(二)教学过程设计
1.静摩擦力
演示实验:
当定滑轮的绳子下端是挂509破妈时,物块保持静止
状态。
提出问题:物块静止,它受板的静摩擦力多大?方向如何?你是根据什么原理判断的?
当悬挂的破码增加到1009时,物块仍保持静止状态。
提出问题:物块此时所受的静摩擦力的大小、方向如何变化?设想一下,如果将破码B摘去,静摩擦力又将如何变化?
在同学回答的基础上归纳出:一般静摩擦力的大小没有一个确定的值,类似上述情况,当物块不动处于平衡状态时,静摩擦力的大小随拉力大小的变化而变化,总是等于拉力的大小。静摩擦力的方向,总是沿接触面切线方向;跟拉力的方向相反,或者说跟物体间相对滑动趋势方向相反。
提出问题:当悬挂在绳子下端的砖码为1509时,物块才刚开始相对于桌面板滑动,这时物块所受的静摩擦力叫什么?它的大小和方向呢?
教师讲解:静摩擦力增大到共数值后就不再增大了,这时静摩擦力达到最大值,叫做最大静摩擦力,用人表示。最大静摩擦力的方向,也总是沿接触面切线方向,跟使物体起动的外力方向相反,或者说跟物体间相对运动趋势相反。
明确:在一般情况下,如果两个相接触的物体之间存在着静摩擦力的作用,则并不一定处于最大静摩擦状态,最大静摩擦力等于使物体将要开始运动所需的最小推力。
2.滑动摩擦力
边演示边提问:一旦物块滑动后,我们只要挂1309 ie码,就能使物块维持匀速运动。这时两物体之间的滑动磨擦力为多大?方向如何?
再做演示实验,在刚才的大木块上再放一块小木块,发现要挂140g的法码,才能使物块维持匀速运动。这又说明滑动摩擦力的变化遵循什么规律?
教师讲解:这说明了滑动摩擦力的大小跟两物体间的正压力N成正比。
演示实验,将木块依次放在玻璃上,木板上和毛巾上,用测力计拉木块,使木块匀速运动,观察测力计的示数,发现三种情况下,测力计示数由小到大,说明物体接触面越粗糙,摩擦力越大。
结论:滑动摩擦力的大小与摩擦面的材料和光滑程度有关,与相互之间的压力(弹力)成正比,可以写为f一/N厂是动摩擦因数,因摩擦面的材料和光滑程度决定。动摩擦因数是无单位的,它表示摩擦力跟正压力之比。
滑动摩擦力的方向,总是沿接触面切线方向,且跟物体的相对滑动方向相反。
3.学生分组实验
教师指导一组学生实验,其他各组同时操作:用测力计沿水平方向拉住物块,开始用较小的力拉,记下测力计读数;慢慢增加拉力,再记下测力计读数;继续增加拉力,使物块刚好开始滑动,记下测力计读数;然后保持物块匀速运动,记下测力计读数。
用投影仪打出投影片,让学生填下表:
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数据 |
测力计读数 |
拉力方向 |
摩擦力的大小 |
摩擦力方向 |
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1 |
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静摩擦力1: |
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2 |
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静摩擦力2: |
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3 |
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最大静摩擦力: |
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4 |
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滑动摩擦力: |
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问题:你是根据什么原理来确定摩擦力的大小和方向的?
用投影仪打出投影片中的五种情况,组织学生讨论木板对木块A有没有摩擦力?
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讨论答案:
图l物块A与木板接触,但物块A与木板没有相对运动趋势,因4C木板对物块A没有静摩擦力。
图2物块A与木板接触,A在重力的作用下相对木板有向下运动的趋势,因此木板对A有向上的静摩擦力。加大力F时,静摩擦力不变,人大小等于重力mg。
图3物块A与木板接触,A由于受到重力的作用,有沿木板向下滑的趋势,因此木板对A有沿斜面向上的静摩擦力。
图4物块A与木板接触,沿木板向下匀速滑动,与木板有相对运动,因止b木板对A有沿着斜面向上的滑动摩擦力。f*大小等于重力的沿斜面向下的分力。
图 5物块 A相对于木板有向右运动的趋势,但 A不与木板接触,因4L木板对 A没有静摩擦力。当然 B对 A有水平向左的静摩擦力。