第一节 力
教学目标
(一)知识目标
1、知道力是物体间的相互作用,力不能脱离物体而存在,在具体问题中能找出施力物体和受力物体。
2、知道力有大小和方向,在具体问题中能画出力的图示和力的示意图。
3、知道力的作用效果,知道力的名称可按力的性质和力的作用效果来命名。
(二)能力目标:
通过具体的例子,要求学生初步熟悉物体受力分析(能够根据力的性质进行受力分析)
教学重点:力的概念
教学难点:力的图示
教学用具: 磁铁、铁钉、弹簧秤、钩码、三角板(教师用)
教学步骤
一、导入新课
同学们,平常我们在日常生活当中遇到的力的现象相当多,打过篮球吗?提过水吗?举过哑铃吗?帮人推过车吗?……都干过,这些事情通俗的话就是出点力(气),可在物理学里力是一个什么概念?产生力的条件又是什么?本堂课我们就一起学习有关力的概念
板书:第一节 力
二、新课教学
1、力是物体间的相互作用
(1)学生实验:①磁铁吸引铁钉
②用手拉弹簧秤的挂钩
引导回答出:磁铁对铁钉施加了力,同时,铁钉也在吸引磁铁;用手拉弹簧时,手也被弹簧所拉。
(2)事例分析
施力物体 | 作 用 | 受力物体 |
脚 | 踢 | 球 |
手 | 提 | 水 |
汽锤 | 锻打 | 工件 |
机车 | 牵引 | 列车 |
引导学生回答:只要有力发生,就一定有施力物体和受力物体;施力物体同时也是受力物体。
板书:力是物体间的相互作用。
(3)强调:一个孤立的物体不会存在力,力不能脱离开施力物体和受力物体而独立存在。在研究一个物体受力时,不一定指明施力物体,但施力物体一定存在且能找到。
(4)巩固训练(出示小黑板)
找出下列带“·”的物体所受的力,指出各力的施力物体和受力物体
A 木块飘浮在水面上
B 手里托着一本书
2、力的大小和方向
实验:(1)在弹簧的弹性限度以内轻轻地拉一下弹簧的挂钩,测一下拉力的大小。
(2)测钩码的重力的大小
引导得出:力的大小可用弹簧秤测量,力的单位是牛顿,简称牛,用符号N表示。
提问:在初中学习过浸在液体中的物体受浮力的作用,浮力的方向是什么方向?
学生回答:竖直向上
老师归纳:所以力是既有大小又有方向的物理量。
板书:力具有大小和方向,方向由具体的作用去定。
3、力的图示
提问:力的三要素是什么?力的作用效果是什么?
引导回答:力的三要素是力的大小、方向、作用点,其作用效果是改变物体的运动状态和使物体发生形变。
教师总结归纳引入:力的三要素决定力的作用效果,在物理学中可以形象准确地表示出力的三要素,方法:就是力的图示。
(1)教师板演:小车在水平方向受到向右的100N的力F,如何表示这个力呢?
首先选一标度(比如1cm长表示20N的大小)。
其次,从力的作用点向右画一根带箭头的线段,线段的长度要是标度的5倍,表示100N,箭头表示力的方向。
学生:根据过程总结什么是力的图示。
板书:力的图示就是用一根带箭头的线段来表示力。
(2)力的示意图。
在分析物体的受力情况时,只需要在图中画出力的方向,不画大小,表示物体在这个方向上受到了力。
|
作出A受到一个与水平面成300角的斜向右上方500N的拉力力的图示。
说明:对“力的图示”与“力的示意图”要求的差别
4、力的种类:
提问:同学总结一下学过什么名称的力
学生答:拉力、支持力、压力、重力、动力、阻力……
教师分析:象拉力、支持力、压力、动力、阻力一听名称,同学够知道力的作用形式及效果,这是根据力的作用效果来分类的。但这些力产生的条件及性质不一定是一样的。比如:象重力、拉力是不同性质的力,但都可以作为动力或阻力;而性质相同的力,又可产生不同的效果。比如支持力、压力是同种性质的力,产生的效果却不同。所以力的分类按效果和性质来分。
板书:力的分类
按性质分:重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力等。
按效果分:拉力、压力、支持力、浮力、动力、阻力等。
三、小结
(1)力是物体间的相互作用
(2)力的图示和步骤
(3)能从效果和性质两方面区分力。
以上内容就是今天这节课我们要掌握的基本内容,我们下节课就分别学习按性质分类的三种常见力产生的条件及大小、方向的确定。
四、作业
1、P5 练习一(1)(2)
第二节 重力
教学目标:
一、知识目标
1、知道重力是由于物体受到地球的吸引而产生的。
2、知道重力的大小和方向。会用公式G=mg(g=9.8N/kg)计算重力。
3、知道用悬绳挂着的静止物体、用静止的水平支持物支持的物体,对竖直悬绳的拉力或对水平支持物的压力,大小等于物体受到的重力。
4、知道重心的概念以及均匀物体中心的位置。
二、能力目标
1、让学生自己动手,找不规则薄板的中心培养学生自己动手的能力。
2、通过“重心”的概念,让学生知道等效代替是研究物理学的一种方法。
三、德育目标:
通过课本内容的完成,让学生自己动手、动脑、观察、教育学生在日常生活当中多观察、多分析、看问题不要片面。
教学重点:
1、重力的大小和方向;
2、G=mg中,g值因在地球的不同纬度而不同。
教学难点:
1、“重心”概念的理解
2、“重心”不一定在物体上的理解。
教学用具:
弹簧秤、钩码(二人一组)质地均匀的不规则薄板、细绳(学生准备)、木圆环、直角三角尺(教师用)重锤线(演示用)
教学步骤:
一、导入新课
日常生活中我们跳起来,总会落回地面,扔出去的东西,也都要落回地面,悬挂物体的绳子静止时总会指向地面,这都是因为在地面附近的物体都要受到重力的作用。下面我们来探讨有关重力的知识。
板书: 第二节 重力
二、新课教学
1.重力是怎样产生的?
学生在预习后回答:地球上的一切物体都要受到地球的吸引,所以人跳起来总会落在地上,扔出去的东西总要落回地面。重力是由于地球对物体的吸引而使物体受到的力。
提问:有的同学说物体的重力就是地球的吸引力,到底是不是呢?
学生猜疑:有的说是,有的说不是。
教师释疑:严格地说,重力并不是地球的吸引力,而是吸引力的一个分力,以后才会学到这些知识,现在知道就行了。所以说重力是由于地球的吸引而使物体受到的力,而不能说地球的吸引力就是物体的重力。由于两者相差很小,通常可以用重力代替吸引力的。
提问:物体所受到的重力的施力物体是谁?
学生:是地球。
强调:物体只要在引力范围内,就会受到重力的作用。
2、重力的方向和大小[可以通过提问力三要素而导出重力方向大小及重心的研究]
(1)重力方向:(分析以下两个现象)
A、重锤线的方向总是竖直向下
B、从静止释放的小石块总是竖直下落,
归纳:重力的方向竖直向下。
强调:竖直向下不能说成垂直向下,竖直向下指的是与水平地面相垂直,不能笼统指垂直方向。
(2)重力大小:
提问:重力的大小可以用弹簧秤来测量,为什么?
学生会从二力平衡角度回答:物体静止时对弹簧秤的拉力或对水平面压力的大小等于其重力。
提问:根据初中知识回答,物体质量m与重力G的关系?
学生马上得到:G与m成正比。
板书:重力大小与物体质量关系: G=mg(g=9.8N/kg)
强调:g值在地球的不同位置取值不同,同学阅读课本内容可知,赤道上g值最小,而两极g值最大。一般的处理方法:在地面附近不太大的范围内,可认为g值是恒定的。
(3)巩固训练:
A、如图:已知小球、物块的质量均为m,悬绳对小球的拉力 N。物块对地面的压力(两者均处于静止状态)是 N。如果说悬绳的拉力等于重力,物块对地面的压力等于重力,这种说法对吗?
B、物体静止在水平桌面上,物体对水平桌面的压力( b、d )
(a)、就是物体的重力
(b)、大小等于物体的重力
(c)、这压力是由于地球的吸引产生的
(d)、这压力是竖直向下的。
C、物体静止在斜面上,物体所受重力的方向如图所示,这个表示对吗?
师生共评得到:
A:只要在静止状态下,物体对竖直悬绳物体对水平支持物才有上述关系。
B、力是矢量,既有大小又有方向。上面说法不对,只能说拉力(或压力)的大小等于重力的大小。
3、重心:
通俗点讲,重心就是重力的作用点。就是在研究问题时,从效果上看,可以认为物体各部分受到的重力作用集中于一点,这一点就叫物体的重心。
我们把物体的全部质量压缩成一点将不影响研究结果,这就是物理学的一种等效代替的思想。
(1)质量分布均匀的物体的重心,跟物体的形状有关。
(2)质量分布均匀的形状不规则的薄板的重心可用悬挂法找到。
教师演示:木圆环,直角三角尺的重心。
具体过程:先用悬挂法确定重心之后,在板上固定一条细线ab,让ab穿过重心c点,再在其重心c处拴上细绳提拉,验证薄板可以水平平衡。
归纳:物体的重心可在物体之上,也木在物体之外。
(3)质量分布不均匀的物体,重心的位置即跟形状有关,也与质量分布有关。
比如:往高处叠放东西,重心不断随高度而上移。
三、小结
1、用小黑板出示小结内容
(1)重力产生的条件以及重力与引力的区别
(2)G=mg,g值在不同位置数值上略有差别,通常不特别说明的话,g=9.8N/kg
(3)重心的确定
四、作业
课本P5、练习一 3、4
第三节 弹力
教学目标
一、知识目标
1 了解形变的概念,了解弹力是物体发生形变时产生的。
2 能够正确判断弹力的有无和弹力的方向,正确画出物体受到的弹力。
二、能力目标
1 培养学生的想象能力
2 通过课本显示微小形变,培养学生动手能力。
重点、难点
1弹力是在物体发生形变后产生的,了解弹力产生的原因、方向的判断是本节教学的重点。
2弹力的有无和弹力方向的判断是教学中学生较难掌握的知识,在教学中应加以注意。
教 具棉线、泡沫塑料 、木板、弹簧、木块、激光器、平面镜等。
教学过程
一、引入新课
前边我们研究了重力的特点,这一节课我们一起研究力学中的第二种力——————弹力。
二、 新课讲授
先来看几个小实验。用手拉压弹簧、用力压刻度尺 ,它们的形状都发生了变化。
(1)形变:物体的形状或体积的改变叫做形变。形变的原因是物体受到了外力。
(2)形变的种类:拉伸形变(或压缩形变);弯曲形变;扭转形变。
引导学生观察P6图1-7甲、乙,图1-8所示的演示实验。
由以上实验可以看出:发生形变的物体(弹簧),由于要恢复原状,对跟它接触的物体(小车、圆木)会产生力的作用——弹力。
(3)弹力:发生形变的物体,由于要恢复原状,对跟它接触的物体会产生力的作用,这个力叫做弹力。
演示:木块压在泡沫塑料上,泡沫塑料形变后对木块产生弹力作用。
一个物体对另一个物体要有弹力作用,两个物体必须有接触;弹力是由于物体发生形变而引起的,若物体没有发生形变,就无需恢复,也就不会产生弹力,因此,弹力的产生是有条件的。
(4)弹力产生的条件:接触;发生形变。
提问:泡沫塑料发生形变,对木块有弹力作用,它对泡沫塑料是否有弹力作用呢?木块是否发生形变?
木块也发生了形变,只是很微小,我们用肉眼观察不到而已,所以木块对泡沫塑料也有弹力作用。
实验P6图1—10
桌面上放激光器、两个平面镜,激光通过两个平面镜反射后照到墙上。当用手压桌子时。
手指发生形变,产生一个对桌面的弹力(通常叫压力)
墙上的光点发生移动,这说明桌面发生了形变,产生一个对手指的弹力(通常叫支持力)
【例1】把书放在桌面上,书压桌面,书和桌面都有微小的变形。书要恢复原状,对桌面有一个向下的弹力(压力)。桌面恢复原状有一个向上的弹力(支持力)。
一般情况:凡是支持物对物体的支持力,都是支持物因发生形变而对物体产生的弹力 ;支持力的方向总是垂直于支持面并指向被支持的物体。
【例2】用绳吊重物,绳对重物是否有弹力?物体受重力和绳的拉力。物拉绳,绳拉重物,重物和绳都有极微小的形变。发生形变的绳要恢复原形,对重物产生向上的弹力(拉力)。发生形变的重物要原状,对绳产生向下的弹力(拉力)。
一般情况:凡是一根线(或绳)对物体的拉力,都是这根线(或绳)因为 发生形变而对物体产生的弹力;拉力的方向总是指向线收缩的方向。
(5)弹力的方向:轻绳(线)的弹力方向沿绳(线)收伸缩方向
面面接触(或点面接触)物体间的弹力垂直于切面并指向受力物体。
【例3】画出下列物体受到的弹力。
应注意第3张图中斜面与球间无弹力,可采用把斜面移开的方法看物体的平衡是否被破坏来判断。
(6)弹力的大小:[阅读课本P6并回答弹力的大小与哪些因素有关?]
跟物体发生的形变有关,跟形变物体的弹性有关。
选学:胡克定律
演示实验:探索弹力和弹簧伸长的关系?
甲弹簧(原长: )
1 | 2 | 3 | |
弹力大小(N) | |||
弹簧长度(m) | |||
弹簧伸长量(m) |
乙弹簧(原长: )
1 | 2 | 3 | |
弹力大小(N) | |||
弹簧长度(m) | |||
弹簧伸长量(m) |
结论:弹簧弹力的大小与弹簧的伸长量成正比
思考:弹簧被压缩时,弹簧弹力与弹簧的缩短量有什么关系呢?
胡克定律:在弹性限度内,弹簧弹力的大小f和弹簧的形变量x成正比
f=kx
【例4】一根弹簧的劲度系数是100N/m,伸长的长度为2cm时,弹簧的弹力有多大?另一根弹簧的劲度系数是2000N/m,缩短的长度为3cm时,弹簧的弹力有多大?
三、小结
1、弹力产生的条件
2、弹力方向的确定
四、作 业
P8练习二(3)(4)(5)
附:皇家学会的双眼和双手——胡克(http://www.pep.com.cn/200303/ca155591.htm)
罗伯特·胡克(Hooke Robert 1635-1703)是17世纪英国最杰出的科学家之一。他在力学、光学、天文学等诸多方面都有重大成就。他所设计和发明的科学仪器在当时是无与伦比的。他本人被誉为是英国皇家学会的“双眼和双手”。
1635年7月18日出生于英格兰南部威特岛的弗雷施瓦特。父亲是当地的教区牧师。胡克从小体弱多病,性格怪僻,不能按时上学。但他心灵手巧,喜欢动手做机械方面的玩具。例如,木制的钟表,能在水中开动的航模等。十岁时,胡克对机械学发生了强烈的兴趣,并为日后在实验物理学方面的发展打下了良好的基础。
1648年,胡克的父亲逝世后,家道中落。十三岁的胡克被送到伦敦一个油画匠家里当学徒,后来作过教堂唱诗班的领唱,还当过富豪的待从。在威斯特敏斯特学校校长的热心帮助下,胡克修完了中学课程。几乎在一个星期里,他贪婪地读完了欧几里德的《几何原本》前六卷,并马上把数学知识应用到机械设计中去。胡克做了十二种机械结构和三十种飞行方法的设计。1653年,胡克进入牛津大学里奥尔学院学习。在这里,他结识了一些颇有才华的科学界人士。这些人后来大都成为英国皇家学会的骨干。此时的胡克热心于参加医生和学者活动小组,并且显露出独特的实验才能。1655年,胡克被推荐给玻意耳当助手,在玻意耳的实验室工作。1663年,胡克获得了文学硕士学位,并且被选为皇家学会会员。1665年,胡克担任格列夏姆学院几何学、地质学教授,并从事天文观测工作。1666年伦敦大火后,他担任测量员以及伦敦市政检查官,参加了伦敦重建工作。1676年,胡克发表了著名的弹性定律。1677年至1683年就任英国皇家学会秘书并负责出版会刊。早在1663年,胡克就起草了皇家学会章程草案,规定学会的宗旨是“靠实验来改进有关自然界诸事物的知识,以及一切有关的艺术、制造、实用机械、发动机和新发明(不牵涉神学、形而上学、道德、政治、语法修辞或逻辑)”。胡克作为该学会的实验工作与日常事务操办人,在长达20多年的学会活动中,接触并深入到当时自然科学活跃的前沿领域,且均做出了自己的贡献。1703年3月3日,胡克逝世于伦敦,终年68岁。力学方面的探索与发现
胡克在力学方面贡献尤为卓著。他从1661年开始积极参加了皇家学会研究重力本质的专门委员会的活动。为了确定物体重力与地心距离的关系,他用一架精密天平放在威斯特敏斯特教堂的塔尖上,称量一块铁和一段很长的绳子的重量,然后将这块铁挂在绳子的末端再称,看是否因为铁块十分接近地面而改变重量,结果并无测出明显的改变。后来他又在旧圣保罗教堂重作了这一实验。1674年,胡克发表了《从观察角度证明地球周年运动的尝试》的论文,文中根据修正的惯性原理,从行星受力平衡观点出发,提出了行星运动的三条假设:1.一切天体都具有倾向其中心的吸引作用或重力,它不仅吸引其本身各部分,并且还吸引其作用范围内的其它天体;2.每一物体都保持平直、简单的运动而且继续沿直线前进,直到受到其它作用力影响,因而改变为圆、椭圆或其他曲线运动为止;3.受到吸引力作用的物体,越靠近吸引中心,其吸引力也越大。胡克在1679年给牛顿的信中正式提出了引力与距离平方成反比的观点,但他并没有将自己的引力思想如牛顿所作的那样用数学式子表示出来,并用太阳、地球、月亮、行星和地球上物体的运动实例来加以验证。因此,把发现万有引力定律的殊荣被牛顿独占,但胡克的某些想法对牛顿完成万有引力的研究是起着积极的启示作用的。弹性定律是胡克最重要的发现之一,也是力学最重要基本定律之一。在现代,仍然是物理学的重要基本理论。胡克的弹性定律指出:在弹性限度内,弹簧的弹力f和弹簧的长度x成正比,即f=-kx。k是物质的弹性系数,它由材料的性质所决定,负号表示弹簧所产生的弹力与其伸长(或压缩)的方向相反。为了证实这一定律,胡克还做了大量实验,制作了各种材料构成的各种形状的弹性体。他还进一步把弹性应用于实际问题。在宣布弹性定律的同时还进行了简谐运动的最早分析,证明了弹簧振动是等时的。由此,他把弹簧应用于钟表制造,取得了巨大成功。光学及其他方面的贡献
胡克还对光学问题进行过研究,也取得了杰出的成绩。胡克是光的波动学说的忠实支持者,他认为光的传播与水波的传播相似,并进一步提出了光波是横波的概念。他还研究过光的干涉现象。他观察和研究了肥皂水形成的薄膜和云母片的颜色,发现它们的颜色跟薄膜的厚度和云母的厚度有关,他说“当光落在一个透明薄膜上时,薄膜的前后两表面都要发生反射,从而共同产生薄膜颜色的效应”。1665年,胡克发表了《显微图集》一书,这是在他全部成就中最重要的一部著作,也是欧洲17世纪最主要的科学文献之一。他开始应用显微镜于生物研究,他将蜜蜂的刺、苍蝇的脚、鸟的羽毛、鱼鳞片以及跳蚤、蜘蛛、草麻等,用显微镜详细地予以考察比较。他观察到软木塞等物品的结缔组织,并使用“细孔”和“细胞”来说明,“细胞”(“cell”)一词从此被生物界直接采用。胡克的这一发现,引起了人们对细胞学的研究。现在知道,一切生物都是由无数的细胞所组成的。胡克对细胞学的发展作出了极大的贡献。胡克通过皇家学会还进行了许多有关化学燃烧理论、呼吸、地质、地震、海洋等方面的研究。他认为燃烧和人的呼吸相似。缺乏空气,灯会熄灭;用风箱将新鲜空气有规则地注入开有小孔的狗的肺部,还能使小狗的心脏维持跳动一个多小时,说明呼吸的作用是给动物供给新鲜空气。胡克在《地震讲义》和《关于地面经常发现贝壳和共它海栖动物残骸的原因》等论著中,强烈反对圣经中的神创论。他提出了地貌变化的思想,并且认为由于地貌变化引起了生物的变化,化石则是古动物的残骸,是地球演变史中的“纪念碑”,人们可以根据这些化石,认识地球的历史。胡克在进化论出现以前提出这些观点是可贵的。卓越的仪器制造家
胡克在仪器的制造和改进方面的特长,早在其作为玻意耳的助手时就显露出来。他协助玻意耳三次改进了真空泵。第三次改进后的抽气机已具有现代真空泵的雏形,其动力是靠司泵人用脚踏滑轮两边活塞上的蹬板来提供的。利用这一设备,玻意耳和胡克完成了气体的玻意耳定律实验。胡克改进的仪器有复式显微镜和用指针读数的轮式气压计等。他还建议用液体的凝固点及膨胀或收缩程度来作为温标刻度的根据。胡克曾经设计过一架大型的“气候钟”,用以测量和记录风力、风向、温度、压强、和湿度、降雨量等。在望远镜上他增加了目镜的叉丝、调节螺旋和光阑等。他在实验方面的创造性才能,对皇家学会初期开展的实验为基础的研究做出了巨大的贡献,被称为“皇家学会的台柱”。由于胡克和玻意耳对皇家学会起着积极的作用,因而人们称颂他们:“如果说玻意耳是皇家学会幕后的灵魂,那么胡克提供学会的就是双眼和双手了”。胡克热爱科学事业,并为此奉献了一生。他研究的面十分广泛,如建筑、化石、气象等,他都有所涉猎和贡献。但作为科学家的素养,胡克还缺少熟练雄厚的数学与逻辑推理功力作为进行研究和思维的武器,这样便不容易从理论和实践的结合上透彻地分析与解决问题。这也是胡克与牛顿相比的逊色之处。(中基网)
第四节 摩擦力
教学目标
一、知识目标
1、知道滑动摩擦力产生的条件,会判断滑动摩擦力的方向。
2、知道滑动摩擦力的大小跟什么有关,知道滑动摩擦力跟压力成正比。
3、知道静摩擦力产生的条件,会判决静摩擦力的方向,知道最大静摩擦力的概念。
教学重点:
1、滑动摩擦力产生的条件及规律,并会用F摩=μFμ解决具体问题
2、静摩擦力产生的条件及规律,正确理解最大静摩擦力的概念。
教学难点:
1、正压力FN的确定
2、静摩擦力的有无、大小的判定
教学用具:带绳的木块、铁块、弹簧秤、毛巾
课时计划:2节
教学步骤:
一、导入新课
同学们,在桌子上给文具盒一个初速度,文具盒最终会停下来,这说明什么问题?
生答:文具盒受到摩擦力作用
引入:那这个力是谁给的,在什么情况下产生这个力呢?它的大小和方向如何确定呢?本节课学习关于摩擦力的知识。
二、新课教学
1、滑动摩擦
滑动摩擦力:相互接触的两物体,一个物体在另一物体表面相对滑动时受到的阻碍它相对滑动的力。
演示实验:用弹簧秤拉着木块在桌面上缓慢运动,保证弹簧秤的示数不变。就可以维持木块匀速前进,这时物块和桌面间的滑动摩擦力是多大?方向如何?
再在木块上加一铁块,同样维持物块匀速前进。这时滑动摩擦力变了吗?说明什么道理?
引导学生回答:滑动摩擦力变大,说明滑动摩擦力的大小跟两物体之间的正压力有关,(为什么不讲与重力有关?——木块重力的施力物体是地球,受力物体是木块,而正压力的施力物是木块,受力物体是桌面)且正压力越大,滑动摩擦力越大。
更换实验条件,把木块放在毛巾上拉动,同样维持其匀速运动,观察弹簧秤的示数,发现比在桌面上的要大,说明什么问题?
引导学生回答:说明接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
老师归纳:经实验证明,滑动摩擦力的大小与相互之间的压力FN成正比,
关系式表达为
注意:μ是F与FN的比值,μ是动摩擦因数,由接触面的材料和粗糙程度决定,(与接触面积大小无关)是没有单位的。
指导学生阅读P9:“几种材料间的动摩擦因数”表
学生思考:滑动摩擦力产生在什么部位?滑动摩擦力的方向?
老师归纳: 滑动摩擦力的方向总是与接触面相切,且与相对运动方向相反。
【例题1】P9—例题
【例题2】分析物体A所受摩擦力方向。(V表示物体A的运动方向)
引导学生分析得出:“相对”是指相对接触的物体,而不能相对别的物体。
2、滚动摩擦:一个物体在另一个物体表面滚动时产生的摩擦。
提问:车轮、滚动轴承为什么都做成圆的?
引导学生答:因为滚动摩擦要比滑动摩擦小得多。
3、静摩擦:
提问:滑动摩擦力是一个物体在另一个物体表面上有相对滑动的时候发生的。互相接触的两个物体处于相对静止的时候,是不是也可以发生摩擦呢?
(1)教师演示:用力推讲桌。
①开始用很小的推力,推不动,分析讲桌受力情况。
②再用稍大的力推,还静止不动,分析受力情况
③继续增大推力,讲桌开始运动,分析受力情况。
分析:我们用不大的水平力在水平地板上推箱子,虽然箱子有相对地板运动的趋势,但箱子并没有动,就是因为箱子跟地板之间发生了摩擦。这个摩擦力和推力都作用在箱子上,它们的大小相等,方向相反,彼此平衡,因此箱子保持不动。这时发生的摩擦叫做静摩擦。
学生思考:静摩擦力产生的部位?静摩擦力的方向?
老师归纳:静摩擦力的方向总跟接触面相切,并且跟物体相对运动趋势的方向相反。
继续分析:逐渐增大推力,如果推力还不够大,箱子仍旧保持静止不动,所受静摩擦力跟推力仍旧平衡。可见静摩擦力随推力的增大而增大。但是静摩擦力的增大有一个限度,静摩擦力的最大值Fmax叫最大静摩擦力(最大静摩擦力就是物体刚开始运动时所需的最小推力)
老师归纳:两物体间实际发生的静摩擦力F在零和最大静摩擦力Fmax之间
0≤F≤Fmax
(2)静摩擦力的作用(学生举例)
拿在手中的东西不会滑落
把线织成布,用布缝衣服,也是靠纱线之间的静摩擦力的作用。
三、小结(师生共同完成)
1. 摩擦力产生的条件 1、接触面粗糙。
2、在接触面上有垂直作用的正压力
3、有相对运动或者有相对运动趋势
2.滑动摩擦力 大小
方向
3.静摩擦力 变力 0<F静≤Fmax
方向
四、作业:P11 练习三 2、3、4
《摩擦力》附:
●释疑解难(1课时)
1.摩擦力一定是阻力吗?
摩擦力既可以是阻力,也可以是动力.摩擦力总是与物体的相对运动或相对运动的趋势相反,其作用效果总是阻碍物体的相对运动,因此有的同学会以为摩擦力只能是阻碍物体运动的力,不可能成为物体运动状态改变的动力.其实不是这样,如人向前行走,脚有向后趴地的动作,所以脚所受的摩擦力是向前的,与人的运动方向一致,这是推动人体向前移动的动力。
2.静摩擦力的大小与正压力成正比吗?
可以用如图所示的情况来研究静摩擦力的大小.假定图中水平力F由零逐渐增大到10N时,物体才开始发生运动,显然,当F=0、1N、2N……8N、9N时,物体受到的静摩擦力的大小始终与F的大小对应相等,可见静摩擦力的大小有如下特征:
(1)静摩擦力的大小总与迫使物体发生相对运动的外力(或沿着接触面的分量)大小相等,且静摩擦力随此外力(或沿着接触面的分量)的增大而增大;
(2)静摩擦力有一个最大值,即最大静摩擦力.应注意不能机械地套用f=μN来求静摩擦力,例如上述例子的物块对水平面的正压力并没有变化,而静摩擦力却有多个可能值.
●课外练习
1.两个物体接触面间的滑动摩擦力可以依赖于下面的哪些因素?( AC )
A.两个物体表面间的正压力;
B.两个物体表面间的相对速度;
C.两个物体表面间的动摩擦因数;
D.两个物体接触面积的大小.
2.关于滑动摩擦力,下列说法正确的是:( B )
A、物体在支持面上的滑动速度越大,滑动摩擦力也一定越大;
B、滑动摩擦力的方向一定与物体相对支持面的滑动方向相反;
C、接触面的滑动摩擦系数越大,滑动摩擦力也越大;
D、滑动摩擦力的方向与物体运动方向相反。
3.用100N的力在水平方向匀速推动重500N的箱子,那么接触面的滑动摩擦力是多大?μ值为多大?
求解滑动摩擦力大小的方法:利用滑动摩擦定律;利用二力平衡。
4.在F作用下,A静止在墙上,这时F=50N;如果F增大为100N,A还静止在墙上,在这两种情况下,A所受到的摩擦力如何变化?(A的质量为10kg)
通过本例使学生理解:f=μN中的N不是物体所受的重力,而是物体间的挤压力(弹力)
5.重100N的物体,静止在粗糙水平面上,物体与水平面间的动摩擦因数为0.2,当物体受到一个大小为 10N,方向水平向右的力作用时,水平面对物体的摩擦力大小和方向是:( )
A.ON,水平向左; B. 10N,水平向右;
C.10N,水平向左; D.20N,水平向左.
通过本例使学生明确:求解摩擦力时先要弄清是静摩擦力还是滑动摩擦力,不能盲目的利用f=μN求解。
第五节 力的合成
教学目标:
一、知识目标
1、理解力的合成和合力的概念
2、掌握力的平行四边形定则,会用作图法求共点力的合力。
3、要求知道合力的大小与分力间夹角的关系。
二、能力目标
培养学生动手能力、物理思维能力
三、德育目标
在实验的过程中,掌握正确的方法,结果要符合实验数据,培养学生实事求是的精神。
教学重点:
(1)理解合力与分力的关系
(2)力的平行四边形定则
教学难点:
合力的大小与分力间夹角的关系
教学方法:
实验归纳法
教学用具:
平行四边形定则演示器、钩码、三角板、方木板、白纸、弹簧秤(两个)、橡皮条、细绳两条、刻度尺、图钉(几个)
教学步骤:
一、导入新课
如图甲,一个人用力F可以把一桶水慢慢地提起,图乙是两个人分别用F1、F2两个力把同样的一桶水慢慢地提起。那么力F的作用效果与F1、F2的共同作用的效果如何?
学生:效果是一样的。
老师:我们把力F叫做F1与F2的合力,如果我们要求F1和F2的合力,就叫力的合成。几个力如果都作用在物体的同一点,或者它们的作用线相交于一点,这几个力叫做共点力。我们这节课就来学习两个共点力的合成。
二、新课教学
1、演示实验(请两位同学上讲台帮忙)
(1)把放木板固定在黑板上,用图钉把白纸固定在木块上。
(2)用图钉把橡皮条一端固定在A点,结点自然状态在O点,结点上系着细绳,细绳的另一端系着绳套。
(3)用两弹簧秤分别勾住绳索,互成角度地拉橡皮条,使结点到达O′点。让学生记下O′的位置,用铅笔和刻度尺在白纸上从O′点沿两条细纸的方向画线,记下F1、F2的力的大小。
(4)放开弹簧秤,使结点重新回到O点,再用一只弹簧秤,通过细绳把橡皮条的结点拉到O′,读出弹簧秤的示数F,记下细绳的方向,按同一标度作出F1、F2和F1的力的图示。
(5)用三角板以F1、F2为邻边作平行四边形,在误差范围内,F几乎是F1、F2为邻边的平行四边形的对角线。
经过前人很多次的、精细的实验,最后确认,对角线的长度、方向、跟合力的大小、方向一致,即对角线与合力重合,也就是说,对角线就表示F1、F2的合力。
老师归纳:可见互成角度的两个力的合成,不是简单的将两个力相加减,而是用表示两个力的有向线段为邻边作平行四边形,这两邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向。这就叫平行四边形定则。
学生思考
(1)如果有两个以上的共点力作用在物体上,可以怎样求出它们的合力?
(2)如果两个共点力F1、F2的夹角为零(作用在同一直线上且方向相同)时,合力为多大?方向如何?如果两个共点力F1、F2的夹角等于1800(作用在同一直线线上且方向相反)时,合力为多大?方向如何?
(3)利用平行四边形定则演示器演示:两个大小一定的力F1、F2,当它们间的夹角由00增大到1800的过程中,合力F的大小怎样变化?
老师总结:
(1)力既有大小,又有方向,力的合成要遵守平行四边形定则。两个共点力的合力随夹角的变化而变化。夹角为00时: F=F1+F2 F的方向与F1、F2的方向相同
夹角为1800时: F=F1-F2 F的方向与两个力中较大的那个力方向相同
F1-F2≤F≤F1+F2
(2)像力一样既有大小,又有方向的物理量叫做矢量。只有大小没有方向的物理量叫标量。
2、运用平行四边形定则求互成角度的两个力的合力。
【例题】力F1=45N,方向水平向右.力F2=60N,方向竖直向上,用作图法求解合力F的大小和方向.
解:选择某一标度,利用0.5cm的长度表示15N的力,作出力的平行四边形,用刻度尺量出对角线的长度L,利用F=15N× 即可求出。
教师要在黑板上板演示。
巩固训练:[P14(4)]
1、两个力互成30°角,大小分别为90N和120N,用作图法求出合力的大小和方向。
2、两个共点力的大小都是60N,两力间的夹角为1200,求这两个力的合力?
解法一、图示法
解法二、利用平行四边形法作出力的图示,然后利用几何知识求解。
3、两个共点力,当它们同方向时其合力大小为7N,当它们反方向时其合力的大小为1N,问当它们互相垂直时其合力的大小是多少牛?
提示:假设F1大小F2,由题意可知:
F1+F2=7 F1=4N
F1-F2=1 F2=3N
然后:方法一、图示法
方法二、先利用平行四边形法则作出力的图示,再利用直角三角形知识求得合力F=5N
三、小结
这节课主要学习了力的平行四边形定则,要求会用作图法求两共点力的合力。
四、作业
1、P14 1、2、 3、
2、课外思考:有F1=5N,F2=8N,F3=10N,他们之间的夹角可以任意改变,求他们的最大合力和最小合力。
第六节 力的分解
教学目标:
一、知识目标
1、理解力的分解和分力的概念
2、理解力的分解是力的合成的逆运算,会用作图法求分力,会用直角三角形的知识计算分力。
二、能力目标
从物体的受力情况分析其力的作用效果,培养学生分析问题、解决问题的能力。
教学重点:
理解力的分解是力的合成的逆运算,利用平行四边形进行力的分解。
教学难点:
如何判定力的作用效果及分力之间的确定
教学步骤:
一、导入新课
演示实验:(1)如图1-6-1所示:用铅笔支起图中的绳子,可以直观地感受到手指受的拉力,手掌受到的是压力。
师生分析:重物对绳子的拉力F产生了两个效果:对杆一个压的效果;对斜绳一个拉的效果。这两个效果相当于两个力产生的:一个水平向左的F2压缩杆;一个沿斜绳向下的力F1使绳伸长。
(2)如图1-6-2所示:用力F斜向上拉放在软木条上的重物前进,可以观察到软木条弯曲程度变小,同时重物前进。
师生分析:斜向上的拉力F,产生两个效果:使重物克服软木条的摩擦阻力前进;同时把重物向上提。这两个效果相当于两个力产生的:一个水平向右的拉力F1使重物前进;一个竖直向上的力F2把重物向上提。
老师归纳:可见力F可以用两个力F1和F2来代替,力F1和F2就叫做力F的分力。求一个已知力的分力叫做力的分解。我们本节就学习有关力的分解的知识。
二、新课教学
1、请同学阅读课本,回答:
(1)什么是分力?什么是力的分解?
(2)为什么说力的分解遵守什么定则,为什么?
学生:某一个力F,可用F1和F2来代替,那这两个力叫F的分力。求一个已知力的分力叫力的分解。
力的分解是力的合成的逆运算(因为分力的合力就是原来被分解的那个力),当然应该遵循平行四边形定则。
(3)如果没有条限制,对于同一条对角线,可以作出几个不同的平行四边形?
学生:可以作出无数个不同的平行四边形。
老师:也就是说,同一个力F可以分解为无数对大小、方向不同的分力。一个已知力究竟该怎样分解呢?分力与合力相互替换的前提是相同作用效果,所以在分解某力时,其各个分力必须有各自的实际效果,比如:形变效果,在这个意义上讲,力的分解是唯一的。
【例1】:放在水平面上的物体受一个斜向上方的拉力F,这个力与水平面成θ角。
分析:(1)力F的作用效果有水平向前拉物体和竖直向上提物体的效果,那么F可以分解为沿水平方向的分力F1和沿竖直方向的分力F2。
(2)如图所示由平行四边形定则分解
F1=Fcosθ, F2=Fsinθ
【例2】:物体放在倾角为θ的斜面上,那物体受到的竖直向下的重力产生有什么样的效果?
由学生分析:
(1)G方向竖直向下,面它不能竖直下落。在垂直于斜面方向产生紧压斜面的力的作用效果;在沿斜面方向上使物体产生沿斜面向下滑动的效果。因此重力G可以分解为:平行于斜面使物体下滑的分力F1,垂直于斜面使物体紧压斜面的分力F2。
(2)如图所示由平行四边形定则,重力G分解为F1、F2
F1=Fsinθ F2=Gcosθ
2、巩固性训练
如图甲,小球挂在墙上,绳与墙的夹角为θ,绳对球的拉力F产生什么样的效果,可以分解为哪两个方向的里来代替F?
师生共评:
a:球靠在墙上处于静止状态,拉力产生向上提拉小球的效果,向左紧压墙面的效果。分力的方向确定了,分解就是唯一的。
b:F的分力,在竖直方向的分力F1来平衡重力,在水平方向的分力F2来平衡墙对球的支持力。
c:F1=Fcosθ,F2=Fsinθ
三、小结
这节课主要学习了力的分解。力的分解从理论上按照平行四边形定则分解是无数组的。实际分解时一般是根据合力的作用效果操作的。
四、作业
1、P15 1、2、3、4
五、板书设计
1、 分力:
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3、力的分解遵循的定则
4、具体分解要据实际情况按力的作用效果进行分解: