摩檫学设计

篇一：摩擦学在机械设计中的应用

摩擦学在机械设计中的应用

【摘要】一般来说任何机械中都存在摩擦作用，摩擦学是研究有关摩擦、磨损与润滑的科学与技术，并把在机械设计中正确运用摩擦学知识与技术，使之具有良好的摩擦学性能这一过程称为摩擦学设计。当然，摩擦在机械中也并非总是有害的，如带传动、汽车及拖拉机的制动器等正是靠摩擦来工作的，这时还要进行增摩技术的研究。这种反方向的研究领域也属于摩擦学的学科范畴。

【关键词】摩擦学 润滑 机械设计

一、摩擦学简述

（一）概念

摩擦学是研究作相对运动的相互作用表面及其有关理论和实践的一门学科。由于在自然界中，任何物体接触表面的相对运动都会存在着摩擦，有摩擦必然会产生能量消耗或表面材料的磨损，而润滑则是降低摩擦，减少消耗和磨损的重要技术手段。

随着科技的发展和摩擦学研究的深入，摩擦学研究方法由以试验性为主拓宽到理论模型和计算机仿真；研究领域由宏观摩擦学拓宽到微观摩擦学；零件寿命研究由宏观失效分析拓宽到预测磨损寿命的摩擦学设计；磨损机理研究由微观分析拓宽到磨损表面信息融合技术。基于摩擦、磨损和润滑数据的摩擦学设计也逐步被工程界重视，并有效地推动了机器向高寿命和高可靠性的方向发展。摩擦学的研究内容日益体现出其与物理学、化学、数学、力学、材料科学和医学的交叉和与机械、测试、分析与表面技术等工程学科相融合的特色。

（二）发展

对摩擦学提出科学论断的第一位科学家是生活在意大利文艺复兴时代的达芬奇（Leonardo Da Vinci，1452~1519）。他在对机器的设计中，观察到摩擦的约束本质以及摩擦对螺旋千斤顶及齿轮结构的影响；他通过对处于水平和斜面上两物体的摩擦阻力的测量，认识到摩擦力取决于法向载荷二与名义接触面积无关，并定义摩擦系数是摩擦力与法向载荷之比，其比例系数为1/4，这一研究结果使他成为对摩擦力进行定量研究的第一人。

1699年，法国物理学家阿芒顿（Amontons）研究了两个平面之间的干摩擦之后，再次发现了上述摩擦理论。第一，阻止界面滑动的摩擦力与正压力成正比；第二，摩擦力的大小与接触面无关。这些发现后来被法国物理学家库仑

（C.A.Coulomb,1736~1806）修正。 法国科学家库仑（Coulomb）是首位对摩擦进行较为系统研究的科学家。他可能在材料科学，电工学和磁性学方面的知名度比他在摩擦学领域的高，但他在摩擦学领域的贡献（发现摩擦二项式定律）使他的名字与摩擦学紧紧相连，并使他成为18世纪摩擦学领域最具代表性的人物。

1880年在柏林的物理学学会上，赫兹（Hertz，1857~1894）被关于Newton合金（一种含铋、铅、锡的易熔合金）环失效问题的讨论吸引了。他意识到该问题涉及接触应力和接触变形的关系，于是开展了弹性体间的接触和变形的研究，完成了摩擦与变形的理论计算。Hertz理论是摩擦学学科的重要基础理论之一，也是摩擦和磨损理论赖以发展的理论基础。从此，摩擦学理论向前跨越了一大

步。

（三）研究摩擦学的意义

我们知道生活中处处都存在摩擦，摩擦的存在对我们的生活有利有害。一方面在工业机械设计生产中对于由滑动和滚动表面构成的现代机械而言，摩擦学是非常重要的。利用摩擦的机械有制动阀门、离合器、车辆驱动轮、螺栓、螺母等。利用磨损的场合有铅笔写字、机加工、抛光等。不需要摩擦磨损的场合有内燃机、航天发动机、齿轮、凸轮、轴承、密封等。

而另一方面，由于缺乏摩擦学知识而每年造成的损失巨大 ；据统计，目前世界三分之一总能源被一种或多种形式的摩擦所消耗。因此，从经济和可靠性角度看，减少摩擦和控制磨损的重要性不可低估。按照Jost的论述，通过摩擦学研究及其合理实践，将节约一个工业化国家1%的国民生产总值。近期研究表明，通过节约获取的利益相当于研发投入经费的50倍，这些节约不仅现实而且重要，他不需要要投入大量资金。研究摩擦学的目的是减少或消除表面摩擦磨损所造成的损失，提高生产效率，改善产品性能，减少零件失效，节约可观资源。

二、摩擦学在机械设计中的应用

（一）摩擦学在设计中涉及的因素

1．磨损问题

磨损过程相当复杂，关于它的研究现在还处于初始阶段，研究内容涉及实际接触面积、磨损机理、磨屑形成机理及各种参数对磨损的影响等问题。许多磨损机理和计算方法均带有很大的局限性，距离工程上的应用还有相当大的距离。因此，对磨损规律 、磨损机理及磨损计算方法的研究，应当予以足够的重视。

2．润滑剂类型的选择

润滑剂影响摩擦副摩擦性能，其关键指标是黏度。在设计中，润滑剂的黏度要根据摩擦副的运动形式和工况参数来确定。并由黏度决定相应的润滑剂类型。当按运动形式选润滑剂时，滚动润滑选用高黏度的润滑脂，滑动润滑选用低黏度的润滑油；当按工况参数选润滑剂时，高速低载荷选用低黏度润滑油，低速高载荷选用高黏度的润滑油；此外，因为机械启动和停车时，机械的润滑状态要经历边界润滑阶段，因此，在润滑油选择时，润滑油的油性和极压性也应考虑，保证机械启动和停车时在边界状态下润滑条件良好。

3．润滑方式的确定

摩擦副常用的润滑方式有滴油、浴油、溅油、注油和喷油等几种。润滑方式的选择主要依据摩擦副的运动速度，当滑动速度大于12m/s时．一般选用注油和喷油润滑方式；当滑动速度在3～12m/s之间时，一般选用溅油和喷油润滑方式；当滑动速度低于3m/s时，一般选用浴油和滴油润滑方式。

4．新型润滑剂

新型润滑剂的应用20世纪50年代以来，各种合成润滑油有较大的发展。我国的各种润滑油、添加剂发展也很迅速，近几年来，自润滑材料的研究和应用发展很快，是十分有前途的润滑材料。为了生态环境的可持续性发展 ，绿色润滑油和添加剂是今后的发展方向

（二）摩擦学设计的一般准侧

1．表面形貌设计

表面形貌通常用摩擦副的表面粗糙度来表征。粗糙度是表面的微观不平状态即微凸体的高度及其分布的描述，它直接影响着摩擦副的实际接触面积、接触应力、接触变形类型、表面持油能力及磨粒的嵌入特性等。

表面形貌设计主要是表面粗糙度的设计，当表面过于光滑时，液体或气体润滑介质难以介入摩擦副之间，运动中导致摩擦副表面的氧化膜破裂而发生干摩擦，易于疲劳破坏或黏着拉脱；但是，当表面过于粗糙时，微凸体接触数量少，接触应力大，微凸体之间发生严重的弹塑性变形，相对滑动时，摩擦表面发生黏着磨损和表面剥离。所以，如果表面粗糙度设计得恰如其分，在摩擦副磨合后就能够得到适于工况条件的平衡粗糙度。

2．摩擦副表面层设计

一般设计准则在摩擦学设计中，摩擦副的耐磨层薄膜(包括单层连续梯度膜和多层梯度膜)通常有三种设计法则。?摩擦副若是粘着磨损为主，则采用互溶性孝化学活性强而抗剪切强度低的表面层，即用抗剪切强度正梯度法则设计。?摩擦副若是磨粒磨损为主，则采用非常硬的表面，如TiC，TiN及表面淬硬层等，即采用表面硬度负梯度法则设计。?摩擦副若是几种摩擦磨损过程混合的情况，即采用强度正梯度法则-硬度负梯度法则的复合梯度法则设计。

3．.状态监测及诊断

状态监测及故障诊断技术，是为了获得摩擦副运动状态的信息，进行机械系统故障诊断，信号传输的处理，分析等。目前可以分为功能性监测诊断技术、振动与噪声监测诊断技术和润滑油油液监测诊断技术。

三、结论

摩擦学设计具有优化性，摩擦学设计不只是局限于机械强度、摩擦磨损润精等方面的满足机械设计的要求，而且还涉及到机械系统的使用寿命和效率、加工精度和加工成本、材料成分结构及性能匹配、膜层表面性能及改性工艺技术等多方面的设计要求，其设计过程是一个多因索多方案的综合优化的过程．

摩擦学设计具有系统性，它不仅仅是对于某一摩擦副元件的静态的、特定摩擦学性能的、单一孤立的设计，而是从摩擦学系统的观点出发，将特定的机械抽象为摩擦学系统，从机械运行的工况实际（多参数）、过程状态（时变性）、多知识综合（机械结构设计、材料设计、力学校核、摩擦与润滑等）等多方因素综合而进行的设计．

摩擦学设计更具科学性，设计的理论由传统的基予类比法、实验法的纯机械理论的设计逐渐过渡到综台运用强度设计理论、流体力学、弹性理论、流变学、材料科学、物理学、化学、数学及最优化设计方法等多理论、跨学科的综合设计方法。

参考文献

[1]刘文导.摩擦学发展史.广州：广东工业大学机电工程学院，2013

[2]刘力红.高青鹏.机械设计中的摩擦学设计.淮南：安徽理工大学，2013

[3]朱汉华.周劲南.刘正林.摩擦学设计准则及其应用实例89.武汉：严新平武汉理工大学学报，2003

[4]百度文库及百科

篇二：摩擦学论文

摩擦学论文 题目名称：机械设计中的摩擦学问题学 校：合肥工业大学

班 级：机械设计制造及其自动化学 号：

姓 名：曹志强

12-7班2012216755

2015年 6 月

机械设计中的摩擦学问题

摘要：本文指出了机械设计中重视零部件强度问题而忽视摩擦学方面问题的弊病，并分析了摩擦学方面设计的重要性、需要注意的问题及在机械设计中摩擦学设计所涉及的因素，包括弹流润滑、混合润滑、润滑剂应用等，并叙述了摩擦学设计的一般准则。

关键词：摩擦 摩擦学设计 摩擦学设计因素 润滑设计准则

一、前言

摩擦现象在日常生活中随处可见，它既给人们带来一些益处，又带来许多危害。任何机械中都存在着摩擦，摩擦是一种不可逆过程，其结果必然有能量损耗和产生磨损。据估计，世界上在工业方面约有1/3-1/2的能量消耗于摩擦过程中，大约有80%的损坏零件是由各种形式的磨损引起的，由于磨损，会使零件的表面形状和尺寸遭到缓慢而连续的破坏，使机械的效率和可靠性逐渐降低，丧失原有的工作性能。控制摩擦、磨损的有效手段是润滑，因此，把研究有关摩擦、磨损与润滑的科学与技术统称为摩擦学，把在机械设计中正确应用摩擦学知识与技术，使之具有良好的摩擦学性能这一过程称为摩擦学设计。

在机械设计中，人们普遍非常重视零部件的强度问题，而往往对涉及到的摩擦、磨损及润滑问题重视不够，主要因为摩擦学设计远不像强度设计那样可以定量分析，它是一个极其复杂的过程，涉及的问题和影响因素众多。

二、机械设计中摩擦学设计涉及的因素

（一）弹流润滑

（1）润滑膜高压性态

在弹流润滑条件下，润滑油通过接触区时，压力急剧增高，液体的粘性转变为类似固体的粘弹性，大大地增强了油膜的承载力。

（2）润滑膜极限剪切应力

弹流润滑膜处在高剪应变率和压力急剧变化状态下，呈非牛顿流体，达到极限剪切应力时，弹性润滑膜为粘塑性性质，在油膜内部或油膜与固体界面上将出现滑动，从而使油膜压力降低，甚至丧失承载力。

（3）润滑油膜承载力

经典润滑理论认为，随着载荷增加，润滑油膜逐渐变薄，当膜厚减小到粗糙度高峰直接接触时，即为润滑失效。因此，采用膜厚比入作为润滑状态的判断准则X -h/ a，式中：h为最小油膜厚度。为表面综合粗糙度。通常认为入=2-3为全膜弹流润滑。然而对弹流润滑的深人研究发现，上述的判断准则不完全符合实际。粗糙度高峰附近的局部压力随着载荷增加而增加，此压力产生的表面变形足以使粗糙峰展平而不发生接触，这意味着弹流油膜有更大的承载力。

（4）乏油与干涸润滑

有关学者分析了充足供油、乏油和干涸润滑的性能，并提出了3种状态的判别方法。研究表明，弹流润滑膜可以存在于微米、亚微米甚至纳米膜厚很宽的范围内。

（二）磨损问题

磨损过程相当复杂，关于它的研究现在还处于初始阶段。研究内容涉及实际接触面积、磨损机理、磨屑形成机理及各种参数对磨损的影响等问题。许多磨损机理和计算方法均带有很大的局限性，距离工程上的应用还有相当大的距离。因此，对磨损规律、磨损机理及磨损计算方法的研究，应当予以足够的重视。

（三）新型润滑剂的应用

20世纪50年代以来，各种合成润滑油有较大的发展。我国的各种润滑油、添加剂发展也很迅速，近几年来，自润滑材料的研究和应用发展很快，是十分有前途的润滑材料。为了生态环境的可持续性发展，绿色润滑油和添加剂是今后的发展方向。

三、摩擦学设计的一般准则

从上面的分析可看出，摩擦学涉及到的问题和因素很多，因此目前还没有一套成熟的设计理论。现行的摩擦学设计依据主要有摩擦副的工况及运行环境、摩擦副的接触类型及运动方式、磨损类型及机理、配对副的精度及零件的重要性。设计的内容包括三个方面，分别是零件的表面形貌设计、工况参数和润滑设计以及摩擦副材料特别是零件表面及亚表面的显微组织结构、成分和理化性能设计。

（1）表面形貌设计

表面形貌通常用摩擦副的表面粗糙度来表征。粗糙度是表面的微观不平状态即微凸体的高度及其分布的描述，它直接影响着摩擦副的实际接触面面积、接触

应力、接触变形类型、表面持油能力及磨粒的嵌人特性等。表面形貌设计主要是表面粗糙度的设计。如果表面粗糙度设计得恰如其分，在摩擦副磨合后就能够得到适于工况条件的平衡粗糙度。粗糙度设计的原则有三条：一是用加工精度与粗糙度相对应的方式设计；二是与机械工况相适应的润滑模式设计；三是特殊的润滑情况下粗糙度及其纹理方向应特殊设计。

（2）润滑设计

润滑设计包括润滑剂类型的选择和润滑方式的确定。

润滑剂影响摩擦副摩擦性能，其关键指标是粘度。在设计中，润滑剂的粘度要根据摩擦副的运动形式和工况参数来确定，并由粘度决定相应的润滑剂类型。当按运动形式选润滑剂时，滚动润滑选用高粘度的润滑脂，滑动润滑选用低粘度的润滑油；当按工况参数选润滑剂时，高速低载荷选用低粘度润滑油，低速高载荷选用高粘度润滑油。另外，因为机械启动和停止时，机械的润滑状态要经历边界润滑阶段，因此，在润滑油选择时，润滑油的油性和极压性也应考虑，保证机械启动和停车时在边界状态下润滑条件良好。摩擦副常用的润滑方式有滴油、浴油、溅油、注油和喷油等几种。润滑方式的选择主要依据是摩擦副的运动速度，当滑动速度>>12m/s时，一般选用注油和喷油润滑方式;当滑动速度在3-12m/s之间时，一般选用溅油或喷油润滑方式；当滑动速度低于3m/s时，一般选用浴油和滴油润滑方式。

（3）摩擦副表面层设计

在摩擦学设计中，摩擦副的耐磨层薄膜通常有三种设计法则：一是摩擦副若是粘着磨损为主，则采用互溶性小、化学活性强而抗剪切强度低的表面层，即用抗剪切强度正梯度法则设计。二是摩擦副若是磨粒磨损为主，则采用非常硬的表面，如TiC, TiN及表面淬硬层等，即采用表面硬度负梯度法则设计。三是摩擦副若是几种摩擦磨损过程混合的情况，即采用强度正梯度法则一硬度负梯度法则的复合梯度法则设计。

四、结语

摩擦学设计是一门正处于发展完善中的科学，许多问题还有待解决。摩擦学设计应与机械设计结合起来被工程上应用，在满足机械强度的条件下，推导出摩擦学公式，建立以摩擦学为基础的润滑模型，使机械设计更加牢固可靠。

参考文献：

【1】谢友柏. 摩擦学设计主要是摩擦系统的设计. 西安：西安交通大学润滑理论及轴承研究所，1995.

【2】刘左民. 摩擦学理论与设计. 武汉：武汉理工大学出版社.2009.

【3】蒲良贵，陈国定，吴立言. 机械设计（第九版）. 北京：高等教育出版社，2013

篇三：2012-《摩擦学原理》读书报告的题目

《摩擦学原理》读书报告的题目单－2007

汪久根拟

浙江大学机械系 浙江省 杭州 310027

第一部分：基础问题（加权1.0）

（1） 润滑剂的粘度及其变化的测量

（2） 润滑剂的密度及其变化的测量

（3） 雷诺方程、变型雷诺方程与一般型式的雷诺方程

（4） 非牛顿体润滑的历史与进展

（5） 润滑中的热效应研究的历史与进展

（6） 零件表面形貌对润滑状态及润滑过程的影响

（7） 有限宽径向滑动轴承的研究方法

（8） 挤压膜润滑原理

（9） 热楔润滑原理

（10） 静压润滑的原理、结构与设计技术

（11） 含油轴承研究的历史与进展

（12） 无限长线接触弹流润滑的研究及其进展

（13） 有限长线接触弹流润滑的研究及其进展

（14） 名义点接触弹流润滑的研究及其进展

（15） 磨损图的研究及其进展

第二部分：摩擦学应用（加权1.0）

（16） 齿轮或蜗杆的摩擦学设计

（17） 滑动轴承的摩擦学设计

（18） 滚动轴承的摩擦学设计

（19） 凸轮挺杆传动的摩擦学设计

（20） 机械密封的摩擦学设计

（21） 链传动的摩擦学设计

（22） 带传动的摩擦学设计

（23） 导轨的摩擦学设计

（24） 塑料轴承的摩擦学设计

（25） 塑料齿轮的摩擦学设计

（26） 含油轴承的摩擦学设计

（27） 螺旋传动的摩擦学设计（耐磨设计或静压润滑设计）

第一部分：基础问题（加权1.1）

（28） 紊流润滑与润滑中的紊流现象研究与进展

（29） 固体润滑剂的种类及其制备方法

（30） 滑动摩擦研究的历史与进展

（31） 滚动摩擦研究的历史与进展

（32） 磨粒磨损的理论模型与实验研究方法

（33） 粘着磨损的理论模型与实验研究

（34） 疲劳磨损的理论模型与影响因素

（35） 微动磨损的机理及其影响因素

（36） 电化学磨损的机哩及其影响因素

（37） 纳米摩擦机理及技术

（38） 纳米润滑的研究、应用及其进展

（39） 纳米磨损研究及其应用

（40） 润滑实验机的现状与发展

（41） 摩擦、磨损实验机的现展现状与发展

第二部分：摩擦学应用（加权1.3）

（42） 离合器的摩擦学设计

（43） 制动器的摩擦学设计

（44） 塑性机械加工过程的摩擦学研究

（45） 汽车设计中的摩擦学设计

（46） 汽车发动机的摩擦学设计

（47） 汽车轮胎的摩擦学设计

（48） 透平机（Tubine Machinery）的抗冲蚀摩擦学设计

（49） 火车车轮—铁轨系统的摩擦学设计

（50） 车箱内的（抓手、底面）的摩擦学设计

（51） 磨削过程的摩擦学设计

（52） 金属切削的刀具耐磨损设计

（53） 刀具磨损模型

（54） 轧钢机械的摩擦学

（55） 航天器的摩擦学设计

（56） 日用器具的摩擦学设计（例如，刀柄、手套、鞋底地砖、浴盆、坐便器等等的

摩擦学设计）

（57） 钢丝绳传动的摩擦学设计

（58） 电接触副（电接插件）的摩擦学设计

（59） 磁悬浮轴承的摩擦学设计

（60） 生态润滑剂的设计与制造

（61） 添加剂的设计与制造

（62） 信息存储系统（例如，计算机硬盘）的摩擦学设计

（63） 低温行业的压缩机摩擦学设计

（64） 印刷过程的摩擦学设计

（65） 机器人的摩擦定位控制设计与研究

（66） 超声波电机的摩擦学设计

（67） 耐磨、减摩涂层的摩擦学设计

（68） 挖掘机械（矿业机械）工作部分的摩擦学设计

（69） 采油机械的摩擦学设计

（70） 斜拉桥用钢缆的抗微动磨损设计

（71） 生物系统中的摩擦学现象研究（例如，人工关节的摩擦学研究）

（72） 仿生摩擦学研究（例如皮肤、鞋底、手套的摩擦学研究）

（73） 地球科学的摩擦学研究（例如，地震机理的摩擦学研究

（74） 乐器的摩擦学设计

篇四：摩擦力教学设计(东芝杯参赛教案)

《静摩擦力》教学设计

(转载于:www.smhaida.com 海 达 范 文网:摩檫学设计)

一、设计思想

本节课的设计宗旨是：培养学生乐于探索自然现象和日常生活中的物理学原理的兴趣，体现了物理来源于生活，而又服务于生活的道理。为了达到这一目的，本节课所有实验均源于生活现象，使学生亲身感受到物理就在我们身边，并学会用物理的眼光观察世界。运用探究性的实验培养学生设计实验、观察实验、分析实验和数据图象的能力。让学生在体验知识的形成，发展过程中，主动的获取知识。在探究中得到科学的熏陶，对学生在人际交往和个人情感方面均有促进作用。这节课的教学为滑动摩擦力的自主学习做了重要性的铺垫。这节课与重力、弹力均是力学的概念课教学，我们力求通过对这几节课的学习使学生收获深刻认识力的科学素养。

二、教材及学情分析

本节课选自人民教育出版社，普通高中课程标准实验教科书物理必修1第三章第三节P57-P61。本节内容是在初中摩擦力知识基础上的延伸。是本章教学的重点，难点，也是高中物理中对物体进行受力分析的重点和难点。与传统教学相比，本节摩擦力教学内容顺序有所调整，首先是从静摩擦力入手，然后再介绍滑动摩擦力。之所以要这样处理，是因为可更好的体现重视学生的认知规律和实验的先后顺序。本书教参将摩擦力的教学安排了三个课时，本节课是摩擦力的教学起始课，主要研究静摩擦力。

大家在初中已接触过摩擦力的学习，高中应从更深的一个层面来认识摩擦力，静摩擦力的问题很复杂，具体表现出“动中有静，静中有动”，有时似乎又是“若有若无，方向不定”。还有，学生对静摩擦力的理解存在有如下问题：不能正确理解静摩擦力中的“静”字；不会根据运动状态判断静摩擦力的方向；误认为静摩擦力一定是阻力。本节课，我力求使学生们可以正确认识静摩擦力。

三、设计理念

本节是一节科学探究课，从生活中的摩擦现象引入，然后探究静摩擦力和滑动摩擦力与哪些因素有关，并安排学生进行猜想、还有设计实验、实验探究、

以及合作交流等教学过程，让同学们经历探讨两种摩擦力与压力、接触面粗糙程度关系的过程。可以很好地体现新教材让学生在体验知识的形成、发展过程中，主动的获取知识的精神。

四、教学目标

? 知识与技能

(一)知道什么是静摩擦力；可以根据二力平衡的知识判断静摩擦力的大小

和方向。

(二) 可以列举说明静摩擦力在生活中的应用，明白最大静摩擦力的决定

因素有哪些。

? 过程与方法

（一）通过演示及动手体验，培养学生的观察和操作能力。

（二）通过对静摩擦力的教学，可以使学生形成在生活中认识“力”的科学素养。

? 情感、态度价值观

(一)通过对最大静摩擦力进行的实验探究及数据分析，使学生感受到实践是检验真理的唯一标准，更好的培养学生尊重事实和实事求是的科学态度。

（二）通过分析静摩擦力的应用，进一步体现出物理源于生活并服务于生活的道理。

五、教学重点

（一）研究静摩擦力大小的范围。

（二）研究静摩擦力的方向。

六、教学难点

如何对静摩擦力进行方向的判断。

七、教学过程设计

（一）提问回顾引入

1.演示：“筷子提米”实验：在一玻璃杯中放入一定量大米，将筷子插入米中并

向米中加少量的水，并压紧大米，慢慢提起筷子。

教师设疑：(1)杯子和米受重力吗? (2)它们相对筷子处于什么状态?

(3)它们相对筷子有怎样运动趋势?(4)它们未掉下来，说明还受什么

力?

2.导入新课大家一起来回顾一下初中我们学习的摩擦力的有关知识。

(1)什么是摩擦力?

(2)摩擦力的种类?（静、滑动和滚动摩擦力）

目标：1．使学生了解摩擦力在生活中的影响，培养学生热爱生活的思想感情；

２．激发学生学习的欲望及好奇心，培养学生发现问题的能力，体现从生活走向物理的教学理念。

(二) 认识静摩擦力

1．用手先是水平撑起拿起一本书，然后逐渐加大手与水平方向的倾角，问书为什么没有掉下来？如果要掉下来它可能会朝哪个方向运动？

2．全班同学动手做毛刷实验（如图所示）

毛刷保持静止

3.讨论：静止在地面上的讲台是否受到摩擦力的作用？

有的学生说可能受，因为地面粗糙；有的说可能不受。为什么？请同学们讨论。引出二力平衡的知识。（反证法）

4．现在给讲台加一个水平推力，请问是否受摩擦力？

学生应该可以通过二力平衡的观点得出结论：物体受到摩擦力。

目标：1．培养了学生从对简单图形的判断得出结论的能力，同时对学生已有知识进行了加强指导，培养了深入分析归纳总结的能力；

２．以师生互动的方式培养了学生的观察能力和语言表达能力。

通过学生对实例的分析，使学生初步了解了摩擦力，为下面的知识探究打下基础。

（三）探究静摩擦力

1．产生静摩擦力的条件

（1）物体与物体之间有相对运动的趋势；

（2）物体与物体之间接触并且相互挤压（有形变）；

（3）两个接触面不光滑，应有粗糙程度。

２．探究静摩擦力的大小和方向

始终静止 （１）F1＞F2； （２）F1＜F2

图一

图二

逐渐向桶里加沙，F逐渐增大，物块受到的静摩擦力也在增大；但随后我们会发现，静摩擦力不会无限制增大，它的增大有一个限度，当超过这个限度时，物体将由静止变为运动。即由相对运动的趋势变为相对运动，此时所受摩擦力将变为滑动摩擦力。

静摩擦力的最大值Fmax叫做最大静摩擦力（将动未动时摩擦力）。它的数值等于物体刚开始运动时的拉力的大小。

可见：两个物体间的静摩擦力可以是一个变力，它的大小可以在0与Fmax之间，即 0＜F≤Fmax

目标：使学生认识到复杂的事物是由简单事物构成的道理。能根据具体的情况判断静摩擦力的存在问题。会由简单的实验感受静摩擦力的大小，并设计出具体方案。培养学生初步进行完整的实验探究方案，通过探究结论，加强实验的操作技能。培养学生科学的求知欲，使学生乐于探索日常生活中的物理学道理，探究日常生活中的物理学原理

３．探究最大静摩擦力大小与滑动摩擦力大小的关系

图三

篇五：摩擦力教学设计

《摩擦力》教学设计与反思

景东民族中学 钟明举

【教学目标】

一、知识与技能目标

1、知道摩擦力以及滑动摩擦、滚动摩擦现象。

2、知道影响滑动摩擦力大小的两个因素。

3、知道在相同条件下滚动摩擦比滑动摩擦要小。

4、能举例说出增大有益摩擦和减小有害摩擦的方法。

二、过程与方法目标

1、通过生活实例了解摩擦现象的普遍存在，并初步培养学生的观察能力和提出问题的能力。

2、通过实验探究影响摩擦力大小的因素，初步体会科学研究的方法，培养学生收集和处理实验数据的能力。

3、通过实验探究生活中的摩擦现象培养学生的信息交流能力。

三、情感态度与价值观

1、使学生能联系实际探究自然现象和日常生活中的物理道理，养成勇于探索生活中的物理道理和原理的精神。

2、初步认识科学知识和技术对人类社会的发展和生活的影响，培养学生愿意服务社会的意识。

3、通过探究活动和小组合作培养学生善于将自己的见解公开和与他人交流的能力以及合作精神。

【设计理念】

对于摩擦现象学生已有一定的感性认识，根据这一认知实际在教师的引导下通过学生亲身经历探究活动和过程，了解影响滑动摩擦力的因素，实现学科核心向学生核心的转移，让学生主动获取知识；通过具体事例将知识应用于生活和生产实际，让学生体会物理知识的应用价值，培养学生热爱科学的态度与价值观，实现STS教育。

【教学准备】

摩擦力教学自制课件；弹簧测力计、木块、钩码、毛巾、木板、砂纸、儿童自行车。

【教学流程】

一、创设情境，提出问题

生活情境：请几个同学到前面分别用缠了皮筋和没缠皮筋的筷子夹弹子看谁夹的快。

问题情境：利用课件出示问题汽车关闭发动机后为什么还能前进？最后为什么又会停下来？（让学生运用已有经验信息去分析问题，提出解释。引出摩擦现象，激起研究摩擦力的兴趣提出问题什么是摩擦力呢？）

二、摩擦力概念的理解

课件出示：相互接触的两个物体在发生相对运动时，在接触面上产生的阻碍相对运动的力，这种力叫做摩擦力。

组织学生讨论下列问题理解摩擦力概念

1）产生摩擦力的条件是什么？

2）摩擦力产生在什么地方？

3）摩擦力向什么方向？

4）摩擦力的作用是什么？

小组讨论、全班讨论后总结得出结论：（只有相互接触且有相对运动时才会在接触面上产生与相对运动方向相反的摩擦力，其作用总是阻碍相对运动的产生。）

三、摩擦力大小的探究

1）影响摩擦力的大小的因素猜想（通过课件和课本插图以及游戏：让一名同学分别拉一个坐在油布上，和坐在地毯上的同学比较拉力的大小创设情境引导学生提出要探究的问题并在黑板上展示）

2）小组讨论实验方法（引导总结：控制变量法）设计方案和表格

3）实验探究、搜集证据

首先师生共同讨论后由教师演示压力大小对摩擦的影响，由学生观察实验数据填入表格全班讨论写出结论，然后由不同学生小组（每组4人）在讲台上给全班同学演示其他因素对摩擦的影响（其中一人专门作讲解，一人记录）小组讨论后由一人将结论写进黑板上的表格。

4）分析与论证交流、评估

组织全班同学对黑板上的实验数据和结论进行交流、讨论，得出结论。（对同学前面的猜想正确的用红笔打√错误的打×以加深印象）

四、摩擦力的增大与减小

1）问题的提出：通过冬天在结冰的路面上行走人为什么容易摔倒？有什么办法可以使人在冰面上行走而不摔跤？等问题和将粉笔横放与竖放在斜在手中的物理课本上观察现象创设情境引导学生自主学习“科学世界”。

2）自主学习、小组讨论摩擦力的增大与减小方法。

3）全班总结增大和减小摩擦力的方法。

五、巩固和提高

1）如下图中汽车正在水平向右运动，当车上的箱子从车厢前部向中部滑动时箱子和地面____（有或无）摩擦力，箱子和车厢____（有或无）若有则摩擦力的方向向__________，这是因为________________。

2）在日常生产和生活中，下面那条措施是为了减小摩擦力（ ）

A、在机器的转动部分加润滑油

B、自行车紧急刹车时用力捏闸

C、汽车轮胎上有很多花纹

D、北方下雪时，常在道路上洒些灰渣

3）体操运动员在上单杠之前总要在手上涂些镁粉，是为了________摩擦，采用的方法是________；而在杠上做回环动作时，握杠不能太紧，这是为了________摩擦，采用的方法是________。

4）师生共同研究自行车（教师把儿童自行车放在讲桌上，让学生观察自行车构造，自主提问，解释加深知识理解）

六、交流、评估与小结

小组讨论交流本节课的收获与感受。

1）摩擦力大小的决定因素与分类。

2）增大与减小摩擦力的方法。

3）摩擦力的研究方法。

七、作业布置

1）工人在用油桶运油时总是将油桶放倒向前滚动这样做有什么好处？

2）自行车气不足的时候为什么骑起来费力？

3）写一篇科学小作文：没有摩擦的世界

【教学反思】

本节课在考虑到科学探究的难度和学生的实际基础上让学生在教师的引导下进行假设猜想、设计实验师生共同探究。先由教师演示然后再由学生小组进行探究最后形成结论。然而通过教学过程发现学生的设计和操作能力已超出我的估计，只要引导得法，通过小组讨论和合作完全能够完成实验和探究过程。在后来给其他班上课时我没有再演示而让学生小组完成全部探究过程竟然收到更佳效果，学生的学习和参与热情更加高涨。这我又联想到在前面一章的复习中我尝试让学生依据课本上的章节提示问题和黑板上的补充问题进行小组讨论交流、合作学习，效果竟比通常由老师引导复习要好得多。由此我想在日常的教学中可能由

于受传统教学的影响太多而不敢过分相信学生“放手”让学生去探究，从而制约了学生的进步与创新。

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