物理八年级下册8.3 摩擦力完美版ppt课件

人教版八年级（下册） 第八章 运动和力

第3节 摩擦力（导学案）

【学习目标】 

1. 能根据生活体验认识摩擦力。

2. 能根据二力平衡的条件用弹簧测力计粗略的测量水平运动物体所受的滑动摩擦力。

3. 经历研究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关的实验过程，知道滑动摩擦力的大小跟接触面所受的压力和接触面的粗糙程度的关系。

4. 认识摩擦在生产或生活中的利用与防止，并能正确说出增大或减小摩擦的方法。

【学习重点】

         测量水平运动物体所受的滑动摩擦力。

【学习难点】

摩擦力的方向和静摩擦力的大小。

【自主预习】

阅读教材，完成以下问题：

1.两个互相接触的物体，当它们发生相对运动或有相对运动趋势时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力，这种力叫做摩擦力。

2.一个物体在另一个物体表面上滑动时产生的摩擦力叫做滑动摩擦力；一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦力叫做滚动摩擦力；两个相互接触的物体，当它们要发生而尚未发生相对运动时，在它们接触面上产生一种阻碍物体相对运动趋势的力，称为静摩擦力。

3．使用弹簧测力计可以测量滑动摩擦力的大小。方法是：用弹簧测力计水平拉动物体，使它做匀速直线运动，则摩擦力与拉力是一对平衡力，根据二力平衡条件可知，滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数。

4．滑动摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关。接触面的粗糙程度一定时，压力越大，滑动摩擦力越大。在压力一定时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。  

5. 根据影响摩擦力大小的因素，增大摩擦的方法有：增大压力或增大接触面粗糙程度；减小摩擦的方法有：减小压力、减小接触面粗糙程度、用滚动摩擦代替滑动摩擦、使接触面彼此分离等。

【合作探究】

探究一、滑动摩擦力

【做一做】感受摩擦力

①手平放在桌面上，用力向前推，使手在桌面上滑动，感受有没有一个阻碍手相对运动的力；

②手平放在桌面上，保持手不动，慢慢向前推，感受有没有一个阻碍手要运动的力；

③手平放在桌面上，保持手不动也不推，感受有没有一个阻碍手的力。

在以上活动中，你感受到手掌受到有阻碍作用的是①与②。

1. 滑动摩擦力

两个相互接触的物体，当它们相对滑动时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力，这种力叫做滑动摩擦力。常用字母 f 表示。

（1）滑动摩擦力产生的条件

①两个物体接触且有压力；②有相对运动；③接触面不光滑。

（2）滑动摩擦力产生的原因

 我们用肉眼看到的光滑固体表面，当用显微镜观察时，就会发现其表面是凸凹不平的，当两个接触面发生相对运动的时候，就会彼此阻碍，从而形成了摩擦力。 

（3）滑动摩擦力的方向

人推箱子向右滑动时，箱子相对于地面向右运动时，受到的滑动摩擦力方向就向左。人推箱子向左滑动时，箱子相对于地面向左运动时，受到的滑动摩擦力方向就向右（均选填“左”或“右”）。

 滑动摩擦力的方向是与物体间相对运动的方向相反的。

（4）滑动摩擦力的测量

①测量方法：把木块放在水平木板上，用弹簧测力计拉木块做匀速直线运动，读出这时的拉力即为木块受到的摩擦力。

②测量原理：

因木块做匀速直线运动，所以木块受到的拉力 F拉与滑动摩擦力 f摩是一对平衡力，大小相等，即

f摩=F拉。

【学生实验】

2. 探究影响滑动摩擦力大小的因素

【提出问题】滑动摩擦力的大小与什么因素有关?

【猜想假设】根据生活经验进行猜想与假设：当你推箱子时，箱子越重，推起来越费力；地面越粗糙，推起来越费力（均选填“费”或“省”）。

①滑动摩擦力的大小可能跟压力大小有关？

②滑动摩擦力的大小可能跟接触面的粗糙程度有关？

③滑动摩擦力的大小可能跟接触面积有关？

…………

【设计实验】

（1）实验器材：弹簧测力计、木块、木板3块（粗糙程度不同）、砝码等。             

（2）实验方法：

①控制接触面的粗糙程度不变，通过加减砝码改变木块对木板的压力，测出滑动摩擦力。

②控制压力不变，改变木板的粗糙程度，测出滑动摩擦力。

③分析数据，归纳结论。

  （3）实验数据表格（见下）

【进行实验与收集数据】   

①用弹簧测力计匀速拉动木块，使它沿水平长木板滑动，读出弹簧测力计的示数，从而测出木块与长木板之间的滑动摩擦力（甲图）；

②在木块上放上砝码，用弹簧测力计匀速拉动木块，使它沿水平长木板滑动，读出弹簧测力计的示数，测出此时滑动摩擦力（甲图）；

③换用材料相同但表面粗糙的长木板，保持放在木块上的砝码不变，用弹簧测力计匀速拉动木块，使它沿水平长木板滑动，读出弹簧测力计的示数，测出此时的滑动摩擦力大小（乙图）；

【分析与论证】

 （1）实验数据

（2）在第1与2次实验中，接触面的粗糙程度不变，改变压力，得到的结论是：接触面的粗糙程度一定时，压力越大，滑动摩擦力越大。

（3）在2与3次实验中，压力不变，接触面的粗糙程度不同，得到的结论是：在压力一定时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。

实验结论：

【交流与评估】

（1）实验中的探究方法

①控制变量法：探究滑动摩擦力的大小与压力的关系：控制接触面的粗糙程度不变，改变物块对接触面的压力。探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系：控制压力不变，改变接触面的粗糙程度。

②转换法：通过读取弹簧测力计的示数来间接测量滑动摩擦力的大小。

（2）实验中要水平拉动木块做匀速直线运动，才能保证滑动摩擦力等于的大小拉力大小。

（3）实验方案的改进

实验中很难控制水平匀速拉动弹簧测力计，所以会导致弹簧测力计的示数不稳定。因此，将实验方案改进如下，木块位于长木板上，用弹簧测力计拉住一端，弹簧测力计的另一端固定。

改进后，水平向右拉动长木板，当木块保持静止时，木块处于平衡状态，此时无论长木板是否做匀速直线运动，都可以保证拉力的大小始终等于滑动摩擦力的大小。

（4）实验拓展

①探究滑动摩擦力的大小与接触面积的关系

a. 把木块平放在木板上，用弹簧测力计拉木块匀速运动，读出拉力F1；

b. 把木块侧放在木板上，用弹簧测力计拉木块匀速运动，读出拉力F2。

c. 比较F1和F2的大小发现相等，故可得出结论：

在接触面粗糙程度和压力大小相同时，滑动摩擦力的大小与接触面积的大小无关（选填“有关”或“无关”）。

②探究滑动摩擦力的大小与物体运动速度的关系

 a. 把木块与砝码放在木板上面，以比较小的速度拉动木块做匀速直线运动，读出这时的拉力F1；

b. 保持压力、粗糙程度都相同，以比较大的速度拉动木块做匀速直线运动，读出这时的拉力F2。

 c. 比较F1和F2的大小发现相等，可得出结论：

在接触面粗糙程度和压力大小相同时，滑动摩擦力的大小与运动速度的大小无关（选填“有关”或“无关”）。

【例题1】如图所示是小明同学“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验，铁块和木块的大小和形状完全相同．

（1）实验时，小明同学先在竖直方向上对弹簧测力计调零，然后用弹簧测力计拉着物体沿水平方向做匀速直线运动，那么弹簧测力计的示数与实际摩擦力相比是偏大还是偏小？

（2）分析比较甲、乙两图弹簧测力计示数，得到的结论是什么？

（3）图乙、丙所示的实验过程，探究的问题是什么？

（4）图丁是小红同学对实验方案 改进，D是一个电动装置，可带动木板匀速运动，请你指出小红同学实验方案的优点．

【答案】（1）偏小；（2）在接触面粗糙程度一定时，压力越大，滑动摩擦力越大；（3）滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系（4）见下。

【解析】（1）因为弹簧自身重力的作用，所以当在竖直方向上对弹簧测力计调零后，再在水平方向上测拉力的大小，弹簧测力计的弹簧会缩回一些，指针所指的位置会小于零刻度线，会使测出的摩擦力小于实际摩擦力的大小；

（2）甲、乙两图，接触面粗糙程度相同，乙对水平面的压力大，滑动摩擦力也大。可得结论：在接触面粗糙程度一定时，压力越大，滑动摩擦力越大。

（3）图乙、丙中铁块和木块叠在一起，对水平面的压力相同，而接触面的粗糙程度不同，探究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系；

（4）D是电动装置，电动机匀速转动这样可保证弹簧测力计读数较准确，且易于保持长木板进行匀速直线运动．

探究二、静摩擦与滚动摩擦

【想一想】下图是发生在我们生活中的一些现象，你是否想过其中的原因？

在这些现象中，两个物体间都有相对运动的趋势，会在接触面间产生一个阻碍物体运动的力，这个力是另外一种摩擦力——静摩擦力。

1. 静摩擦力

当两个物体具有相对运动趋势时，在接触面上产生阻碍物体间发生相对运动的力，叫做静摩擦力。

【分析以下事例】

①手握杯子，杯子由于受到重力，相对于手有往下掉的趋势，但是没有掉下来，是因为手对杯子有一个向上的静摩擦力。

②静摩擦力的方向

人走路时，脚（鞋底）向后蹬地面，相对于地面有向后的运动趋势，地面会对脚有一个向前的静摩擦力f，人靠这个静摩擦力前进。

静摩擦力的方向与物体间相对运动趋势的方向相反。

③静摩擦力的大小

静摩擦力存在一个最大值，称为最大静摩擦力，它等于使物体刚要运动时所需要的最小外力。

当外力分别为5N、9N时，物体没有移动，此时静摩擦力与推力相互平衡，所以大小分别为5N、9N；

当外力为12N时，物体刚好运动，则最大静摩擦力为12 N。

【例题2】小华用100N的力水平向右推木箱，结果没有推动，则此时木箱受到的静摩擦力为____N，方向________。小华增大推力，最后在125N的水平推力作用下使木箱向右做匀速直线运动，则物体受到的滑动摩擦力为____N，方向_________。

【答案】100，水平向左，125，水平向左。

【解析】①如果用100牛的力水平向右推木箱，没有推动，则此时木箱受到的静摩擦力与推力平衡，大小为100牛，方向水平向左。

②若木箱在125牛的水平拉力作用下向右做匀速直线运动，则物体受到的滑动摩擦力与拉力平衡，大小为125牛，方向水平向左。

2.滚动摩擦

一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦叫作滚动摩擦。

①产生原因：物体滚动时，由于两物体在接触部分受压发生形变而产生的对滚动的阻碍作用。

    ②生活中的滚动摩擦：

    【列举实例】例如穿旱冰鞋滑冰、拉杆箱的小轮子等。

    ③滚动摩擦小于滑动摩擦.

   【做一做】

木块在木板上滑动时，弹簧测力计示数比较大。在木块下面垫上铅笔时，再拉动木块，弹簧测力计示数变小。表明滚动摩擦小于滑动摩擦（选填“大于”或“小于”）。

探究三、摩擦的利用与防止

【想想议议】

①日常生活的哪些现象中存在摩擦力的作用？

②摩擦力对人们是有益的还是有害的呢？

③对我们有益的摩擦我们应该怎么办？有害的摩擦我们又该怎么办？

从影响摩擦力大小的两个因素，我们自然会想到增大和减小摩擦的方法。

1.增大有益摩擦的方法：

①增大物体间的压力。例如打开瓶盖时用力、拔河比赛时、用力握紧绳子、自行车刹车时用力捏车闸、用橡皮擦去错误的字时要用力等等。

    ②增加接触表面的粗糙程度。例如要上杠的运动员手上擦镁粉、鞋底凹凸不平的花纹、在结冰的路面车轮缠绕铁链等。

③变滚动摩擦为滑动摩擦。例如汽车急刹车时，车轮在路面滑动，把滚动变为滑动，增大了轮胎与地面间的摩擦力，使车容易停下来。  

2.减小有害摩擦的方法

许多情况下摩擦是有害的，人们常常设法减小它。减小摩擦的方法：

① 减小压力。如图所示，把物品拿出一部分后，减小了压力，摩擦力也变小，容易推动箱子。

② 使接触面光滑：接触面越光滑，摩擦力越小。

③变滑动摩擦为滚动摩擦。因为滚动摩擦小于滑动摩擦，所以使物体间的滑动摩擦变为滚动摩擦时，可以减小摩擦。

④使两个互相接触的摩擦面彼此分开 。例如加润滑剂、气垫船、磁悬浮列车、________等。

【讨论交流】自行车运动过程中的摩擦。

1.增大摩擦的有:

①轮胎表面有花纹、刹车闸上用橡胶、脚蹬表面有花纹、车把套有花纹、链条与齿轮有凹凸相咬合；

②车闸刹车时用力，增大压力。

2.减小摩擦的有：

    在轴的位置放置滚珠或轴承，变滑动摩擦为滚动摩擦来减小摩擦；往自行车的转动部分加润滑油使原来接触的表面彼此分离来减小摩擦。      

【精讲点拨】

1．滑动摩擦力的方向是与物体间相对运动的方向相反，与运动方向无关。不能把摩擦力理解为阻力，摩擦力不一定与物体运动方向相反，也可能相同，有时摩擦力也可能是动力。

2. 在分析计算摩擦力的大小时，注意运用二力平衡条件进行。

3. 探究影响滑动摩擦的因素实验中，在拉动弹簧测力计时，尽量要做到匀速拉动弹簧测力计。当拉动物体很难做匀速直线运动时，可对实验装置进行改进，使物体不需做匀速直线运动。

4．滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度、压力大小有关，与接触面积、与物体运动速度无关.

【归纳整理】

【课堂练习】

1．下面所列的摩擦中，各属于哪种摩擦？

①走路时鞋与地面之间的摩擦；

②拉动拉杆箱时，箱轮与地面间的摩擦；

③手拿瓶子时手与瓶子的摩擦；

④手握筷子时的摩擦；

⑤机器上轴与轴承间的摩擦；

⑥冰壶比赛时，冰壶与冰面的摩擦。                              

【答案】①属于滑动摩擦的有：冰壶比赛时，冰壶与冰面的摩擦；

②属于滚动摩擦的有：拉动拉杆箱时，箱轮与地面间的摩擦；机器上轴与轴承间的摩擦。

③属于静摩擦的有：走路时鞋与地面之间的摩擦；手拿瓶子时手与瓶子的摩擦；手握筷子时的摩擦。

2. 下面所列的摩擦中，哪些摩擦是有益的？哪些是有害的？

①走路时鞋与地面之间的摩擦；

②汽车刹车时，车轮与地面间的摩擦；

③手拿瓶子时手与瓶子的摩擦；

④手握筷子时的摩擦；

⑤机器上轴与轴承间的摩擦；

⑥擦黑板时，板擦与黑板间的摩擦。

【答案】①属于有害摩擦的有：机器上轴与轴承间的摩擦，即⑤.

②属于有益摩擦的有：走路时鞋与地面之间的摩擦；汽车刹车时，车轮与地面间的摩擦；手拿瓶子时手与瓶子的摩擦；手握筷子时的摩擦；擦黑板时，板擦与黑板间的摩擦。①、②、③、④、⑥.

 3．如图所示，在“测量滑动摩擦力大小”的实验中，应拉着木块在长木板上做__________运动，此时摩擦力大小为______N。

【答案】匀速直线，2.2。

 【解析】用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动木块时，根据二力平衡的知识，此时摩擦力的大小等于弹簧测力计对木块拉力的大小。由图可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，其示数为2.2N，此时的摩擦力f=F=2.2N。

4. 在体操比赛中，运动员在上单杠之前要在手上抹一些镁粉，而在杠上做回环动作时手握杠又不太紧，他这样做的目的是   （      ）

 A. 前者是为了增大摩擦，后者是为了减小摩擦

 B. 前者是为了减小摩擦，后者是为了增大摩擦

 C. 两者都是增大摩擦           

  D. 两者都是减小摩擦

【答案】A.

【解析】运动员与单杠之间的摩擦既不能太大，也不能太小。在手上抹一些镁粉，是为了增大摩擦防止滑下来；在杠上做回环动作时手握杠又不太紧，是为了减小摩擦，损伤手皮。故选A。

5.  小明推静止在水平地面上的桌子，他使用的是水平向左的力，但没有推动，下列说法正确的是（  ）

A. 推力大于摩擦力 B. 推力等于摩擦力

C. 推力小于摩擦力 D. 不能确定推力与摩擦力的大小

【答案】B。

【解析】小明没有推动，说明此时桌子还是静止状态，处于平衡态，而在水平方向上，桌子受到了推力和摩擦力，推力和摩擦力是平衡力，故推力的大小等于摩擦力，故B正确。故选B。

6. 下列四幅图是小明在探究“影响滑动摩擦力大小因素”时设计的实验方案。以下说法正确的是（ ）

A. 通过甲、乙对比，可探究压力大小对滑动摩擦力大小的影响

B. 通过甲、丁对比，可探究接触面积的大小对滑动摩擦力大小的影响

C. 通过乙、丙对比，可探究压力大小对滑动摩擦力大小的影响

D. 通过乙、丁对比，可探究接触面的粗糙程度对滑动摩擦力大小的影响

【答案】A.

【解析】探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关，应采用控制变量法。

A．甲、乙两图中，接触面的粗糙程度相同，压力大小不同，可以探究压力大小对滑动摩擦力大小的影响，故A正确；

B. 甲、丁两图中，压力大小相同，接触面的粗糙程度不同，接触面积大小不同，存在两个变量，所以无法探究接触面积的大小对滑动摩擦力大小的影响，故B错误；

C. 乙、丙两图中，压力大小不同，接触面的粗糙程度不同，存在两个变量，所以不能探究压力大小对滑动摩擦力大小的影响，故C错误；

D. 乙、丁两图中，压力大小不同，接触面的粗糙程度不同，接触面积大小不同，存在三个变量，所以不能可探究接触面的粗糙程度对滑动摩擦力大小的影响，故D错误。

故A正确。

7．小京在探究影响滑动摩擦力大小的因素时，用弹簧测力计水平拉动木块沿水平木板做匀速直线运动，如图甲所示：将铁块放在木块上，再次用弹簧测力计水平拉动木块，使木块和铁块沿同一水平木板做匀速直线运动，如图乙所示。下列说法正确的是（　　）

A. 图甲所示实验中，弹簧测力计的示数小于滑动摩擦力的大小

B. 图乙所示实验中，木板受到的压力等于木块受到的重力

C. 甲、乙两次实验，探究的是滑动摩擦力的大小与压力是否有关

D. 甲、乙两次实验，探究的是滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度是否有关

【答案】C.

【解析】A．图甲所示实验中，弹簧测力计拉动木块做匀速直线运动，木块处于平衡状态，由二力平衡条件可知，弹簧测力计的示数等于滑动摩擦力的大小，故A错误；

B．图乙所示实验中，将铁块放在木块上，木板受到的压力等于木块的重力和铁块的重力之和，故B错误；

CD．将铁块放在木块上，增大了木块对木板的压力，因为木块与木板间的接触面粗糙程度不变，所以探究的是滑动摩擦力的大小与压力是否有关，故C正确，D错误。

所以选C.

8. 如图所示，质量为0.5千克的物体受到一个大小为10牛，方向水平向左的力F后，静止在竖直墙面上。求：

（1）物体所受重力的大小。

（2）物体所受的摩擦力大小及方向。

【答案】（1）4.9N；（2）4.9N，竖直向上.

【解析】（1）物体所受重力大小：G=mg=0.5kg×9.8N/kg=4.9N

（2）因物体静止，所以在竖直方向上受到的重力与静摩擦力是一对平衡力，则静摩擦力大小f=F=4.9N，方向与重力的方向相反，即竖直向上。

9. 小奇用木板、棉布、木块、砝码和弹簧测力计探究影响滑动摩擦力大小因素。

（1）如图所示的三次实验中，用弹簧测力计拉动木块沿水平方向做____运动，此时弹簧测力计对木块的拉力___（填“大于”“小于”或“等于”）木块受到的摩擦力。丙实验中砝码受到的摩擦力为____N。

（2）①对比甲、乙实验可知：压力一定，接触面越粗糙，滑动摩擦力越_____。

        ②对比______实验可知：接触面粗糙程度一定，压力越大，滑动摩擦力越大。雪后由于路面湿滑，为避免学生滑倒，学校工作人员在校门口撒上沙子。这一事例可用结论_____（填“①”或“②”）来解释。

【答案】（1）匀速直线，等于，0；（2）①大，②甲、丙，①.

【解析】（1）用弹簧测力计拉动木块沿水平方向做匀速直线运动，测力计对木块的拉力与木块受到的摩擦力是一对平衡力，大小相等。实验中砝码与木块相对静止，没有相对运动或相对运动的趋势，所受摩擦力为0。

（2）①对比甲、乙实验，说明压力一定，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。

②甲、丙实验，接触面的粗糙程度相同，丙中物体对接触面的压力大，弹簧测力计的示数大，说明接触面粗糙程度一定，压力越大，滑动摩擦力越大。

在雪地上撒沙子，是通过增大接触面粗糙程度的方式来增大摩擦，这一事例可用结论①解释。

10．如图甲是探究“影响滑动摩擦力大小的因素”的实验装置，实验所用的长木板，一面比较光滑，另一面比较粗糙．同学们根据猜想进行了实验，得出数据如下表所示．

（1）实验时，用弹簧测力计水平拉动木块，使它沿长木板做匀速直线运动，根据_______的知识可知，弹簧测力计的示数与滑动摩擦力的大小相等．

（2）由实验序号______可以探究滑动摩擦力的大小是否和接触面所受的压力有关．

（3）由实验序号②③可得到的结论是：滑动摩擦力的大小和接触面的______有关．

（4）同学们在老师的指导下对实验装置进行了改进，用如图所示的方式测量滑动摩擦力发现效果更好．图乙实验中_____（选填“一定”或“不一定”）要匀速拉动长木板．

（5）根据你在本实验中的收获，请写出一种避免汽车在冰雪路面上行驶时出现打滑现象的具体做法

__________________。

【答案】（1）二力平衡；（2）①②；（3）粗糙程度；（4）不一定；（5）见下。

【解析】（1）木块在长木板上做匀速直线运动，在水平方向上受到拉力和滑动摩擦力平衡，此时弹簧测力计的示数与滑动摩擦力的大小相等。

（2）实验序号①②粗糙程度相同，压力不同，可以探究滑动摩擦力的大小是否和接触面所受的压力有关．

（3）由实验序号②③可知，压力相等，接触面的粗糙程度不同，摩擦力大小不同，得到的结论是：

滑动摩擦力的大小和接触面的粗糙程度有关．

（5）避免汽车在冰雪路面上行驶时打滑，需要增大摩擦。在路面上撒炉渣，在路面上撒盐加速雪的融化，安装防滑链，在车上放重物等等。

【课后反思】本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？