力作用在同一物体);相互作用力就如两人各站在一块滑板上相互推→两人都后退(力作用在两人身上)。
典例5
(改编)如图所示,人坐在吊椅(椅面水平)上静止时,下列说法正确的是( )
A.人对吊椅的压力和吊环对吊椅的拉力是一对平衡力 B.人所受的重力和吊椅对人的支持力是一对平衡力
C.吊椅所受的重力和吊椅对人的支持力是一对相互作用力 D.人所受的重力和人对吊椅的压力是同一个力
答案:B。解析:B—重力(地球→人)和作用在人上的支持力(吊椅→人)→都作用在人上(同体)→平衡力。A—压力(人→吊椅)和拉力(吊环→吊椅)→都作用在吊椅上→同体→可能为平衡力,但两者大小不一定相等(吊椅重+人重≠吊环拉力?需要受力分析)。C—重力和支持力都作用在吊椅上(同体)→不可能是相互作用力。D—重力和压力本质不同。
环节九:二力平衡条件的应用(5~8分钟)
【教师活动】
两个应用方向——(1)已知一个力求另一个力——物体受两个力且处于平衡状态→这两个力等大反向→已知一个即得另一个。如:用弹簧测力计提物体匀速上升→拉力=重力。(2)判断运动状态——物体只受两个力且满足同体/等大/反向/共线→物体一定处于静止或匀速直线运动状态。如:在水平方向上受两个等大反向的力→水平方向平衡→水平匀速直线或静止。重点:物体在水平方向和竖直方向上的平衡可以分开判断——水平一对平衡力+竖直一对平衡力→物体可能在水平方向上匀速直线运动而在竖直方向上静止。
【学生活动】
练习:(1)一个重50N的木箱被竖直向上的力提起→匀速上升→拉力=________N。(2)一辆小车在水平面上做匀速直线运动→水平方向受推力10N→摩擦力=________N(方向________)。
【知识点】
二力平衡应用:(1)已知一个力求另一个力(等大反向)。(2)判断运动状态(满足四条件→平衡→静止或匀速直线)。(3)水平和竖直方向的平衡可分开分析——水平一对平衡力+竖直一对平衡力→整体平衡。
第3课时:摩擦力
环节十:摩擦力的存在 —— 滑动摩擦 + 静摩擦(8~10分钟)
【教师活动】
两个实验引入摩擦力概念。实验一(滑动摩擦力)——手推木块→木块运动一段后停止→说明运动过程中受到阻碍运动的力→滑动摩擦力。实验二(扫把扫地)——扫把从右向左移动→刷毛向右弯曲→说明地面阻碍扫把运动(滑动摩擦力方向与相对运动方向相反)。定义——两个相互接触的物体,当一个物体在另一个物体表面滑动时→在接触面上产生阻碍相对运动的力→滑动摩擦力。方向——与物体相对运动的方向相反。实验三(静摩擦力)——纸杯装米插筷子→压紧后提筷子→筷子/米/纸杯一起被提起→说明筷子与米、米与纸杯之间存在摩擦力(没有相对运动→但有相对运动趋势→静摩擦力)。定义——两个相互接触的物体间有相对运动趋势时→接触面上产生阻碍相对运动趋势的力→静摩擦力。
滑动摩擦力——木块受桌面阻碍运动的力
【学生活动】
完成判断:(1)人走路时→后脚蹬地→地面给人一个向________的摩擦力(这是人前进的动力!)→前脚落地→受向________的摩擦力(减速)。(2)神舟飞船返回舱进入大气层→外壳与空气摩擦→摩擦力起________作用(减速/加速)。结论:摩擦力有时是有益的(人走路/刹车),有时是有害的(机器部件磨损)。
【知识点】
摩擦力——两个相互接触的物体,当发生相对运动或有相对运动趋势时,在接触面上产生的阻碍相对运动(或相对运动趋势)的力。滑动摩擦力:有相对运动时产生,方向与相对运动方向相反。静摩擦力:有相对运动趋势时产生,方向与相对运动趋势方向相反。三种摩擦——固体-固体/固体-液体/固体-气体之间都可产生。
【理解要点】摩擦力的方向与"相对运动方向"相反,不一定与"运动方向"相反。人走路时后脚→向后蹬→相对于地面向后运动趋势→受向前的静摩擦力→人前进→摩擦力的方向与人的运动方向相同!——摩擦力在这里是动力而非阻力。
典例7
下列四个情景中,把木块放在粗糙表面上,木块一定不受摩擦力的是( )
A.木块静止在水平粗糙面上 B.木块在粗糙斜面上匀速运动 C.木块静止在粗糙斜面上 D.木块在粗糙斜面上匀速下滑
答案:A。解析:A——木块静止在水平面上,既无相对运动也无相对运动趋势→不受摩擦力。B——有相对运动→受滑动摩擦力。C——静止在斜面上→有向下滑的趋势→受静摩擦力。D——匀速下滑→有相对运动→受滑动摩擦力。
环节十一:探究影响滑动摩擦力大小的因素 —— "压得越紧、面越糙、摩擦越大"(12~15分钟)
【教师活动】
探究实验(教材P74):实验原理——用弹簧测力计水平拉动木块做匀速直线运动→木块水平方向受拉力和滑动摩擦力→二力平衡→f=F拉(间接测量→不能直接测量摩擦力)。控制变量法——(1)探究压力对摩擦力的影响——保持接触面粗糙程度不变(同一木板)→改变压力(木块上放不同数量砝码)→测量摩擦力;(2)探究粗糙程度对摩擦力的影响——保持压力不变(同一木块)→改变接触面粗糙程度(木板vs铺棉布的木板)→测量摩擦力。结论——当粗糙程度相同时,压力越大→滑动摩擦力越大;当压力相同时,接触面越粗糙→滑动摩擦力越大。实验改进(教材提示)——将弹簧测力计固定,拉环固定/秤钩拉木块→拉动长木板(不用匀速!)→方便读数。
探究滑动摩擦力大小影响因素——控制变量法实验装置
【学生活动】
分组完成实验并填表:
实验序号
接触面
压力大小
摩擦力f/N
分析结论
实验序号
接触面
压力大小
摩擦力f/N
分析结论
1
木板(较光滑)
木块重力
________
对照基准
2
木板(较光滑)
木块+砝码(压力增大)
________
压力增大→f________
3
棉布(较粗糙)
木块重力(与1相同)
________
接触面变粗糙→f________
讨论:(1)实验中最难保证的是"匀速拉动"→为什么?——匀速拉动时弹簧测力计示数不稳(手难以保证匀速)。改进方案——将弹簧测力计固定,拉动下方的长木板→不需要匀速。(2)为什么用控制变量法?——因为有压力和粗糙程度两个影响因素,必须分别研究。
【知识点】
影响滑动摩擦力大小的因素:(1)压力(接触面的粗糙程度相同时→压力越大f越大);(2)接触面的粗糙程度(压力相同时→越粗糙f越大)。测量原理——水平匀速拉动木块→二力平衡→f=F拉。实验方法——控制变量法。改进——固定弹簧测力计/拉动长木板→不需匀速→读数更稳定。
【实验注意】弹簧测力计必须水平放置、沿水平方向拉动(与摩擦力方向一致)。匀速拉动是关键——匀速→受力平衡→拉力=摩擦力。改进后"固定测力计拉长木板"→无论长木板是否匀速、木块相对测力计静止→读数稳定。
环节十二:增大和减小摩擦的方法(5~8分钟)
【教师活动】
首先区分有益摩擦和有害摩擦——(1)有益摩擦:手拿物体/人走路/刹车/车轮与地面的摩擦(没有摩擦寸步难行);(2)有害摩擦:机器部件之间的摩擦(磨损/发热→降低效率)。增大有益摩擦的方法——增大压力(皮带张紧/握紧球拍)、增大粗糙程度(轮胎花纹/运动员涂防滑粉)、变滚动为滑动(紧急制动)。减小有害摩擦的方法——减小压力(推动熄火的汽车→让乘客下车减重)、减小粗糙程度(冰壶比赛中擦冰面)、变滑动为滚动(轮滑鞋/轴承装滚珠)、使接触面分离(加润滑油/气垫船/磁悬浮列车)。
增大和减小摩擦的实例——四种方法对比
【学生活动】
分类练习——将以下措施按"增大摩擦"和"减小摩擦"分类:①自行车轮胎有凹凸花纹②轴承中装滚珠③冰壶比赛中擦冰面④握紧球拍⑤机器加润滑油⑥运动鞋底有花纹。增大:①④⑥;减小:②③⑤。
【知识点】
增大有益摩擦——增大压力/增大粗糙程度/变滚动为滑动。减小有害摩擦——减小压力/减小粗糙程度/变滑动为滚动/使接触面分离(加润滑油、气垫、磁悬浮)。
【判断技巧】简记口诀——"增摩":压大/面糙/滚变滑;"减摩":压小/面滑/滑变滚/加油气垫。常见题:轮胎花纹→增粗糙→增摩;轴承滚珠→滑变滚→减摩;润滑油→分离接触面→减摩。
典例9
(杭州郁达夫中学期末)如图所示的四个实例中,目的是减小摩擦的是( )
答案:C。解析:C——轴承中装滚珠→变滑动为滚动→减小摩擦。A——握紧→增大压力→增大摩擦。B——橡胶皮→增大粗糙程度→增大摩擦。D——凹凸花纹→增大粗糙程度→增大摩擦。
四、板书设计
2.2 运动与相互作用
一、牛顿第一定律(惯性定律)
探究:阻力越小→距离越远→速度减小越慢→推理→不受力→永远运动
定律:一切物体在没有受到外力时总保持静止或匀速直线运动
推论:力是改变运动状态的原因(不是维持运动的原因)
认识史:亚里士多德(维持/误)→伽利略(理想实验)→笛卡儿→牛顿(综合)
惯性:物体保持原有运动状态的性质 → 普遍性/只由质量决定/不是力
二、二力平衡
条件(同体/等大/反向/共线)→ 物体处于静止或匀速直线运动
平衡力(同体)vs 相互作用力(异体)→ 最大区别:作用对象
应用:①已知一力求另一力 ②判断运动状态 ③水平和竖直分开分析
三、摩擦力
类型:滑动摩擦力(相对运动)/静摩擦力(相对运动趋势)
影响因素:压力↑→f↑ | 粗糙程度↑→f↑(控制变量法)
测量:匀速拉动→二力平衡→f=F拉(间接测量)
增大摩擦:压大/面糙/滚变滑 | 减小摩擦:压小/面滑/滑变滚/分离
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