《工程力学》教案 第6课 摩 擦.docxVIP

PAGE4

PAGE4

PAGE3

PAGE3

课题

摩擦

课时

2课时（90min）

教学目标

知识技能目标：

（1）了解摩擦的概念、分类及相关的定律。

（2）了解摩擦角和自锁现象。

（3）掌握考虑摩擦时处理物体平衡问题的方法。

（4）了解滚动摩擦。

素质目标：

（1）树立追求真理、严谨治学的求实精神。

（2）开阔审美视野，提高审美能力。

教学重难点

教学重点：摩擦的概念、分类及相关的定律，摩擦角和自锁现象，考虑摩擦时处理物体平衡问题的方法，滚动摩擦。

教学难点：摩擦角和自锁现象，考虑摩擦时处理物体平衡问题的方法，滚动摩擦。

教学方法

案例分析法、问答法、讨论法、讲授法

教学用具

电脑、投影仪、多媒体课件、教材

教学过程

主要教学内容及步骤

课前任务

【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，让其提醒同学通过APP或其他学习软件，完成课前任务

请大家了解摩擦的概念，了解考虑摩擦时处理物体平衡问题的方法。

【学生】完成课前任务

考勤

【教师】使用APP进行签到

【学生】班干部报请假人员及原因

问题导入

【教师】提出问题：摩擦是什么？有哪些分类？

根据物体表面相对运动的情况不同，摩擦可分为滑动摩擦和滚动摩擦两种。其中，滑动摩擦是指两物体的接触面之间具有相对滑动趋势或发生相对滑动时的摩擦；滚动摩擦是指两物体的接触面之间具有相对滚动趋势或发生相对滚动时的摩擦。

【学生】思考、举手回答

传授新知

【教师】通过学生的回答引入要讲的知识，展开摩擦相关知识的讲解

【头脑风暴】

【教师】组织学生扫码观看“摩擦力及其分类”视频，并邀请学生回答问题。

摩擦分为几类？都有哪些？

【学生】讨论、思考、回答

【教师】总结点评学生的回答、鼓励回答较好的同学，并讲解摩擦相关知识

一、滑动摩擦

两个表面粗糙的物体相互接触，当具有相对滑动趋势或发生相对滑动时，在接触面上会产生阻碍相对滑动的力，这种阻力称为滑动摩擦力，简称摩擦力。当物体之间仅出现相对滑动趋势而尚未滑动时产生的摩擦力称为静滑动摩擦力，简称静摩擦力，用表示；当物体之间已经发生相对滑动时产生的摩擦力称为动滑动摩擦力，简称动摩擦力，用表示。

1．静滑动摩擦力

如图4-1（a）所示，将重力为P的物体放在粗糙的水平面上，并施加一个水平力F。实验发现，当力F的大小不超过某一数值时，物体虽然有向右滑动的趋势，但仍保持相对静止状态。这说明，物体除了受法向反力作用之外，还有一个水平向左的静摩擦力，如图4-1（b）所示。由平衡条件可知

当力F从零逐渐增大时，静摩擦力也随力F的增大而增大。当力F增大到一定值时，物体处于将要滑动而尚未滑动的临界状态，此时静摩擦力达到最大值，称为最大静摩擦力，记为。此后若力F继续增大，物体与水平面之间将发生相对滑动，静摩擦力也就相应地变为动摩擦力。

因此，静摩擦力的大小随主动力情况的变化而变化，其数值介于零与最大值之间，即

（4-1）

实验表明，最大静摩擦力的大小与两物体间正压力的大小成正比，即

（4-2）

式（4-2）称为静摩擦定律或库仑摩擦定律。式中，称为静摩擦系数，是一个无量纲常量。静摩擦系数与接触物体的材料、表面形貌等诸多因素有关，该值通常由实验测定，也可以从相关的工程手册中查到。

【师生互动】

【教师】组织学生分组讨论静滑动摩擦的特点，并回答以下问题。

静摩擦系数跟什么因素有关？

【学生】讨论、思考、回答

【教师】总结点评学生的回答、鼓励回答较好的同学

2．动滑动摩擦力

由于力F的增大，临界状态被打破，物体开始运动。物体运动时产生的摩擦力即为动滑动摩擦力。通常有

（4-3）

物体发生相对滑动时，动摩擦力的大小与两物体间正压力的大小成正比，即

（4-4）

式（4-4）称为动摩擦定律。式中，μ称为动摩擦系数，是一个无量纲常量。动摩擦系数与接触物体的材料属性及接触面情况等因素有关，其数值可以从相关的工程手册中查到。

【师生互动】

【教师】组织学生分组讨论静摩擦系数与动摩擦系数的区别，并回答以下问题。

动摩擦系数跟什么因素有关？

【学生】讨论、思考、回答

【教师】总结点评学生的回答、鼓励回答较好的同学

动摩擦系数一般小于静摩擦系数，而且还与接触物体间的相对滑动速度有关。在多数情况下，动摩擦系数随相对滑动速度的增大而稍有减小。但在速度不大时，可以忽略速度对动摩擦系数的影响，而近似地认为动摩擦系数是个常数。

二、摩擦角与自锁现象

1．摩擦角

正压力与静摩擦力的合力称为全约束反力。设全约束反力与接触面法线之间的夹角为φ，则

当物体处于临界状态时，摩擦力达