摩擦力
再做演示實驗,在剛才的大木塊上再放一塊小木塊,發現要掛140g的砝碼,才能使物塊維持勻速運動。這又說明滑動摩擦力的變化遵循什么規律?
教師講解:這說明了滑動摩擦力的大小跟兩物體間的正壓力n成正比。
演示實驗,將木塊依次放在玻璃上,木板上和毛巾上,用測力計拉木塊,使木塊勻速運動,觀察測力計的示數,發現三種情況下,測力計示數由小到大,說明物體接觸面越粗糙,摩擦力越大。
結論:滑動摩擦力的大小與摩擦面的材料和光滑程度有關,與相互之間的壓力(彈力)成正比,可以寫為f=μn μ是動摩擦因數,因摩擦面的材料和光滑程度決定。動摩擦因數是無單位的,它表示摩擦力跟正壓力之比。
滑動摩擦力的方向,總是沿接觸面切線方向,且跟物體的相對滑動方向相反。
3.學生分組實驗
教師指導一組學生實驗,其他各組同時操作:用測力計沿水平方向拉住物塊,開始用較小的力拉,記下測力計讀數;慢慢增加拉力,再記下測力計讀數;繼續增加拉力,使物塊剛好開始滑動,記下測力計讀數;然后保持物塊勻速運動,記下測力計讀數。
用投影儀打出投影片,讓學生填下表:
問題:你是根據什么原理來確定摩擦力的大小和方向的?
用投影儀打出投影片中的五種情況,組織學生討論木板對木塊a有沒有摩擦力?
討論答案:
圖1 物塊a與木板接觸,但物塊a與木板沒有相對運動趨勢,因此木板對物塊a沒有靜摩擦力。
圖2 物塊a與木板接觸,a在重力的作用下相對木板有向下運動的趨勢,因此木板對a有向上的靜摩擦力。加大力f時,靜摩擦力不變,f靜大小等于重力mg。
圖3 物塊a與木板接觸,a由于受到重力的作用,有沿木板向下滑的趨勢,因此木板對a有沿斜面向上的靜摩擦力。
圖4 物塊a與木板接觸,沿木板向下勻速滑動,與木板有相對運動,因此木板對a有沿著斜面向上的滑動摩擦力。f滑大小等于重力的沿斜面向下的分力。
圖5 物塊a相對于木板有向右運動的趨勢,但a不與木板接觸,因此木板對a沒有靜摩擦力。當然b對a有水平向左的靜摩擦力。
(三)課堂小結
1.摩擦力產生的條件:有接觸面,不光滑,有壓力,有相對運動或相對運動趨勢。有相對運動時產生滑動摩擦力;有相對運動趨勢時產生靜摩擦力。
2.摩擦力的方向與相對運動或相對運動趨勢方向相反,不一定和物體的運動方向相反,不一定是阻力。
3.滑動摩擦力可由公式f滑=μn計算,或由物體平衡計算。
4.靜摩擦力不是定值,有一個范圍,即0~fm,由物體運動和其他受力情況決定。
(四)作業與思考
習題:
圖6中物塊a重10n,a和桌面間的動摩擦因數μ=0.25,當懸掛物b重3n時,開始沿桌面滑動。求:(1)b物體重1n時a與桌面間的摩擦力多大?(2)b物體重6n時,a與桌面的摩擦力多大?(3)當a物體上再加上重10n的c物體,b物體重6n時,a與桌面的摩擦力多大?
思考題:
1.請舉一二個生活中的例子,來說明靜摩擦力為動力。
2.人在爬繩的過程中,手受到什么摩擦力?方向怎樣?摩擦力的方向跟人體運動的方向是一致還是相反?
(五)板書
1.靜摩擦力
靜摩擦力產生的條件:相互接觸的物體間有相對運動的趨勢,而又保持相對靜止狀態。靜摩擦力的方向:跟接觸面相切,跟相對運動趨勢的方向相反。
靜摩擦力的大小:0~fm