3.6摩擦力（導學案）七年級科學下冊（浙教版）2

3.6摩擦力（導學案）【學習目標】1.了解摩擦力產生的條件；學會摩擦力方向的判斷方法；2.知道靜摩擦力和滑動摩擦力；3.了解摩擦力大小的影響因素；【學習重點】摩擦力產生的條件；摩擦力的方向；受力分析；摩擦力大小的影響因素；【學習難點】摩擦力的方向；靜摩擦和滑動摩擦?！咀灾鲗W習】（此模塊是回顧與預習）1.當一個物體在另一個物體表面上發(fā)生運動或將要發(fā)生相對運動時，在兩個物體的接觸面上會產生一種阻礙物體發(fā)生相對運動的力，這種力叫做摩擦力。2.摩擦力方向：摩擦力的方向與物體相對運動或相對運動趨勢的方向相反。3.摩擦力分類：靜摩擦（只有相對運動趨勢）、滑動摩擦（發(fā)生相對運動）、滾動摩擦（發(fā)生滾動）。4.摩擦力產生條件：①物體之間接觸；②發(fā)生擠壓（有壓力）；③接觸面粗糙；④發(fā)生相對運動或有相對運動趨勢。（四個條件要同時滿足才能產生摩擦力）5.影響滑動摩擦力大小的因素：壓力、接觸面粗糙程度。6.增大摩擦的方法：①增大壓力；②增大接觸面粗糙程度；7.減小摩擦的方法：①減小壓力；②減小接觸面粗糙程度；③用滾動代替滑動；④使兩接觸面分離（如加潤滑油、氣墊、磁懸浮列車等）?！菊n堂探究】一、摩擦力的存在1.摩擦力活動1．用手推一下放在桌面上的木塊，使它運動起來，觀察木塊離開手后運動狀態(tài)有什么變化。你能解釋這個現(xiàn)象嗎？現(xiàn)象：木塊速度越來越小，逐漸停下來。2．將手掌緊壓在桌面上，并慢慢拖動，使手在桌面上滑動。你的手掌有什么感覺？現(xiàn)象：感受到桌面對手掌有阻礙作用。3.將牙刷的刷毛直立在課桌上，用力推或拉動牙刷，觀察刷毛彎曲的方向與牙刷運動的方向的關系?，F(xiàn)象：刷毛彎曲的方向與牙刷相對地面運動的方向相反?？偨Y：當一個物體在另一個物體表面上運動時，在兩個物體的接觸面上會產生一種阻礙物體相對運動的力，這種力叫做摩擦力（用f表示）。摩擦力的方向與物體相對運動的方向相反，摩擦力總是阻礙物體之間的相對運動。由以上活動可知，摩擦力的作用點在接觸面上，摩擦力的方向與物體相對運動方向相反，知道了摩擦力的作用點、方向，那么怎么知道摩擦力的大小呢？摩擦力的大小我們可以通過彈簧測力計測定，并通過平衡力的原理求出摩擦力的大小。如圖所示：用彈簧測力計拉著木塊在水平面上做勻速直線運動，根據(jù)二力平衡原理，它在水平方向受到的向右的拉力F和向左的滑動摩擦力f是一對平衡力，兩個力相等。則彈簧測力計示數(shù)即摩擦力的大小。兩個物體相對運動時會產生摩擦力，兩個物體相對靜止時是否也會產生摩擦力呢？活動：紙杯中盛有米，米內插有筷子。將米壓緊后，豎直向上提筷子，你看到筷子連著杯子和米都被提起了。請嘗試解釋這個現(xiàn)象。筷子向上提起時，米相對筷子有向下運動的趨勢，筷子與米之間存在著摩擦力。正是這個摩擦力使筷子與米之間保持相對靜止，才使得筷子能將杯子提起。由以上活動可知，兩個物體相對靜止時，也可以產生摩擦力。2.摩擦力的分類滑動摩擦力：當一個物體在另一個物體表面上發(fā)生相對運動時，在兩個物體的接觸面上會產生一種阻礙物體相對運動的力，這種力叫做滑動摩擦力。靜摩擦力：兩個相互擠壓的物體存在相對運動趨勢時，它們之間存在一種阻礙物體相對運動趨勢的力，這種力叫做靜摩擦力。滾動摩擦：一個物體在另一個物體表面上滾動時所產生的摩擦叫做滾動摩擦。故可以將摩擦力分為滑動摩擦、靜摩擦、滾動摩擦。3.摩擦力產生的條件活動：辨別下列情況是否產生摩擦力①水平面上靜止的物體與水平面沒有相對運動或相對運動趨勢，不產生摩擦力；②沿著墻面下滑的物體，與墻面沒有發(fā)生擠壓，不產生摩擦力，若向左施加一個壓力，則會產生摩擦力；③接觸面光滑，不產生摩擦力。摩擦力普遍存在于我們的生活之中，對我們的生活起著極為重要的影響。例如，人走路時兩只腳的前后位置會交替變化，后腳離開地面前要蹬地，這時，地面對它會產生一個向前的摩擦力，正是這個力，人才得以向前運動；而前腳踩到地面時，地面會對它產生一個向后的摩擦力，正是這個力，才使腳停止了向前的運動。注意：摩擦力是阻礙相對運動的力，不一定是阻礙物體運動的力，如走路時摩擦力促進運動，將貨物放在轉動的傳送帶上，貨物受到向右的摩擦力可促進貨物運動。思考與討論：假如沒有摩擦，將會出現(xiàn)怎樣的情景？生活中我們所做的許多工作都依靠摩擦力來完成，假如沒有摩擦，靠摩擦來完成的工作將無法進行。如：老師無法用粉筆在黑板上寫字，吃飯時筷子夾不起飯菜，人無法在地面上行走，人拿不起杯子等等。不但固體與固體之間會產生摩擦，液體、氣體與固體之間也會產生摩擦。如圖是超齡服役的俄羅斯“和平號”空間站安全脫離軌道后進入地球大氣層時，與空氣摩擦后導致燃燒而形成的壯觀景象。二、影響摩擦力大小的因素在地面上推一只木箱，木箱會受到地面的摩擦力，箱子越重，推起來越費力，地面越粗糙，推起來越費力，讓我們來探究摩擦力的大小跟哪些因素有關?！静孪肱c假設】（1）滑動摩擦力大小可能與接觸面間的壓力有關；（2）滑動摩擦力大小可能與接觸面的粗糙程度有關?！緦嶒灢襟E】1．如圖甲所示，在水平放置的長木板上放一塊木塊，用彈簧測力計拉木塊，使它在長木板上做勻速直線運動，測出木塊運動時受到的摩擦力，并將結果記錄在下表中。2．如圖乙所示，在木塊上放砝碼，增大木塊與長木板之間的壓力，測出木塊運動時受到的摩擦力，并將結果記錄在表中。3．在長木板上鋪上棉布，以增大接觸面的粗糙程度，按圖丙的方式測出木塊運動時受到的摩擦力，并將結果記錄在表中。實驗次數(shù)實驗條件摩擦力（牛）壓力大小接觸面粗糙程度1木塊的重較光滑42木塊和砝碼的總重較光滑73木塊的重較粗糙6分析：比較實驗1、2，接觸面粗糙程度相同，但壓力大小不同，壓力越大，滑動摩擦力越大，即滑動摩擦力的大小跟接觸面所受的壓力有關；對比實驗1、3，壓力相等，接觸面粗糙程度不同，接觸面越粗糙，摩擦力越大，即滑動摩擦力與接觸面粗糙程度有關?！緦嶒灲Y論】滑動摩擦力的大小跟作用在物體表面上的壓力有關，還跟接觸面的粗糙程度有關。壓力越大，接觸面越粗糙，摩擦力越大?！緦嶒炞⒁馐马椗c改進】（1）滑動摩擦力大小與接觸面積的大小無關；（2）實驗要注意控制單一變量；（3）該實驗中必須保持木塊勻速直線運動，此時木塊受力平衡，彈力才等于摩擦力，但是勻速直線運動難以維持，實驗中很難保持彈簧測力計示數(shù)的穩(wěn)定性，很難讀數(shù)，可對實驗進行改進，如圖乙所示，水平向左拉動長木板，不需要保持勻速直線運動，木塊靜止，木塊所受的彈簧的彈力和滑動摩擦力是一對平衡力，該方法的優(yōu)點是不必勻速拉動木塊，操作方便，彈簧測力計示數(shù)穩(wěn)定，便于讀數(shù)。（4）滑動摩擦力大小的影響因素是壓力和接觸面粗糙程度，靜摩擦力大小不受這兩個因素的影響，靜摩擦力大小可根據(jù)二力平衡原理求得，如使用5N的力無法推動物體，此時靜摩擦力大小為5N，若使用6N的力推動物體還是無法推動，則此時摩擦力大小為6N。三、增大或減小摩擦的方法1.增大有利摩擦摩擦雖然會阻礙物體之間的相對運動，但在許多情況下，這種阻礙作用對我們來說是有益的，因此，人們常常需要設法增大這種摩擦。你知道采用什么措施可以增大物體之間的摩擦嗎？增大摩擦的方法：增大壓力、減小接觸面的粗糙程度2.減小有害摩擦有時，摩擦也會給我們帶來麻煩。例如，機器運轉時，摩擦會使機器零件發(fā)熱和磨損；沿地面拖動桌子，桌腳與地面的摩擦既容易使桌腳和地面受損，又會使人感到很費勁。因此，人們需要設法減小有害的摩擦。你知道采用什么措施可以減小物體之間的摩擦嗎？減小摩擦的方法：減小壓力、減小接觸面的粗糙程度、變滑動為滾動、分離接觸面?；顒?．如圖甲，輕擊一下有機玻璃底座，讓底座沿桌面滑動。底座容易滑動嗎？2．通過粘在底座中心的橡皮塞中的小孔，將氣球打足氣。再將底座放在桌面上（如圖乙），當氣球內的氣體從小孔中泄出時，輕擊底座，底座容易滑動嗎？實驗表明，利用氣墊可以大大減小摩擦力。氣墊船就是利用船與水面之間的氣墊使接觸面分離從而減小船行駛時的摩擦的。【自我測評】典例1如圖是一款擦窗機器人，它通過吸盤吸附在豎直的玻璃窗上。擦窗機器人勻速豎直上行過程中所受摩擦力的方向是（）A.水平向左B.水平向右C.豎直向上D.豎直向下【答案】C【解析】擦窗機器人勻速豎直上行過程中，處于平衡狀態(tài)，所以受到平衡力作用，在豎直方向上受到的重力和摩擦力是一對平衡力，二力的方向相反，因此所受的摩擦力豎直向上，故C符合題意，ABD不符合題意。故選C。典例2如圖所示，A、B、C三木塊依次疊放，恒力F作用在B木塊上，使三者一起向右做勻速直線運動。以下說法正確的是（）A.木塊A和木塊B之間不存在摩擦力B.木塊B對木塊C的摩擦力水平向左C.恒力F和地面摩擦力大小不相等D.B、C間的摩擦力和地面處的摩擦力種類相同【答案】A【解析】C.以A、B、C三木塊整體為研究對象，由于三者一起向右做勻速直線運動，即處于平衡狀態(tài)，故整體受到的是平衡力，即水平方向受到的恒力F和地面作用在C上的滑動摩擦力是一對平衡力，大小相對，方向相反，故C錯誤；A.由于三者一起向右做勻速直線運動，彼此間沒有相對運動，所以，木塊A和木塊B之間不存在摩擦力，故A正確；B.以C為研究對象，由于做勻速直線運動，即處于平衡態(tài)，水平方向受到地面向左的滑動摩擦力和B對C水平向右的靜摩擦力，且此二力平衡，故B錯誤；D.根據(jù)題意知道，B、C間的摩擦力是靜摩擦力，地面處的摩擦力滑動擦力，故D錯誤。故選A。典例3小科按如下步驟完成探究“影響滑動摩擦力大小的因素”的實驗。①如圖1甲所示，木塊A平放在長木板B上，水平勻速直線拉動木塊A，保持彈簧測力計示數(shù)穩(wěn)定，記錄其示數(shù)。②如圖1乙所示，將毛中固定在長木板B上，木塊A平放在毛中上，水平勻速直線拉動木塊A，保持彈簧測力計示數(shù)穩(wěn)定，記錄其示數(shù)。③如圖1丙所示，將木塊A平放在長木板B上，并在木塊A上放一鉤碼，水平勻速直線拉動木塊A，保持彈簧測力計示數(shù)穩(wěn)定，并記錄其示數(shù)。（1）根據(jù)圖1甲、乙、丙圖，該實驗主要采用的探究方法是；（2）實驗過程中，小科發(fā)現(xiàn)很難做到讓木塊A保持勻速直線運動，又設計了如圖丁的實驗。小科發(fā)現(xiàn)：當F為3N時，木塊A相對于地面靜止目長木板B做勻速直線運動時，彈簧測力計示數(shù)為1.2N，則長木B受到地面的摩擦力方向為水平向（選填“左”或“右”），大小為N；（3）實驗拓展：如圖2甲，放在水平地面上的物體C受到方向不變的水平拉力的作用，F(xiàn)t和vt圖像分別如圖2乙，則物體C在第4s時受到的摩擦力大小為N?！敬鸢浮浚?）控制變量（2）右；1.8（3）4【解析】（1）根據(jù)實驗過程可知，探究壓力與摩擦力關系時，需要控制接觸面的粗糙程度不變，因此運用了控制變量法。（2）木塊A相對于地面靜止且長木板B運動時，彈簧測力計示數(shù)為1.2N，說明木塊A收到木塊B施加向左的摩擦力為1.2N，因為力的作用是相互的，所以木塊B受到木塊A施加向右的摩擦力大小為1.2N，此時木塊B水平方向受到水平向左的拉力為3N，水平向右A施加的摩擦力為1.2N，因為木塊B做勻速直線運動，根據(jù)平衡力可知，木塊B受到地面施加的摩擦力為f=3N1.2N=1.8N，方向水平向右。（3）由vt圖像分析可知，第4s時物體產生的摩擦力為滑動摩擦力，與6s～9s產生的摩擦力大小相等，6s～9s時物體做勻速直線運動時，根據(jù)二力平衡可知，物體受到的摩擦力為4N。典例4自行車的構造和使用上有很多涉及到摩擦力的知識，下面說法錯誤的是（）A.給車軸加潤滑油，是通過減小接觸面粗糙程度減小摩擦B.腳踏板上有花紋，是通過增大接觸面粗糙程度增大摩擦C.軸承里加滾珠，是通過變滑動摩