[生]增大摩擦时可以增加接触面的粗糙程度和压力,减小摩擦时可以减小压力或使接触面更光滑,因此,我认为摩擦力的大小应该和压力和接触面的粗糙程度有关.
[生]我认为摩擦力的大小还和接触面的大小有关系.
[生]我觉得摩擦力的大小还可能与拉动物体运动的速度大小有关系.
[师]对于摩擦力的大小,同学们大致作出了四种猜想,你的猜想到底对不对?
2.[探究]摩擦力的大小与什么因素有关?
[师]我们把同学们的四种猜想分成四个研究课题,各小组自由选取其中之
一,探索之后每个课题组推选一名代表进行研究结果的交流和答辩.
[师]实验前请同学们注意下面的问题.
[投影]
(1)怎样测量摩擦力?
(2)你计划采取什么方法来研究自己选择的课题?
[生]摩擦力不能直接测量出来.根据二力平衡的知识,用弹簧测力计匀速拉动木块,使它沿长木板滑动,此时在水平方向上的拉力和摩擦力是一对平衡力.弹簧测力计拉力的大小等于摩擦力,从弹簧测力计的示数就可知摩擦力的大小.
[师]哪位同学可以演示操作,并说明操作技巧?
[生](演示并解释)拉动木块时,木块必须做匀速直线运动,保持弹簧秤的指针不动,这时拉力等于摩擦力.
[师]第二个问题,大家讨论.
[生]我们猜想影响摩擦力大小的因素有多个,因此,在研究影响摩擦力大小的某一个因素时,要控制其他因素不变,即用“控制变量法”.
[师]请同学们根据自己选择的课题设计实验及实验数据表格,完成实验后,写出探究报告和其他组的同学交流.
(学生分组实验、教师巡视指导、参与同学们的活动)
课题一:研究摩擦力的大小和接触面粗糙程度的关系
[投影](展示)探究报告
演示并讲解:首先,在光滑的长木板.上匀速拉动木块,记下测力计的示数,然后分别将棉布和毛巾铺在木板上,再在棉布和毛巾上分别匀速拉动木块,记下两次测力计的示数,填入数据表格中.分析数据,我们可以得出的结论是:接触面越粗糙,木块受到的摩擦力越大.
[师]其他课题组的同学有什么问题可以提问?
[生]问:实验过程中,你们如何控制其他变量不变呢?
[生]答:在实验过程中,我们始终使用同一个木块的同一个面作接触面,用相同的速度拉动木块,保证了压力、接触面积等因素不变.
课题二:研究摩擦力的大小与压力的关系
[投影]探究报告
演示并讲解:在木板上匀速拉动木块,当压力是3 N时,测出的摩擦力是0.8 N,然后在木块上加一个砝码,压力是4 N时,测出的摩擦力是1.1 N.再在木块上加2个砝码,压力是5 N时,测出的摩擦力是1.4 N.分析这组数据后我们得出的结论是:接触面的粗糙程度不变时,压力越大,摩擦力越大.
[师]其他课题组同学提问题.
[生]问:为什么在木块上加砝码可以改变压力?压力的大小是如何知道的?
[生]答:因为木块是在水平面上运动的,所以物体对支撑面的压力就等于物体的重力,因此改变物体的重力就改变了物体对支撑面的压力,用弹簧测力计分别测出木块、木块和一个砝码、木块和两个砝码的重力,也就测出了压力.
课题三:研究接触面的大小与摩擦力大小的关系
[投影]探究报告
演示并解释:我们将同一个长方体木块分别平放、侧放、立放在同一块木板上,匀速拉动木块,测出的摩擦力的大小基本相同.我们的结论是:在接触面和压力一定的情况下,摩擦力的大小与接触面的面积无关.
注意:“摩擦力的大小与接触面的大小无关”是在“正压力一定”的情况下说的.研究结果表明两物体相接触挤压时,实际接触部分的面积越大,其摩擦力也越大.而两者的实际接触面积只跟正压力的大小有关,跟它们的表面接触面积无关.在物体的材料性质和表面粗糙程度不变的情况下,正压力越大,实际接触面积也越大.滑动摩擦力也越大.正压力相同时,改变物体间表面的接触面积,如将一块砖从竖放改为平放,由于正压力没有改变,并没有改变实际接触面积,故摩擦力保持不变.如一块砖变成了半块砖,则正压力改变了,实际接触面也变了,那么滑动摩擦力也变了.
说明:对于摩擦力大小与物体运动速度的关系,由于要求物体匀速运动.又要用不同的速度拉动,实验难度大.实验效果很难观察,不易得出正确的结论,因此教学中可模糊化处理或放在课外探究.
[师]我们将各个课题小组的结论归纳一下,能得到什么结论?同学们讨论.
[生]我们得到的结论是:摩擦力的大小跟作用在物体表面的压力和接触面的粗糙程度有关,在压力一定的情况下,接触面越粗糙,摩擦力越大;在接触面粗糙程度相同的情况下,压力越大,摩擦力越大.
[师]归纳得很好,同学们再一起回忆一下在探究的过程中我们运用了哪些研究问题的方法.
[生]“控制变量法”和“转换法”.
[师]“控制变量法”同学们已经很熟悉了,哪位同学能进一步说明哪些地方用了“转换法”?
[生]实验中有两个地方用到了“转换法”.通过测拉力来测摩擦力,还有通过测物体的重力来测压力.
[师]通过探究实验,同学们不仅验证了自己的猜想,还学会了研究问题的方法.现在同学们一起来解决一个实际问题.
3.增大有益摩擦和减小有害摩擦
[师]还是老师的这块海绵,想要减小它在运动过程中的摩擦,你有什么办法吗?
[生]可以在桌面上铺上一块玻璃板,减小接触面的粗糙程度.
[生]在海绵和桌面间放几枝圆铅笔,让海绵在铅笔上滚动.
[师]这位同学说的是让滚动来代替滑动.能减小摩擦吗?同学们试试.
[生]同一个木块,在桌面上滑动时的摩擦力是1.2N,滚动时的摩擦力是0.3N,说明用滚动代替滑动能减小摩擦.
[师]同学们还有其他的可以减小摩擦的方法吗?
[生]还可以用使接触面分离的方法来减小摩擦,比如磁悬浮列车. [生]还有气垫船,也可以加润滑油.
[师]同学们列举出了这么多减小摩擦的方法,也一定知道更多的增大摩擦的方法.请同学们课后阅读“科学世界”,了解更多的摩擦的利用和防止的办法.现在请同学们回顾这节课哪些知识给你留下了深刻的印象.
三、小结
1.摩擦力的概念.
2.影响摩擦力大小的因素.
3.增大有益摩擦,减小有害摩擦的方法.
4.“控制变量法”“转换法”.
四、动手动脑学物理
请同学们尽可能多地列举生活中应用摩擦的例子,说明哪些做法是为了增大摩擦,哪些做法是为了减小摩擦,分别运用了增大摩擦或减小摩擦的哪种做法.
五、板书设计
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