【学习目标】
1.知道滑动摩擦力是如何产生的;
2.掌握影响滑动摩擦力的大小的因素;
3.知道摩擦力的利用和防止;
4.能用平衡的观点解决有关摩擦力的问题。
要点一、摩擦力
1.定义:两个相互接触并挤压的物体,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,这种力就叫做滑动摩擦力。
2.方向:与相对运动的方向相反。
3.测量:利用弹簧测力计可以粗略测量滑动摩擦力的大小。(二力平衡)
要点诠释:
1.摩擦力的实际作用点是在两个物体的接触面上。
2.滑动摩擦力产生的条件:(1)接触面粗糙;(2)接触并挤压;(3)相对运动。
3.测量滑动摩擦力时,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。根据二力平衡的知识,可知弹簧测力计的示数与木块受到的滑动摩擦力大小相等。
4.滑动摩擦与滚动摩擦的区别:一个物体在另一个物体表面上滑动时产生的摩擦叫做滑动摩擦。一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦叫做滚动摩擦。在相同条件下,滚动摩擦往往比滑动摩擦小得多。
要点二、研究影响滑动摩擦力大小的因素
1.实验方法:控制变量法。在本实验中,影响滑动摩擦力的因素有多个,所以实验探究过程中我们要用控制变量法,在研究滑动摩擦力与压力之间的关系时,要保持接触面的粗糙程度等因素不变,而在研究滑动摩擦力与接触面的粗糙程度的关系时,要保持压力等因素不变。
2.提出猜想:影响滑动摩擦力的因素可能有,接触面所受的压力、接触面的粗糙程度。
3.实验器材:木块、弹簧测力计、表面粗糙程度不同的长木板两块、砝码。
4.实验步骤:
(1)用弹簧测力计匀速拉动木块,使它沿水平长木板滑动,从而测出木块与长木板之间的滑动摩擦力。
(2)在木块上面放一个砝码,改变木块对长木板的压力,测出此种情况下的摩擦力。
(3)换用材料相同,但表面粗糙的长木板,保持木块上的砝码不变,测出此种情况下的摩擦力。
5.实验结论:滑动摩擦力的大小跟接触面所受的压力有关,接触面受到的压力越大,滑动摩擦力越大。滑动摩擦力的大小还跟接触面的粗糙程度有关,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
要点诠释:
1. 因为弹簧测力计本身有重量,为了保证水平拉力,牵引木块时,要握住弹簧测力计的外壳;使木块在水平面上做匀速直线运动的关键是拉力要均匀,集中注意力盯住弹簧测力计的指针,一直拉到底,在指针不颤动时读数。(这个实验方法在操作和读数时都不太方便)
2.实验拓展:验证“滑动摩擦力的大小还可能与接触面积有关”。方法:把木块侧放,改变和木板的接触面积,保持对木板的压力比不变、接触面的粗糙程度不变,测出此时木块与长木板之间的摩擦力。决定摩擦力大小的因素中没有“接触面积”,物体间摩擦力的大小跟接触面的“大小”无关,而是跟接触面的“粗糙程度”有关。
3.实验改良:可以把弹簧测力计固定如图所示,水平连续拉动木板(不需要木板匀速直线运动),这样木块相对于地面是静止的,受到平衡力的作用,弹簧测力计的示数还是木块与木板间的滑动摩擦力。(这个实验方法操作和读数的时候都便捷,不需要保证匀速拉)
要点三、摩擦的利用和防止
1.利用:增大有用摩擦,可以增大压力,增大接触面的粗糙程度。例如:鞋底有花纹(增加粗糙程度);自行车更快停下来,可以用力捏闸(增加压力)。
2.防止:减小有害摩擦,减小压力 ,减小接触面的粗糙程度。例如:冰壶运动员通过减小接触面的粗糙程度来减小摩擦;轴承,变滑动为滚动(改变摩擦方式);气垫导轨,使小车与接触面隔开(减小粗糙层度)。