高中物理摩擦力專題教案及重點(diǎn)解析一、教案部分（一）教學(xué)目標(biāo)1.知識(shí)與技能：*理解摩擦力的概念，能說(shuō)出靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力產(chǎn)生的條件。*會(huì)判斷靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力的方向。*掌握滑動(dòng)摩擦力大小的計(jì)算公式，并能進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算。*理解靜摩擦力的大小范圍，知道最大靜摩擦力的概念。2.過(guò)程與方法：*通過(guò)對(duì)生活中摩擦力現(xiàn)象的觀察和分析，培養(yǎng)學(xué)生從實(shí)際問(wèn)題中抽象出物理模型的能力。*通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究或理論分析，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)摩擦力的產(chǎn)生條件和規(guī)律，體驗(yàn)科學(xué)探究的過(guò)程。*培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理知識(shí)解釋和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。3.情感態(tài)度與價(jià)值觀：*通過(guò)對(duì)摩擦力的學(xué)習(xí)，認(rèn)識(shí)到物理知識(shí)與生活的密切聯(lián)系，激發(fā)學(xué)習(xí)物理的興趣。*培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的思維習(xí)慣。*在討論和合作中，培養(yǎng)學(xué)生的交流能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。（二）教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)*教學(xué)重點(diǎn)：*摩擦力的產(chǎn)生條件。*靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力方向的判斷。*滑動(dòng)摩擦力大小的計(jì)算（f=μN(yùn)）。*教學(xué)難點(diǎn)：*靜摩擦力方向的判斷。*靜摩擦力大小的分析和計(jì)算（尤其是在平衡狀態(tài)下）。*理解“相對(duì)運(yùn)動(dòng)”和“相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)”的含義。（三）教學(xué)方法講授法、討論法、實(shí)驗(yàn)演示（或引導(dǎo)學(xué)生回憶已有實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象）、問(wèn)題引導(dǎo)法、歸納總結(jié)法。（四）教學(xué)過(guò)程1.引入新課(約5分鐘)*情境設(shè)問(wèn)：*提問(wèn)：同學(xué)們，當(dāng)我們推一個(gè)很重的木箱時(shí)，為什么一開始很難推動(dòng)，而一旦推動(dòng)起來(lái)后，就相對(duì)容易了？*提問(wèn)：我們走路時(shí)，腳向后蹬地，為什么人能向前走而不是向后滑？*引導(dǎo)學(xué)生思考：這些現(xiàn)象都與我們今天要學(xué)習(xí)的一種重要的力——摩擦力有關(guān)。*板書課題：摩擦力2.新課教學(xué)(約30分鐘)（1）摩擦力的定義及分類*引導(dǎo)學(xué)生回憶：兩個(gè)相互接觸的物體，當(dāng)它們發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)，就會(huì)在接觸面上產(chǎn)生一種阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力，這種力叫做摩擦力。*分類：根據(jù)物體間是否發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，摩擦力可分為靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力。（2）靜摩擦力*定義：兩個(gè)相互接觸的物體，當(dāng)它們之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，但尚未發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在接觸面上產(chǎn)生的阻礙這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力，叫做靜摩擦力。*演示/舉例分析靜摩擦力的產(chǎn)生條件：*條件1：兩物體相互接觸且擠壓（存在彈力）。（提問(wèn)：如果沒有擠壓，比如兩個(gè)并排放在光滑水平面上的木塊，它們之間有摩擦力嗎？）*條件2：接觸面粗糙。（提問(wèn)：如果接觸面是理想光滑的，還會(huì)有摩擦力嗎？）*條件3：兩物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。（引導(dǎo)學(xué)生理解“相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)”——物體有要?jiǎng)拥€沒動(dòng)起來(lái)的“想法”。）*靜摩擦力的方向：*強(qiáng)調(diào)：靜摩擦力的方向總是沿著接觸面，并且與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反。*難點(diǎn)突破：如何判斷“相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向”？*方法一（假設(shè)法）：假設(shè)接觸面光滑，看物體將要向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，這個(gè)方向就是相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向，靜摩擦力的方向與此方向相反。*方法二（狀態(tài)法）：根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)），結(jié)合二力平衡條件判斷。*舉例分析：*靜止在斜面上的物體：相對(duì)斜面有沿斜面向下的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，所以靜摩擦力方向沿斜面向上。*用力推桌子但未推動(dòng)：桌子相對(duì)地面有向前的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，所以靜摩擦力方向向后。*人走路時(shí)，腳與地面：腳向后蹬地，腳相對(duì)地面有向后的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，所以地面對(duì)腳的靜摩擦力方向向前（這是使人前進(jìn)的動(dòng)力）。*靜摩擦力的大?。?實(shí)驗(yàn)/情境引導(dǎo)：用一個(gè)逐漸增大的力去推一個(gè)靜止在水平面上的物體，在物體未被推動(dòng)前，物體受到的靜摩擦力如何變化？*結(jié)論：靜摩擦力的大小不是固定不變的，它隨外力的變化而變化，總是與使物體產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的外力大小相等。*平衡狀態(tài)下：靜摩擦力f=F（外力）。*最大靜摩擦力(f???)：當(dāng)外力增大到某一值時(shí)，物體剛好要開始運(yùn)動(dòng)，此時(shí)靜摩擦力達(dá)到最大值，叫做最大靜摩擦力。*強(qiáng)調(diào)：靜摩擦力的取值范圍：0<f≤f???。最大靜摩擦力略大于滑動(dòng)摩擦力（一般計(jì)算中可近似認(rèn)為相等）。（3）滑動(dòng)摩擦力*定義：當(dāng)一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面上發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，在接觸面上產(chǎn)生的阻礙相對(duì)滑動(dòng)的力，叫做滑動(dòng)摩擦力。*產(chǎn)生條件：*兩物體相互接觸且擠壓（存在彈力）。*接觸面粗糙。*兩物體間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。*滑動(dòng)摩擦力的方向：*強(qiáng)調(diào)：滑動(dòng)摩擦力的方向總是沿著接觸面，并且與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反。*辨析：“相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向”vs“運(yùn)動(dòng)方向”*舉例：在水平地面上向前滑行的木塊，滑動(dòng)摩擦力方向向后，與木塊運(yùn)動(dòng)方向相反。*舉例：將一個(gè)木塊A放在木板B上，拉動(dòng)木板B向右運(yùn)動(dòng)，木塊A相對(duì)于地面靜止但相對(duì)于木板B向左滑動(dòng)，則木塊A受到的滑動(dòng)摩擦力方向向右（與A相對(duì)B的運(yùn)動(dòng)方向相反），這個(gè)摩擦力使A有向右運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)或可能。*滑動(dòng)摩擦力的大?。?引導(dǎo)學(xué)生回憶實(shí)驗(yàn)結(jié)論：滑動(dòng)摩擦力的大小跟壓力（正壓力N）成正比，還跟接觸面的粗糙程度有關(guān)。*公式：f=μN(yùn)*f：滑動(dòng)摩擦力大小*μ：動(dòng)摩擦因數(shù)，是一個(gè)沒有單位的物理量，其大小由接觸面的材料和粗糙程度決定。（強(qiáng)調(diào)：μ與接觸面積大小無(wú)關(guān)，與物體的運(yùn)動(dòng)速度大小無(wú)關(guān)）*N：兩物體間的正壓力（垂直于接觸面的壓力）。*例題（簡(jiǎn)單）：一個(gè)質(zhì)量為m的物體在水平桌面上滑行，已知?jiǎng)幽Σ烈驍?shù)為μ，求物體受到的滑動(dòng)摩擦力大小。（f=μmg，因?yàn)镹=mg）3.鞏固練習(xí)(約7分鐘)*例題1：判斷下列情況中物體A是否受到摩擦力？若受到，摩擦力的方向如何？*A靜止在水平桌面上。*A靜止在傾斜的桌面上。*A在水平桌面上被勻速拉動(dòng)。*A隨水平傳送帶一起勻速運(yùn)動(dòng)（無(wú)相對(duì)滑動(dòng)）。*例題2：用5N的水平力推水平地面上的木箱，木箱未動(dòng)。此時(shí)木箱受到的靜摩擦力大小為多少？方向如何？若推力增大到10N，木箱仍未動(dòng)，靜摩擦力變?yōu)槎嗌?？若推力增大到某一值F?時(shí)，木箱剛好開始滑動(dòng)，此時(shí)的最大靜摩擦力為多大？木箱滑動(dòng)后，若保持勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)的滑動(dòng)摩擦力為8N，則推力F為多大？動(dòng)摩擦因數(shù)μ已知，能否求出木箱質(zhì)量？（需要知道重力加速度g）4.課堂小結(jié)(約2分鐘)*回顧本節(jié)課學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容：摩擦力的定義、分類（靜摩擦力、滑動(dòng)摩擦力）。*強(qiáng)調(diào)靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力的產(chǎn)生條件、方向判斷、大小特點(diǎn)。*再次點(diǎn)明重點(diǎn)和難點(diǎn)。5.作業(yè)布置(約1分鐘)*完成教材對(duì)應(yīng)練習(xí)題。*思考：生活中哪些現(xiàn)象利用了摩擦力？哪些現(xiàn)象需要減小摩擦力？分別采用了什么方法？（五）板書設(shè)計(jì)(略，可自行設(shè)計(jì)，力求簡(jiǎn)潔明了，突出重點(diǎn))二、重點(diǎn)解析摩擦力是高中物理力學(xué)部分的基礎(chǔ)和重點(diǎn)，也是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)之一。正確理解摩擦力的概念、掌握其產(chǎn)生條件、方向判斷和大小計(jì)算，對(duì)后續(xù)學(xué)習(xí)牛頓運(yùn)動(dòng)定律等內(nèi)容至關(guān)重要。以下針對(duì)幾個(gè)核心問(wèn)題進(jìn)行重點(diǎn)解析：1.如何準(zhǔn)確理解“相對(duì)”二字？“相對(duì)”是理解摩擦力方向的關(guān)鍵。無(wú)論是靜摩擦力阻礙的“相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)”，還是滑動(dòng)摩擦力阻礙的“相對(duì)運(yùn)動(dòng)”，都是指物體相對(duì)于接觸面對(duì)象而言的。*相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)：是指如果沒有靜摩擦力，物體將相對(duì)于接觸面如何運(yùn)動(dòng)。例如，斜面上的物體，若無(wú)摩擦，它會(huì)沿斜面下滑，因此它相對(duì)于斜面有向下的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，靜摩擦力向上阻礙這種趨勢(shì)。*相對(duì)運(yùn)動(dòng)：是指物體相對(duì)于接觸面的實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向。例如，人走路時(shí)，腳蹬地的瞬間，腳相對(duì)于地面有向后的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)（靜摩擦）；若腳下打滑，則腳相對(duì)于地面向后運(yùn)動(dòng)，此時(shí)受到向前的滑動(dòng)摩擦力。這里的“向后”都是以地面為參考系（接觸面）。*注意：摩擦力的方向可能與物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向相同，也可能相反。當(dāng)摩擦力的方向與物體運(yùn)動(dòng)方向相同時(shí)，它是動(dòng)力；反之則是阻力。例如，上述木塊A在木板B上被帶動(dòng)的例子，A受到的滑動(dòng)摩擦力就是動(dòng)力。2.靜摩擦力有無(wú)及方向的判斷方法靜摩擦力的有無(wú)和方向判斷是初學(xué)者最感困惑的地方。常用的方法有：*假設(shè)法（光滑面法）：這是判斷靜摩擦力有無(wú)及方向最基本也最有效的方法。假設(shè)兩物體間的接觸面突然變得光滑（即摩擦因數(shù)μ=0），然后分析在其他已知力的作用下，物體相對(duì)于接觸面將會(huì)向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。這個(gè)“將要運(yùn)動(dòng)”的方向就是物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向，靜摩擦力的方向就與這個(gè)方向相反。如果光滑后物體仍保持相對(duì)靜止，則說(shuō)明原來(lái)沒有靜摩擦力。*狀態(tài)分析法（平衡條件或牛頓第二定律）：如果物體處于平衡狀態(tài)（靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)），則所受合外力為零?？梢酝ㄟ^(guò)分析已知力，根據(jù)力的平衡來(lái)判斷靜摩擦力的有無(wú)、方向和大小。如果物體有加速度，則根據(jù)牛頓第二定律F=ma，靜摩擦力可能是提供加速度的力之一，結(jié)合其他力可分析其方向和大小。*反作用法：摩擦力是成對(duì)出現(xiàn)的作用力與反作用力。分析A物體對(duì)B物體的摩擦力方向時(shí)，可以先分析B物體對(duì)A物體的摩擦力方向，再根據(jù)牛頓第三定律確定A對(duì)B的摩擦力方向。3.靜摩擦力大小的“被動(dòng)性”與“上限”靜摩擦力的大小具有“被動(dòng)適應(yīng)性”，它會(huì)根據(jù)使物體產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的外力的變化而變化，以保持物體間的相對(duì)靜止（直到達(dá)到最大靜摩擦力）。*在平衡狀態(tài)下：靜摩擦力f靜總是等于引起相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的外力F的大小，即f靜=F。這里的F可以是拉力、推力、重力的分力等。*非平衡狀態(tài)（有加速度）：此時(shí)靜摩擦力可能是合力的一部分，其大小需由牛頓第二定律F合=ma來(lái)求解。*最大靜摩擦力f???：這是靜摩擦力能達(dá)到的最大值。當(dāng)外力F超過(guò)f???時(shí)，物體間就會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，靜摩擦力轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦力。f???的大小與正壓力N和接觸面的材料、粗糙程度有關(guān)，可近似表示為f???≈μ?N（μ?為靜摩擦因數(shù)，略大于動(dòng)摩擦因數(shù)μ）。在未指明的情況下，通常認(rèn)為最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。4.滑動(dòng)摩擦力公式f=μN(yùn)的理解*μ是動(dòng)摩擦因數(shù)：由接觸面的材料和粗糙程度決定，與接觸面積大小、物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度大小無(wú)關(guān)。通常情況下，μ<1。*N是正壓力：指垂直于接觸面的壓力。它不一定等于物體的重力G。*水平面上：若物體僅受重力和支持力，則N=G=mg。*斜面上：N=mgcosθ（θ為斜面傾角）。*其他情況：如用手將物體壓在豎直墻壁上，N等于手對(duì)物體的壓力。*f的大小與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)：一旦物體間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，滑動(dòng)摩擦力的大小就由μ和N決定，與物體是加速、減速還是勻速運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。5.摩擦