8年级下册北师大版物理 第七章 第六节 学生实验:探究——摩擦力的大小与什么有关第2课时 逐字稿-3,970字

  师:同学们好,上节课我们学习了滑动摩擦力。通过上节课,我们知道产生滑动摩擦力必须满足四个条件:两个物体相互接触、物体间存在压力、接触面不光滑、物体发生相对运动,这四个条件缺一不可。如果题目中出现“光滑”二字,就代表无滑动摩擦力。滑动摩擦力的方向与研究对象相对运动的方向相反。通过实验我们还知道,滑动摩擦力的大小只与压力大小和接触面的粗糙程度这两个因素有关,与其他因素无关。这里要特别提醒同学们,摩擦力既可以是阻力,也可以是动力。滑动摩擦力的大小与物体的接触面积大小、物体的运动状态均无关。

  生活中的摩擦现象很多,难道只有滑动摩擦力这一种吗?大家看老师手里的矿泉水瓶,矿泉水瓶与老师的手相对静止,那手和矿泉水瓶之间有摩擦力吗?我们对矿泉水瓶进行受力分析,矿泉水瓶受重力作用,有向下运动的趋势,但它静止,所以一定受到一个与重力大小相等、方向相反的力。在物理中,我们把两个相对静止的物体之间产生的摩擦力叫做静摩擦力。像静止在手中的矿泉水瓶,手和矿泉水瓶之间就存在静摩擦力。

  再看右下方这幅图,冰鞋我们都不陌生,冰鞋在地面上滚动时,冰鞋与地面之间有摩擦力吗?我们知道滚动的旱冰鞋最终会静止,所以旱冰鞋在滚动过程中一定受到一个阻力。在物理中,把一个物体在另一个物体上滚动时产生的摩擦力叫做滚动摩擦力。像旱冰鞋与地面之间存在的就是滚动摩擦力。

  为了让大家更好地理解静摩擦力,下面我们通过对几种情况进行受力分析,来明确静摩擦力的作用点、大小和方向。分别是在拉力作用下静止在水平面上的物体、在压力作用下静止在竖直面上的物体、静止在斜面上的物体。

  首先,静摩擦力的作用点和滑动摩擦力的作用点一样,都在物体的接触面上。但实际分析物体受力时,一般把力的作用点画在物体重心上,这样便于分析。

  我们先分析静止在水平面上的物体受力情况。物体受到重力和水平面对它向上的支持力,这两个力在竖直方向上是一对平衡力,合力为零。在拉力作用下,物体有向右运动的趋势,但处于静止状态,所以它一定受到一个与拉力大小相等、方向相反的力,即静摩擦力。静摩擦力的方向与物体相对运动趋势方向相反,因为物体在拉力作用下有向右运动趋势,所以受到向左的静摩擦力。又因为物体静止,水平方向上拉力和静摩擦力是一对平衡力,所以静摩擦力等于拉力。

  接着分析在竖直面上静止的物体受力情况。物体受到水平向左的压力,竖直面对物体有水平向右的支持力,在水平方向上合力为零。在竖直方向上,物体受重力,在重力作用下有向下运动的趋势,但保持静止,所以受到一个与重力大小相等、方向相反的静摩擦力。因为物体静止是平衡状态,重力和摩擦力是一对平衡力,所以静摩擦力方向与重力方向相反,也就是与相对运动趋势方向相反,静摩擦力大小等于物体所受重力。

  然后分析静止在斜面上的物体受力情况。物体受到重力和斜面对它斜向上的支持力,在这两个力作用下,物体有沿斜面向下运动的趋势,但保持静止,所以受到一个与相对运动趋势方向相反的静摩擦力,即静摩擦力方向平行于斜面向上。静摩擦力的作用点在接触面上,方向与相对运动趋势方向相反,大小可通过二力平衡分析得出。

  下面请同学们思考两个问题:当拉力增大时,物体依然静止,静摩擦力会如何变化?当压力增大时,物体依然静止,静摩擦力又会如何变化?给大家两分钟时间思考。

  好,时间到,我们来看这两幅图的受力分析。静止在水平面上的物体处于平衡状态,竖直方向合力为零,所以水平面对物体的支持力大小等于物体所受重力。在水平方向上物体也处于静止,即平衡状态,那么静摩擦力与拉力是一对平衡力。只要物体静止,静摩擦力与拉力就一定是一对平衡力,所以当拉力增大时,静摩擦力也随之增大。

  再看在竖直方向上静止的物体受力分析。物体静止,处于平衡状态,受到两对平衡力。在水平方向上,压力和支持力是一对平衡力,所以竖直面对物体的支持力大小等于物体所受压力。在竖直方向上,重力和静摩擦力是一对平衡力,所以静摩擦力等于物体所受重力。只要物体静止,重力和静摩擦力就是一对平衡力,所以当压力增大时,支持力增大,但在竖直方向上,静摩擦力和重力始终是一对平衡力,静摩擦力大小不变。大家听懂了吗?

  那么滚动摩擦力和滑动摩擦力大小有怎样的关系呢?我们通过一个实验简单验证一下。老师手里有一个带轮子的小车,小车上方放四块金属块,用弹簧测力计缓慢拉动小车,请同学们观察实验现象。我们发现此时小车受到的滚动摩擦力不到0.1牛。我们把小车倒置,将金属块放在小车底部,再次缓慢拉动小车,发现小车受到的滑动摩擦力远远大于滚动摩擦力。通过这个实验可知,当其他条件相同时,滚动摩擦力远远小于滑动摩擦力。大家听懂了吗?

  在生活中,摩擦力无处不在。如果世界上没有摩擦力会怎样呢?同学们思考一下,如果没有摩擦力,人无法正常行走,只能原地打滑,此时的摩擦力对我们来说就是有益摩擦。如果没有摩擦力,我们握不住杯子,杯子会直接掉到地上,此时的摩擦力对我们也是有益摩擦。而机械设备上的轴承,一段时间后会磨损,导致机械设备寿命减少,这个摩擦对我们来说就是有害摩擦。所以我们要利用物理知识,通过科学方法增大有益摩擦,减小有害摩擦。下面我们来分析如何增大和减小摩擦力。

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