人教版初中物理八年级下册第八章 运动和力第3节 摩擦力教案2Word格式.docx
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3.二力平衡的条件:
作用在同一个物体上的两个力,必须大小相等,方向相反,并作用在同一条直线上。
简单地说,就是:
同体、等值、反向、共线。
预习
二、知识讲解
课程引入:
足球在草地上滚动越来越慢,最后停下来;
矿泉水的瓶盖上有许多竖纹;
运动员赛跑时穿着带有铁钉的跑鞋;
汽车在雪地上行走艰难,而当轮胎上裹有铁链后就能前进自如了。
这些现象都与什么有关?
(摩擦力)是的,摩擦力对我们来说都是无益的吗?
今天我们来真正的认识一下摩擦力。
考点/易错点1摩擦力
实验操作:
现在我们把手平放在桌面上,手心朝下,一起来做几个小实验。
(1)手平放在桌面上,用力推或拉,使手在桌面上运动,感受有没有一个阻碍手运动的力;
(2)手平放在桌面上,用力推或拉,但保持手不动,感受有没有一个阻碍手运动的力;
(3)手平放在桌面上,保持手不动,也不用力推或拉,感受有没有一个阻碍手运动的力。
总结:
两个相互接触的物体,当它们做相对运动时,或有相对运动的趋势时,会在接触面上产生阻碍物体相对运动的力,这个力就叫摩擦力。
由此我们得出产生摩擦力的条件:
1.相互拉触的两个物体;
2.发生相对运动或相对运动的趋势。
摩擦力的方向:
总是与物体的相对运动方向相反。
摩擦力的作用:
总是阻碍物体间的相对运动。
根据物体的运动及摩擦情况不同,我们将摩擦力分为三种:
静摩擦、滑动摩擦和滚动摩擦。
静摩擦:
物体受到力,产生了相对运动的趋势时,这时的摩擦力为静摩擦。
滑动摩擦:
物体受到力,产生了相对运动,并且运动过程中两物体的接触面没有发生变化,这时的摩擦力为滑动摩擦力。
滚动摩擦:
物体受到力,产生了相对运动,而在运动过程中两物体的接触面总是在发生变化,这时的摩擦力为滚动摩擦力。
考点/易错点2测量滑动摩擦力
把木块放到水平桌面上,弹簧测力计通过绳子拉着木块前进。
这个实验在测量时应用了二力平衡的知识。
思考:
测量时要让拉力与滑动摩擦力相等,木块必须做怎样的运动?
拉力的方向必须满足什么条件?
桌面不水平行不行?
只有把物体放在水平支持面上,让弹簧测力计沿水平方向拉着物体做匀速直线运动时,滑动摩擦力的大小才等于弹簧测力计示数。
考点/易错点3研究影响滑动摩擦力的因素
提出问题:
根据你的生活经验,请你猜想一下滑动摩擦力的大小可能跟哪些因素有关?
猜想或假设:
滑动摩擦力可能与接触面的粗糙程度有关,可能与压力有关,可能与物体运动速度有关,可能与接触面积的大小有关。
设计实验:
影响滑动摩擦力大小的因素可能不止一个,那我们在设计实验时应该注意运用怎样的科学研究方法?
如果我们先探究滑动摩擦力与压力和接触面粗糙程度的关系,应怎样改变压力大小?
怎样改变接触面的粗糙程度?
请设计实验步骤和实验记录的表格。
下面的实验记录表格供参考。
实验次数
接触面的材料
压力变化情况
摩擦力f摩/N
1
木块与木板
不变
2
木块与棉布
3
木块与毛巾
4
木块上放1个钩码,再放到木板上
变大
5
木块上放2个钩码,再放到木板上
最大
进行实验与收集证据:
按设计好的步骤进行实验,将实验数据记录在表格中。
得出结论:
在压力相同时,接触面越粗糙滑动摩擦力越大;
在接触面的粗糙程度相同时,压力越大滑动摩擦力越大。
影响滑动摩擦力的大小的因素:
接触面的粗糙程度和压力的大小。
摩擦力与物体运动速度和接触面积是否有关,我们继续实验探究。
我们控制木块与接触面相同,使木块平放、侧放和立放,并且以不同的速度进行匀还拉动木块进行直线运动。
实验数据记录表格如下:
木块放置方式
接触面积大小
弹簧测力计示数
平放
大
侧放
小
立放
最小
摩擦力与物体运动速度和接触面面积无关。
增大摩擦力和减少摩擦力的方法:
增大摩擦力:
1.增大压力;
2.增大接触面的粗糙程度;
3.将滚动摩擦变为滑动摩擦。
减小摩擦力:
1.减小压力;
2.增大接触面的光滑程度;
3.将滑动摩擦变为滚动摩擦;
4.分离接触面。
考点/易错点4摩擦力的利用与防止
在生活中不能没有摩擦力的存在,如我们走路时,如果没有摩擦,那么我们将寸步难行。
所以摩擦力对我们很重要,但有时我们又不需要摩擦力,因为那样会给我们带来很多的不便。
如我们在拉动箱子的时候,摩擦力过大,我们会拉不动它。
所以说当摩擦力对我们有益时,我们要尽可能的增大摩擦力;
当摩擦力对我们无益时,我们要尽可能的减小它。
如骑自行车时,我们要把自行车的车轴处时常加一些润滑油是为了减小摩擦力,因为这个摩擦对我们无益。
而它的轮胎上的花纹最好要凸出一些,这样才能增大摩擦力,骑的更轻松一些;
还有脚蹬上的花纹也是为了增大摩擦而设计的,因为这些摩擦对我们都是有利的。
三、例题精析
【例题1】
【题干】重50N的物体静止在粗糙水平面上,当用5N的水平力向右推它时没有推动,物体所受摩擦力为____N;
当将水平向右的推力增大到10N时,物体刚好由静止开始做匀速直线运动,此时物体的受摩擦力大小为_______N,方向为________;
当将水平向右的推力增大到15N时,物体沿推力方向做加速直线运动,此时物体所受到的滑动摩擦力为_____N。
【答案】510水平向左10
【解析】当用5N的水平力向右推它时没有推动,物体仍是处于静止状态,此时物体所受到的是静摩擦力,和水平推力是一对平衡力,所以摩擦力大小等于水平推力5N;
当将水平向右的推力增大到10N时,物体刚好做匀速直线运动,物体也是处于平衡状态,此时受到的是滑动摩擦力,和水平推力是一对平衡力,所以摩擦力大小等于水平推力10N,方向为水平向左;
当推力增大到15N时物体虽然做加速直线运动,但是受到的仍是滑动摩擦力,而滑动摩擦力大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关,但这两个因素都没变,所以物体受到的滑动摩擦力仍为10N。
【例题2】
【题干】为了探究滑动摩擦力作用的相互性,并比较一对相互作用的滑动摩擦力的大小,某实验小组设计了如图所示的实验装置.整个装置放在水平桌面上,其中长木板A和木块B叠放在一起,两个轻质弹簧测力计C、D的一端分别与A、B相连,C的另一端固定在铁架台上.
(1)在理想情况下,B对A的摩擦力大小等于弹簧测力计_________的示数(填“C”或“D”)
(2)实验中.使木板A保持静止,木块B处于____(选填“匀速运动”或“静止”)状态,读取两个弹簧测力计的示F1、F2.
(3)分析实验数据,若__________,则滑动摩擦力的作用是相互的,且一对相互作用的滑动摩擦力大小相等.
【答案】C匀速运动F1=F2
【解析】
(1)A受弹簧测力计C的拉力和B对A的摩擦力,由题B相对于A向右运动,B对A的摩擦力水平向右,在理想情况下,B对A的摩擦力大小等于弹簧测力计C的示数。
(2)为了探究滑动摩擦力作用的相互性,并比较一对相互作用的滑动摩擦力的大小,实验中.使木板A保持静止,木块B处于匀速运动状态,读取两个弹簧测力计的示F1、F2。
(3)分析实验数据,若F1=F2,则滑动摩擦力的作用是相互的,且一对相互作用的滑动摩擦力大小相等。
【例题3】
【题干】为了探究“滑动摩擦力大小与什么因素有关”,小明设计了如图(甲乙丙丁)所示的实验。
(1)实验过程中,弹簧测力计必须沿水平方向拉着物块做______运动,此时,滑动摩擦力__________(选填“大于”、“等于”或“小于”)弹簧测力计的示数。
(2)在四次实验中,滑动摩擦力最小的是__________________(选填“甲”、“乙”“丙”或“丁”)。
(3)比较甲、乙实验,是为了研究滑动摩擦力大小与__________________有关;
比较乙、丙实验,是为了研究滑动摩擦力大小与________________________________有关。
(4)比较甲、丁实验,发现甲实验弹簧测力计的示数大于丁实验弹簧测力计的示数,小明得出结论:
滑动摩擦力大小与接触面积的大小有关,你认为他的结论是________________(选填“正确”或“错误”)的。
(5)小明要对实验装置进行改动,如上右图所示,重复实验,发现效果更好,实验中,小明要匀速拉动长木板。
【答案】匀速直线等于丁压力大小接触面的粗糙程度错误
(1)实验过程中,弹簧测力计必须沿水平方向拉着物块做匀速直线运动,因为处于平衡状态时滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数;
(2)由图示可知,在实验丁中,物体间的压力最小,接触面粗糙程度最小,因此滑动摩擦力最小;
(3)比较甲、乙所示实验可知,接触面的粗糙程度相同而物体间的压力不同,所以可以应用甲、乙所示实验探究滑动摩擦力大小与压力的关系;
比较乙、丙实验,物体间的压力相同而接触面的粗糙程度不同,所以可以应用乙、丙所示实验探究滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度的关系;
(4)由图甲、丁所示实验可知,接触面的粗糙程度相同而物体间的压力不同,由于没有控制物体间的压力相同,他的结论是错误的;
【例题4】
【题干】如图所示的实例中,目的是为了增大摩擦的是()
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【解析】增大摩擦的方法有:
增大压力、增大接触面的粗糙程度、变滚动为滑动;
在鞋底上制有花纹,是增大接触面的粗糙程度增大摩擦;
移动重物时垫上滚木,变滑动为滚动减小摩擦;
给车轮的轴中加润滑油使接触面相互脱离减小摩擦;
轴承中加装滚珠变滑动为滚动减小摩擦;
答案选A。
四、课堂运用
【基础】
1、拔河比赛时如果地面有沙子容易失败,雪后交警在冰雪路面上撒沙子(如图)是为了()
A.以滚动代替滑动减小摩擦B.增大接触面粗糙程度增大摩擦
C.增大压力增大摩擦D.加润滑剂减小摩擦
【答案】B
【解析】拔河比赛时如果地面有沙子,是滚动摩擦代替滑动摩擦,所以会失败;
而在结冰的路面上撒沙子,是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力,故B符合题意,选B。
2、便民自行车已成为厦门市一道亮丽的风景。
以下关于自行车的说法正确的是()
A.较宽的坐垫可以增大压强
B.上坡提前用力蹬几下是为了增加惯性
C.轮胎表面凹凸的花纹可以增大摩擦
D.尾灯利用光的折射达到警示提醒目的
【答案】C
【解析】A.由
可知,压力一定,增大受力面积可以减小压强,因此较宽的坐垫可以减小对人的压强,故A错误。
B.惯性是物体保持运动状态不变的性质,只与物体质量有关,与物体是否受力以及运动无关,故B错误。
C.轮胎表面做凹凸的花纹增大了接触面的粗糙程度,是为了增大摩擦,故C正确为答案。
D.自行车尾灯是由多个垂直反射面组成,车灯照在尾灯上,经过两次反射,又按原来的方向反射回去,属于光的反射现象,故D错误。
3、“玉兔”号月球车成功实现落月,正在月球上进行科学探测。
下列有关“玉兔”号月球车的说法中正确的是(
)
A.月球车轮子的表面积较大,目的是为了减小运动时受到的摩擦力
B.当月球车匀速运动时,受到的摩擦力和支持力是一对平衡力
C.月球车登上月球后,它将失去惯性
D.与在地球上相比,同样的路面上,月球车在月球表面上匀速前进时受到的摩擦阻力变小
【答案】D
【解析】摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关,与物体运动的速度、接触面积的大小无关,所以A错误。
当月球车匀速运动时,水平方向受到的向前的动力与向后的摩擦阻力是一对平衡力,竖直方向受到的重力与支持力是平衡力,B错误。
惯性是物体的固有性质,不会消失,C错误。
月球车在月球表面上受到的重力变小,使月球车对地面的压力变小,所以前进时受到的摩擦阻力变小,D正确。
【巩固】
1、老师正在讲台上讲课,小明和同学们正在老师的指导下边学习边实验,这是物理课堂常见的情景。
让你想象一下,如果教室里的摩擦力突然消失,对可能
出现的现象,下列说法中错误的是(
A.同学们稍微活动就会从椅子上纷纷滑到地面上
B.固定吊灯的螺丝从天花板上滑出,致使吊灯落到地上
C.写字时铅笔从手中滑出飘在空中
D.由于太滑,稍一用力桌椅就会在地面上不停的滑动着
【解析】我们能坐在椅子上,是靠身体与椅子间的摩擦力,如果没有摩擦力,想坐好是很困难的,故A选项不符合题意;
吊灯的螺丝是靠与天花板间的摩擦力才固定在上面的,如果没有摩擦力,吊灯在重力的作用下会下落,故B选项不符合题意;
写字时是靠手与笔间的摩擦力,如果没有摩擦力,笔就很容易滑出,在空中受重力作用而下落,而不会飘在空中,故C选项符合题意;
桌椅能静止在地面上是靠与地面间的摩擦力,如果没有摩擦力,桌椅很容易滑动,故D选项不符合题意。
2、用5N的力握住重2N的玻璃瓶子悬空静止不动,若此时将手的握力增加到10N,则手与瓶子之间摩擦力的大小为___N;
若再向瓶内加水,则手与油瓶之间摩擦力的大小将____。
(选填“增大”或“减小”“不变”)
【答案】2增大
【解析】因为瓶子在手中处于静止状态,属于平衡状态,而瓶子只在竖直方向上受到重力和摩擦力,所以摩擦力的大小总等于重力大小,所以即使握力增大到10N,手与瓶子之间的摩擦力仍为2N;
当向瓶内加水后,瓶的总重力增大了,所以手与瓶子的摩擦力也增大了。
3、如图是“研究滑动摩擦力与压力关系”的实验。
在甲、乙两次实验中,用弹簧测力计沿水平方向拉木块,使木块在水平木板上做匀速直线运动。
则下列说法正确的是(
)
A.图乙中的木块速度越大,滑动摩擦力越大
B.图甲中的木块只受到拉力、滑动摩擦力等两个力
C.图甲中弹簧测力计的示数等于滑动摩擦力的大小
D.该实验得出的结论:
物体间接触面的压力越大,滑动摩擦力越小
【解析】滑动摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关,压力越大,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大,所以D错误。
滑动摩擦力与物体运动的速度、接触面积的大小无关,所以A错误。
图甲中的木块水平方向受到拉力、滑动摩擦力,竖直方向受到重力、支持力,所以B错误。
当木块在水平木板上做匀速直线运动时,木块水平方向受到的拉力和滑动摩擦力是一对平衡力,所以弹簧测力计的示数等于滑动摩擦力的大小,C正确。
【拔高】
1、教室里,带磁性的粉笔刷可吸在黑板上不掉下来。
如图4所示,关于粉笔刷的受力情况,下列说法正确的是(
A.粉笔刷所受磁力与粉笔刷所受重力是一对平衡力
B.粉笔刷所受磁力与黑板对粉笔刷的支持力是一对相互作用力
C.黑板对粉笔刷的摩擦力的方向竖直向上
D.粉笔刷没有受到摩擦力作用
【解析】带磁性的粉笔刷被吸在黑板上保持静止,说明粉笔刷分别在竖直方向和水平方向受到平衡力的作用。
粉笔刷在竖直方向受竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力,二者是平衡力。
粉笔刷在水平方向受水平向右的磁力和水平向左的支持力,二者是平衡力。
2、如图7,水平传送带正将大米从车间运送到粮仓。
重500N的一袋大米静止放到传送带上,米袋先在传送带上滑动,稍后与传送带一起匀速运动,米袋滑动时受到的摩擦力大小是重力的0.5倍。
米袋在滑动时受到的摩擦力方向向
,随传送带一起匀速运动时受到的摩擦力大小为
N。
【答案】右
0
【解析】当米袋随传送带仪器匀速运动时,假设米袋在水平方向受到摩擦力,因米袋匀速运动,找不到另一力与这个摩擦力平衡,故米袋在水平方向不会受到摩擦力。
3、小明用如图甲所示的装置,探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关。
实验时,小明将木块放在水平长木板上,用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,并使木块做匀速直线运动。
这样做的目的是使拉力与摩擦力。
改变放在木块上的砝码,从而改变木块与长木板之间的压力;
把棉布、毛巾等铺在长木板上,从而改变接触面的粗糙程度。
(1)观察三个实验,比较甲图和图所示实验,说明滑动摩擦力的大小与作用在物体表面的压力有关。
(2)观察三个实验,比较甲图和丙图所示实验,说明了滑动摩擦力的大小与有关。
(3)小明在进行乙图中实验时,改变放在木块上的砝码,通过多次实验得到滑动摩擦力F摩与作用在物体表面的压力F压的关系图线如丁图所示,由图可知:
F摩=F压。
乙图中当木块与砝码对地面的压力变为12N时,木块在长木板上匀速滑动时受到的拉力为N,如果此时弹簧测力计拉着木块和砝码水平向右一起做加速运动,木块所受的滑动摩擦力为N,此时砝码受(静摩擦力、滑动摩擦力)作用。
方向为。
(选填“水平向右”、“水平向左”)。
(4)小明某次拉动木块由静止变为匀速运动时,拉力F随时间t的变化关系如图戊所示(其中0~3s木块处于静止状态)。
分析图像可知:
要使木块由静止到开始运动,至少要用N的水平拉力;
若木块所受的拉力F=4N,则木块所处的状态是。
A.静止
B.匀速直线运动
C.静止或匀速直线运动
D.条件不足,无法判断
【答案】相等(或二力平衡)
(1)乙
(2)粗糙(3)0.2533静摩擦力水平向右(4)4.2C
(1)要使测力计的示数与摩擦力相等,木块必须处于平衡状态,匀速拉动木块使拉力与摩擦力是一对平衡力。
(2)要研究摩擦力与压力大小的关系,要使接触面的粗糙程度相同,而压力大小不同,所以应比较甲、乙两图。
(3)比较甲、丙两图发现:
压力大小相同,接触面的粗糙程度不同,由此可知研究的是摩擦力与接触面粗糙程度的关系.故结论为:
压力一定时,接触面的越粗糙摩擦力的越大.
故此题答案为:
(1)匀速直线运动.
(2)在接触面的粗糙程度一定时,压力越大,摩擦力越大.
(3)压力一定时,摩擦力的大小跟接触面的粗糙程度有关.
五、课程小结
1.两个相互接触的物体,当它们做相对运动时,或有相对运动的趋势时,会在接触面上产生阻碍物体相对运动的力,这个力就叫摩擦力。
2.摩擦力分为三种:
3.影响滑动摩擦力的大小的因素:
与物体运动速度和接触面面积无关。
4.增大摩擦力和减少摩擦力的方法:
六、课后作业
1、下列事例中,为了减小有害摩擦的是()
A.汽车轮胎上刻有凹凸不平的花纹
B.在自行车的轴承中加润滑油
C.刚竣工的水泥路面留着一道道的细槽
D.拔河比赛时,用力蹬着地面
【解析】通过增大压力和接触面的粗糙程度可以增大摩擦;
通过减小压力和减小接触面的粗糙程度、变滑动为滚动等可以减小摩擦。
故选B
2、下列说法中,正确的是()
A.人匀速竖直向上爬杆时,手握杆的压力越大,摩擦力就越大
B.拉链拉不动时,可在拉链上抹一点石蜡,就容易拉动了
C.人走路时,受到地面对人向后的滑动摩擦力
D.皮带传动时,皮带与皮带轮之间的摩擦是有害的
【解析】A.人匀速竖直向上爬杆时,受到的重力和摩擦力是一对平衡力,所以,手握杆的压力增大时,摩擦力不变
B.拉链拉不动时,可在拉链上抹一点石蜡,就容易拉动了,是通过减小接触面的粗糙程度来减小摩擦
C.人走路时,受到地面对人向前的静摩擦力,因为脚相对于地面有向后运动的趋势
D.皮带传动时,皮带与皮带轮之间的摩擦是有益的
3、如图所示,用水平力F拉着长木板A在水平地面上做匀速直线运动,木块B始终静止不动,若不计绳重,下列说法中正确的是()
A.木块B不受摩擦力
B.木块B受到方向向左的摩擦力
C.木块B受到的重力和对木板A的压力是平衡力
D.拿掉木块B后,木板A在拉力F的作用下继续做匀速直线运动
【解析】木块B受弹簧测力计向右的拉力和A对B的向左的摩擦力,处于静止状态,故A错误。
木块B受到方向向左的摩擦力,摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数,故B正确为答案。
木块B受到的重力和对木板A的压力,两个力的方向相同,不是平衡力,故C错误。
拿掉木块B后,木板A不受B的摩擦力,木板A受到的力不再是平衡力,所以木板A不会继续做匀速直线运动,故D错误。
4、如图所示,物体A在水平面上向右运动,同时受到一个向左的拉力。
请画出物体A此时受到的重力G与滑动摩擦力f的示意图。
【答案】略
【解析】重力的方向竖直向下,过A点画一条竖直向下的带箭头的线段,并标上重力的符号G;
物体A在水平面上向右运动,所以摩擦力的方向水平向左,从A点画一条水平向左的带箭头的线段,并标上摩擦力的符号f,示意图如下:
5、如图所示,用手握着一个瓶子悬在空中不动,当手握瓶子的力增大时,瓶子受到手的摩擦力将(选填“不变”、“变大”或“变小”);
若在手握瓶子的力增大时往瓶中加水,瓶子仍然悬在空中不动,则瓶子受到手的摩擦力将(选填“不变”、“变大”或“变小”).
【答案】不变变大
【解析】用手握着一个瓶子悬在空中不动时,重力与静摩擦力平衡,当手握瓶子的力增大时,瓶子受到手的摩擦力将不变;
若在手握瓶子的力增大时往瓶中加水,瓶子仍然悬在空中不动,由于重力增大,则瓶子受到手的摩擦力将变大。
6、质量2.5kg的物体被200N的水平压力压在竖直墙上静止,如右图所示。
此时物体对墙的压力是__________N;
若将水平压力减小为150N时,物体恰好沿墙壁匀速下滑,则此物体受到的摩擦力是___________N。
(g取10N/kg)。
【答案】20025
【解析】质量2.5kg的物体受到的重力为G=mg=2.5kg×
10N/kg=25N。
被200N的水平压力压在竖直墙上静止,固体能大小不变的传递压力,此时物体对墙的压力是200N。
若将水平压力减小为150N时,物体恰好沿墙壁匀速下滑,这时物体处于平衡状态,受到的重力和摩擦力是一对平衡力,则此物体受到的摩擦力是25N。
7、在“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中,同学们提出以下几种猜想:
A.与接触面之间的压力有关B.与物体运动速度有关
C.与物体间接触面积的大小有关D
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