八年级物理 第五节 摩擦力教材分析 沪科版.docx

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八年级物理第五节摩擦力教材分析沪科版

第五节科学探究：

摩擦力

（一）教学建议：

课标的基本要求

1．通过实验，探究滑动摩擦力和接触面粗糙程度、接触面之间的压力大小的关系。

2．经历探究过程，体验如何就探究的问题进行猜想和假设。

3．知道增大和减小摩擦力的方法并能在日常生活中应用这些知识。

内容分析

本节内容包括滑动摩擦、滚动摩擦以及增大和减小的方法等，课程标准对本节的要求不高，基本上属于“知道”层次。

对摩擦现象，学生有丰富的感性认识。

让学生认识到摩擦力的存在，了解压力和接触面粗糙程度对摩擦力大小的影响及增大和减小摩擦的方法等，都不困难。

但本节教材将摩擦力安排为一次比较完整的探究活动，就赋予了它新的教育意义。

在“科学探究”的各个环节中，本节主要突出“猜想与假设”这个环节，同时在“制定计划”环节中认识变量控制的意义和方法。

教学建议：

1．教学时，从学生熟悉的各种摩擦现象引入新课，使学生认识到摩擦力的存在后，很自然的提出问题：

“摩擦力的大小和哪些因素有关呢？

”然后，就发动学生思考和讨论，提出自己关于该问题的“猜想和假使”。

课本上给出了几个主要的猜想，但不要用这几个猜想去限制学生的猜想，即使学生提出的某些猜想显得很幼稚甚至荒诞（比如“摩擦力的大小是否和推力拉力有关”、“是否和运动方式有关”等），也要发掘其合理因素并予以鼓励。

同时要引导学生对其猜想的结果进行假使和预测，比如说猜想与“压力有关”，在预测一下有什么样的关系，正比？

反比？

平方正比或其他关系。

在各种猜想均列出之后，然后确定两个猜想让大家在课堂内进行实验探讨。

对此，可以向同学们指出，摩擦力并非看起来那样简单，其产生的机理和制约因素都很复杂，对摩擦的研究已形成一门系统的学科“摩擦学”，其中一些问题至今仍在探索之中。

在初中阶段，我们只对课本上安排的两个问题进行实验探索。

接着，进入“科学探究”的“制定计划”阶段。

在制定探究计划时，可引导学生注意到摩擦力发生在相对运动的两个接触面上，并结合学生提出的猜想指出影响摩擦力的因素可能和接触面的粗糙程度、接触面的材料、接触面的大小、接触面之间的压力、接触面之间的运动快慢、运动的方向等一系列因素。

对这些因素与摩擦力大小的关系，只能一个一个的单独研究，而且在研究某一因素的变化怎样影响摩擦时，必须保持其他因素不变，否则，你如何才能知道摩擦力的变化是由哪个因素的变化引起的？

这就是在研究多因素问题时必须注意的“变量控制”方法。

应当指出，课本上的实验[图5—30（a）、（b）、（c）]在改变粗糙程度时，实际也改变了相互摩擦的材料，会不会摩擦力的改变是因为相互摩擦的材料改变引起的呢？

学生能够发现这一点是很了不起的，教师应当给予大力鼓励。

老师也可向学生指出，这里影响摩擦力大小的主要因素是接触面粗糙程度的改变（因为粗糙程度的改变更为显著）。

而我们探讨的问题仅仅是看成摩擦力大小与接触面粗糙程度有没有关系，所以这个实验还是可以达到这个目的的。

此外，必须指出的是弹簧测力计的示数显示的是测力计对木块的拉力。

由二力平衡条件可知，在拉木块匀速直线运动时，这个拉力的大小与木块所受的滑动摩擦大小相等。

有关此知识点要第六章才学，因此课本在这里设置了一个“加油站”，说明这个事实。

记录实验数据时，就把弹簧测力计的示数计作摩擦力的大小。

如果学生能自己发现这个问题，一是要对学生进行鼓励，二是可以告诉他第六章就可以回答他的问题，先把它作为一个问题储存起来吧。

实验记录的数据对不同的实验条件是不同的，在实验之前教师也是不知道的，要求学生实事求是的记下弹簧测力计示数，看的出示数的变化即可（只要求探究出“有关”，不要求建立定量的函数关系）。

对于课本图5-30（c）、（d）两次实验，不要去追求压力加倍，摩擦力也加倍这样的定量关系，只要看出压力增大后摩擦力也随之增大就行。

因此，所加重物可以是一个墨水瓶，一个文具盒，不必去增大一个相同的木块。

实验后，可多让一些实验小组公布自己的数据，这些不同的实验数据共同说明了摩擦力和压力与接触面粗糙程度的关系。

关于“增大和减小摩擦”，是“从物理走向社会”的重要素材。

可以组织学生讨论，让学生提供更多有趣的利用摩擦、减小摩擦的事例，并总结出增大和减小摩擦的常有方法。

其中，可以补充一个“用滚动替代滑动减小摩擦”的小实验：

先让学生用手掌压紧桌面拖动，感受桌面作用在手上的摩擦力；然后在手和桌面之间垫上二三支圆珠笔，再压紧拖动，体会这时作用在手掌上的摩擦力是不是滑动时小得多。

这种人人可做的小实验很有效，老师们可以开动脑筋多补充一些。

2．在做课本上拉木块的实验前，可以引导学生用他自己的手作一些小实验作为“实验探究”的铺垫。

比如，用手压在桌面上拖动，感受一下手拖动时桌面作用在手上的阻力（摩擦力）。

手对桌面压得越紧（接触面之间的压力越大），手拖动就越困难（受到的摩擦力越大）。

如果在桌面上铺上毛巾（毛巾先要固定在桌面上）手再压在毛巾上拖动，就比手在平滑的桌面上拖动更难一些（说明手所受的摩擦力较大）。

先让学生人人动手做做这些小试验，对摩擦力有一个真切的感受，在进行课本上安排的实验探究，学生的印象就会深刻的多。

在作课本图5-30（a）时，一是要将玻璃板和小木块抹干，使其接触面保持干燥。

如果接触面潮湿，实验效果不还而且还可能适得其反。

本节的实践活动是写调查报告，由于本章才开始学习力学，仅仅介绍了一些有关里的最简单的知识，要学生写出内容十分丰富的报告是不现实的，因为实际生活中的物理现象都是许多知识的综合应用，即使说力的效果，往往也不是一个力单独作用的效果。

因此，对学生不要苛求，特别是在涉及受力分析是更不要在科学性上苛求，只要学生能将本章所学过的知识（如力的三要素，弹簧的应用，重垂线的应用，重心的应用，增大和减小摩擦力的方法等）和生活、生产实际作一些联系，有用这些知识去观察我们身边的自然、社会的意识就很不错了。

对好的报告要在全班交流，并对其进行积极的过程评价。

课时安排：

一课时

（二）教学设计参考

第五节科学探究摩擦力

教学目标

1．通过实验，探究滑动，摩擦力和接触面粗糙程度、接触面之间压力大小的关系。

2．经历探究过程，体验如何就探究的问题进行猜想和假设。

3．知道增大和减小摩擦的方法并能在日常生活中应用这些知识。

教学重点与难点

探究影响摩擦力大小的因素

教学准备

多媒体资料：

1．2003年世锦赛双人滑雪，赵宏博比赛录象。

2．某某磁悬浮列车图片

3．《身边的科学》中“气垫船”一部分

学生实验器材：

木块、长木板、砝码、毛巾、棉布、弹簧测力计

教学设计

教师活动

学生活动

说明

导入新课

播放2003年世锦赛双人滑冠军申雪、赵宏博的比赛录象片段。

从录象引入本课题。

学生认真欣赏，兴趣极高。

同时思考老师提出的问题。

教师可同时提出问题引入课题：

世界双人滑管家比赛结束停止用力后，将慢慢停下来，为什么？

进行新课

一、什么是滑动摩擦力。

利用桌面上的木块，让学生在桌面上推动木块运动，感受摩擦力的存在。

并讨论：

摩擦力是怎样产生的？

教师和学生共同总结出滑动摩擦力的概念。

二、探究影响摩擦力大小的因素。

1．提出问题

摩擦力的大小与哪些因素有关呢？

2．猜想

让学生踊跃猜想

3．设计实验

根据学生的猜想，让学生选择桌面上的器材，设计实验去验证猜想的正误。

4．进行实验

让学生从设计的实验去进行验证猜想，并把实验数据记录在表格中。

5．分析与论证

让学生将实验数据整理分析、归纳出结论

摩擦力的大小与压力的大小和接触面的粗糙程度有关，同一接触面时，压力越大，摩擦力越大；在压力一定时，接触面越粗糙，摩擦力越大。

6．评估与交流

实验设计中有没有失误之处？

怎样弥补不足？

拉木块运动是否匀速？

弹簧测力计示数是否稳定？

怎样进一步改进，减小误差？

三、增大摩擦和减小摩擦

1．提出问题：

同学们已经成功探究了影响摩擦力大小的因素，那么有摩擦好不好呢？

请同学们举例说明自己的观点。

师生总结

2．让学生通过具体的事例说明生活和生产中，增大摩擦的方法。

师生共同总结出增大有益摩擦的方法。

3．让学生通过具体的事例说明在生活生产中减小摩擦的方法。

师生共同总结。

课堂拓展

1．投影某某的磁悬浮列车图片。

2．播放“气垫船”VCD片。

推动桌面上的木块，感受摩擦力的存在。

并积极提出自己的猜想，讨论得出滑动摩擦力是怎样产生的。

学生根据问题积极猜想：

与压力的大小

与接触面的粗糙程度

学生根据自己的猜想选择对应的实验器材，验证自己的猜想：

验证“摩擦力大小与压力有关的器材”：

长木板、棉布、毛巾、木块、弹簧测力计。

验证“摩擦力大小与接触面粗糙程度有关”的器材：

长木板、棉布、毛巾、木块、弹簧测力计。

学生积极参与，分工合作，有的同学用弹簧测力计匀速拉木块，有的同学记录实验数据。

学生对数据进行整理、讨论、分析、归纳、总结。

学生对实验数据进行评估，交流如何减小弹簧测力计读数的误差？

让学生通过具体的事例来阐明自己的观点

学生之间可以辩论。

列举事例来找出减小摩擦的方法。

找出磁悬浮列车速度大的因素

学生亲自动手推动木块，感受摩擦力的存在，激发求知欲和好奇心。

教师将学生的所有猜想写在黑板上。

教师提出的问题让学生猜想。

教师将学生的所有猜想写在黑板上，并肯定、表扬学生的勇气。

教师引导学生设计实验，选择相应的实验器材。

注重培养学生整理数据分析问题、归纳结论的能力和勇于发表见解的意识。

引导学生积极评估，养成科学探究和交流合作的好习惯。

让学生找出增大摩擦的方法。

列举事例时可以采用教材中的实例。

可提供磁悬浮列车的一些资料。

开拓知识面。

测评与小结

测试反馈。

让学生小结本节课的知识。

让学生谈谈本节课的收获。

学生测评、小结、谈谈本节课的收获。

布置作业

教材P52　　2。

写小作文――没有摩擦的世界。

板书设计

第五节　科学探究：

摩擦力

1、滑动摩擦力　　　　　　　　2、探究影响摩擦力大小的因素

①压力大小。

②接触面的粗糙程度。

3、　　　　　　　　增大压力　　　　　　　　　　　　　用滚动摩擦代替滑动

增大有益摩擦　　　　　　　　　4、减小有害摩擦

　　　　　　　　　　使接触面粗糙　　　　　　　　　　使接触面彼此地分开

教学反思

对于影响摩擦力大小的因素，本教案设计让学生用探究的方法进行，让学生进行猜想，设计实验方案，对数据进行分析论证，评估交流等探究活动，让学生从活动中初步体验科学探究的过程，领会科学探究的方法。

这种设计，不仅激发了学生学习物理的兴趣，增加学生的求知欲，更培养了学生勇于探索的精神和严谨的科学态度。

学生从被动接受知识型学习，转化为积极主动地参与探究活动，从而获取知识。

另个，本教学设计充分利用多媒体设备来播放一些音像资料，充分地引起了学生的学习兴趣，效果好。

（三）参考资料

1．滑动摩擦力产生的原因

通常认为是接触表面凹凸不平产生滑动摩擦，所以为了减小摩擦，总是使接触面光滑些。

但是，当物体表面研磨得相当平的时候，滑动摩擦反而增大很多，两个接触面像用胶水粘着似的更难滑动了。

这是因为滑动摩擦产生的原因除表面粗糙外，还有物体表面层分子间引力的作用。

当接触面比较粗糙时，表面的隆起使物体间只有一些点互相接触，分子间的距离很大，引力小到可以忽略不计。

但当接触面光滑到一定程度后，由于凸凹不平而产生的摩擦力变的很小，因接触面积增大，大量分子间的距离缩短，使两物体表面层分子间的引力变的很大，阻碍着表面的相对滑动。

所以，使表面光滑而减小摩擦是有一定的限度的。

当然，当表面还比较粗糙时，滑动摩擦力的大只跟压力大小、表面的粗糙程度有关。

而跟接触面积的大小（从宏观看的“接触面积大小”）无关。

总之，摩擦产生的原因比较复杂，尚在研究中，目前还没有完整的定论。

2．滚动摩擦

一物体在另一物体表面作无滑动得滚动或有滚动得趋势时，由于两物体在接触部分受压力发生形变而产生的对滚动的阻碍作用，叫“滚动摩擦”。

滚动摩擦一般用阻力矩来量度，其力的大小与物体的性质、表面的形状以及滚动物体压力有关，滚动摩擦实际上是一种阻碍滚动的力矩。

当一个物体在粗糙的平面上滚动时，如果不在受动力或动力矩的作用，它的运动将会逐渐地慢下来，直到静止，这个过程中，滚动的物体除了受到重力、弹力外，一般在接触部分受到静摩擦力。

由于物体和平面接触处发生形变，物体受重力作用而陷入支撑面，同时物体本身也受压缩而形变（图5-19）。

当物体向前滚动时，接触处前方的支撑面隆起，而使支撑面作用于物体滚动的合弹力的作用点从最低点向前移。

正是这个弹力，相对于物体的质心产生一个阻碍物体滚动的力矩，这就是滚动摩擦。

对于初中生来说，他们还未掌握力矩的概念，就不要把滚动摩擦讲成一种摩擦力，只能讲滚动摩擦就是一个物体在另一个物体上滚动时所受到的对滚动的阻碍作用。

3．静摩擦

一个物体沿着另一个物体表面有运动的趋势时所产生的摩擦叫静摩擦。

这时两物体之间不发生相对运动。

但是有相对运动的趋势。

一个物体所受的摩擦力的方向总是跟这个物体的相对另一个物体运动趋势的方向相反。

生活、生产中存在大量的静摩擦现象，我们能拿住物体，房屋能装配起来并保持牢固，无不是静摩擦起作用。

下面再分析几个实例：

（1）皮带传动

皮带和皮带轮的接触面之间没有相对运动，但是有相对运动的趋势。

假定主动轮在动力作用下逆时针方向转动（图5-20），皮带上某点A相对于主动轮上和它表面来，运动趋势是向上的，所以皮带在这点所受的静摩擦力F1的方向是向下的。

皮带上与主动轮接触的其他各点，所受的静摩擦力也可作类似分析。

这样，皮带在静摩擦力的作用下被主动轮所带动。

皮带能够带动从动轮也是靠静摩擦力。

对于从动轮表面的某点B来说，它相对于和它接触的皮带表面的运动趋势，与皮带的运动方向相反，方向是向下的，所以它所受的静摩擦力F2的方向是向上的。

这样，从动轮在静摩擦力的作用下沿逆时针转动。

（2）车辆的驱动轮

车轮路面（或铁轨）上滚动时，车轮上与路面接触的那一点A（图5-21）相对与路面的B点来说，在一瞬时时没有相对运动的，车轮以车轮以A点作为顺时转动中心而转动。

随着车轮的滚动，车轮与路面的接触点不断改变，即车轮在顺势转动中心不断改变，但是不论哪一点作瞬时转动中心，它跟路面的接触点这瞬间都没有相对运动，所以车轮与路面之间的摩擦力是静摩擦。

设想没有摩擦，车轮就会：

“打滑”，在原地转动。

由于车轮上A点相对于路面B点是向后运动的，所以A点对B点的相对运动趋势的方向向后，A点所受静摩擦力的方向就是向前的。

正是这个静摩擦力形成了车辆的牵引力，使车辆向前运动。

此外，车轮滚动时还受到滚动摩擦力，阻碍车辆运动。

4．干摩擦与湿摩擦

固体和固体之间的摩擦（包括滑动摩擦、滚动摩擦和静摩擦）都属于干摩擦，用加润滑油的方法去减小摩擦其实质是用湿摩擦去代替干摩擦。

固体与液体，固体与气体之间的摩擦叫湿摩擦。

对于同一个物体来说，湿摩擦力显力小于干摩擦力。

而固体与气体间的摩擦又小于固体与液体之间的摩擦力。

在固体之间涂上一层润滑油，就把干摩擦改变成了湿摩擦，使摩擦力大大减小。

穿着冰鞋在冰面上溜冰，脚下的摩擦力会变得很小，那是因为冰刀压在冰面上的时候，会使冰面上少量的冰在瞬间化成水，把冰刀和冰水之间的干摩擦变成湿摩擦。

你如果穿上冰鞋在水磨石地面上溜滑，即使地面像冰那样平坦、光滑，但是由于干摩擦也变不成湿摩擦，冰刀依然滑动不起来。

第五章熟悉而陌生的力（学案）

一、学习目标

1．知道什么是滑动摩擦力。

2．了解滑动摩擦力的大小与哪些因素有关。

3．知道增大和减小摩擦的方法。

二、学习指导

1．影响摩擦力的因素有哪些？

请看课本图5-26的实验步骤。

其中，（a）、（b）、（c）是保持_________不变，研究___________对摩擦力的影响。

其中（c）、（d）是保持__________不变，____________研究____________对摩擦力的影响。

你知道这种研究方法吗？

想想看，在前面学过的什么实验中用过？

2．增大和减小摩擦的方法

请看课本图5-27，你能否找到增大摩擦的方法？

看图5-28，它们是减小摩擦的实例，用的什么方法？

你认为摩擦力是有益的还是有害的？

增大有益摩擦的方法：

（1）增大压力

（2）增加接触面的粗糙程度（3）滑动代替滚动

减小有害摩擦的方法：

（1）减小压力

（2）减小接触面的粗糙程度（3）用滚动代替滑动（4）在互相接触的摩擦面之间加润滑油形成一层油膜，或加压缩气体形成一层气垫（5）使相互接触物体彼此离开（磁悬浮列车）

三、释疑解难

1．问：

在探究滑动摩擦力和哪些因素有关的实验中，为什么要用弹簧测力计水平拉着木块匀速滑动？

答：

滑动摩擦力的大小无法直接测出，当用弹簧测力计水平拉着木块匀速滑动时，弹簧测力计示数的大小就反映了滑动摩擦力的大小。

2．问：

在测定滑动摩擦力大小时，弹簧测力计匀速拉动的速度大小对测定的滑动摩擦力的大小是否有影响？

答：

在测定滑动摩擦力大小时，只有用弹簧测力计水平拉着物体匀速滑动，弹簧测力计示数的大小才等于滑动摩擦力的大小。

滑动摩擦力的大小与速度的大小无关，只要是匀速即可。

3．问：

滑动摩擦力究竟与哪些因素有关？

答：

摩擦产生的原因比较复杂，当物体接触面比较粗糙时，滑动摩擦力的大小只跟压力大小，接触面的粗糙程度有关，而跟接触面的大小（从宏观看的接触面的大小）等因素无关。

但当接触面光滑到一定程度后，影响滑动摩擦力的因素会发生变化。

同学们如果有兴趣，可上网查阅相关资料。

4．问：

摩擦除了滑动摩擦外，还有静摩擦和滚动摩擦。

用力推地面上的物体，用的力小了，推不动它，就是由于地面对它的静摩擦力阻碍它发生相对运动的缘故。

像这种两个互相接触的物体，当它们要发生相对运动时，在接触面上产生的阻碍相对运动的力，就叫做静摩擦力。

自行车在公路上行驶时，前轮在地面上滚动，车轮会受到地面的摩擦，这种摩擦叫滚动摩擦，它比滑动摩擦小的多，因此，人们为了减小摩擦时，常用滚动摩擦代替滑动摩擦。

5．问：

自行车刹车是怎样工作的？

答：

自行车要刹车时，用手紧握刹车把手，固定在车架上的橡皮就会压紧车轮，对车轮产生摩擦力的作用，使车轮逐渐停止转动。

四、自我检测

1．在泥泞的道路上空手行走往往比挑适量的担子行走滑得厉害些，这是由于挑担后对地面____________增大，从而___________也增大的缘故。

2．关于摩擦，以下说法中正确的是（）

A．体操运动员在上器械前，常常在手上涂些镁粉，是为了减小摩擦。

B．减小摩擦的方法之一是用滑动摩擦代替滚动摩擦。

C．只有运动的物体才受到摩擦力的作用，静止的物体不受摩擦力的作用。

D．假如没有摩擦，人将无法行走

3．在做“研究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关”的实验时，所用的实验器材有：

A．木块B．长木块C．砝码ⅠD．砝码ⅡE．砝码ⅢF．棉布G．砂纸H．长玻璃板I．弹簧测力计

（1）为了研究摩擦力与压力的关系，列出选用的器材序号：

________________________________________________________

（2）为了研究摩擦力与接触面的粗糙程度的关系，列出选用的器材序号：

_________________________________________________________

五、课外空间

请你阅读下面的文章：

绕几圈之后

增大摩擦力的方法通常有两种，即增大压力，使接触面粗糙，那么，还有没有别的方法了呢？

小明同学对自己提出了这样的问题。

对此，他进行了如下的研究：

找一段棉线，在棉线的一端拴上一个沉重的东西（例如一把大锁），然后，把它搭在一个平放的圆棍上（如铁床的横梁、自行车的梁等）。

像图中那样，通过弹簧秤来拉棉线的另一端，如图5-22（a）所示。

这时，要使物体不下落，用的力虽然比竖直向上提的要少，但省的力却不算多。

再如图5-22（b）那样，将棉线在圆棍上绕一圈，发现弹簧秤的示数变小了。

再如图5-22（c）那样，将棉线在圆棍上绕两圈，发现弹簧秤的示数更小了。

再如图5-22（d）那样，将棉线在圆棍上绕四圈，发现弹簧秤的示数几乎等于零。

对上述现象，小明进行了归纳分析，得出了结论。

根据你的阅读，请回答下列问题：

（1）小明同学可以得出一个什么结论？

（2）这一结论在日常生活、生产中有何应用？

请列举两例。

（3）小明在上述研究过程中采取了怎样的思维程序？