《摩擦力》教学设计

人教版普通高中课程标准实验教科书物理必修1第三章第3节《摩擦力》教学设计镇海龙赛中学戎雯莹一、教材分析摩擦力是高中物理几个重要的性质力之一，是学习牛顿运动定律的基础。教材中由小孩轻推箱子的实例引入静摩擦力和滑动摩擦力，以这个情境作为载体，从力的大小和方向两方面，对静摩擦力和滑动摩擦力分别进行研究学习。教材以生动的素材和贴近学生原有认知的知识编排为基础，增加了实验感性认识素材，增强了趣味性和灵活性，重视基础和思路，更注重“研究性学习”，力图激发学生主动学习、探究学习的渴望。二、学情分析摩擦是生活中非常常见的一种现象，学生对于摩擦的情境已经有了一个感性的认识，另一方面学生在初中阶段也已经初步学习过有关摩擦力的相关知识，有了一定的知识储备。但是学生已有的知识又是比较片面的，这在另一方面可能会成为学习的阻力。比如关于摩擦力的方向，对于“相对”两个字的理解显然是对已有知识的升华，需要更加严谨的逻辑思维，对已有的知识进行修整重构，这对学生是一个挑战。三、设计思路基于以上分析，本课的教学模式构建于探究教学模式之“科学探究”模式理论及建构主义理论。通过演示实验的方式，将问题具体化，控制条件，创设相近的情景，让学生在对比实验中，自主得出摩擦力的特点，发展对学科的兴趣与热情，培养实验探究能力和交流协作能力。四、教学目标1.知识与技能①知道静摩擦力的产生条件。②能用二力平衡条件判断静摩擦力的大小和方向。③知道滑动摩擦力的产生条件、大小和方向。④会用动摩擦因素计算滑动摩擦力大小。2.过程与方法①通过实验探究静摩擦力的大小，培养实验操作能力。②通过探究滑动摩擦力的大小，学会运用控制变量发研究问题。3.情感态度与价值观①利用自制的生活化实验装置激发学生学习物理的兴趣。②在研究问题时，培养学生突出主要矛盾，忽略次要因素的思维方法。五、教学重点①滑动摩擦力大小的计算以及方向的判断。②静摩擦力的有无的判断以及静摩擦力方向的判断。六、教学难点①静摩擦力的有无的判断以及静摩擦力方向的判断。②知道最大静摩擦力与滑动摩擦力的关系。七、教学方法和教学手段1．教学方法：运用物理“科学探究”教学模式。2．教学手段：演示实验，数码计算机辅助。八、教学过程1.游戏激趣，引入新课[课堂互动实验]教师带领学生，通过“手压桌面，用力滑行”的一个游戏，让学生感受到，在手掌启动和滑动的过程中都受到桌面对它的阻碍作用，自然引出摩擦力的概念。2.静摩擦力在手刚要启动还未启动的时候，手受到桌子的阻碍作用，这个力我们称为静摩擦力。2.1静摩擦力的产生条件2.1.1相对运动趋势[实验演示]如图（1）所示，教师向学生展示自制的静摩擦力演示装置，水桶中装有少量的红墨水。图（1）[引导性提问]我们分明能够感觉到，绳子对木块有拉力作用，木块为什么没有动？引导学生得出因为在水平方向上还受到一个向右的静摩擦力。[实验演示]用手托起小水桶，使绳子松弛。[引导性提问]此时，木块是否还受到桌面施加的静摩擦力？[师生对话]对比两种情境，师生对话讨论得出：当挂上水桶后，绳子给这个滑块施加了一个拉力的作用，滑块在这个拉力的作用下很想往前运动，有了一个往前运动的趋势，这个时候静摩擦力就会出现，阻止滑块发生相对运动。总结得到静摩擦力产生的一个条件即相互接触的物体间要有相对运动的趋势。2.1.2弹力[实验演示]教师手持瓶于空中。[引导性提问]对瓶子进行受力分析，它在竖直方向受到重力的作用，为什么没有竖直下掉？[引导性提问]当我开始松手，松到与瓶子的挤压力几乎为零的时候，瓶子掉下来，这是为什么？[师生对话]对比两次情境，当手与瓶子之间的弹力减小到0的时候，手施加给瓶子的摩擦力也随之消失了，所以摩擦力产生的其中一个必备条件是，接触面之间必须要有弹力。2.1.3接触面粗糙[师生互动趣味实验]教师向学生展示一个用托盘托着的啤酒瓶，瓶中装满水。首先让班上一个比较强壮的男生上台提啤酒瓶，在做实验之前，让该学生在事先准备好的脸盆中洗手。然后，教师用干布擦干啤酒瓶，让一位身材娇小的女生上台提啤酒瓶，但是该位学生，实验前并不要求洗手。通过两位同学的实验，发现身材强壮的男生提啤酒瓶很吃力，而身材娇小的女生轻松地提起了啤酒瓶。教师揭开贴在脸盆上写有“洗洁精”的标签。教师让学生总结实验，得出静摩擦力产生的条件——接触面之间要粗糙。2.2静摩擦力的方向[实验演示]用力往斜下按毛刷，使毛刷仍然处于静止状态，让学生分析毛刷的受力情况，在分析静摩擦力的时候，提出问题：“静摩擦力的方向朝哪？”引导学生根据扫帚下端毛的方向来判断即与物体相对运动方向的趋势相反。2.3静摩擦力的大小[实验演示]展示自制的静摩擦力演示装置如图（1）所示，往水桶中缓缓加水让学生注意观察滑块的运动状态。[引导性提问]滑块受到绳子的拉力作用，为什么在水平方向静止？[师生对话]根据平衡的条件，滑块在水平方向上拉力与静摩擦力二力平衡。随着水桶中水的增加，拉力不断变大，但是滑块始终保持静止，根据二力平衡，静摩擦力的大小随着绳子拉力的变大不断变大。[引导性提问]静摩擦力能否一直增大下去？[实验演示]不断往水桶中加水，到达一定的时刻，木块运动。[师生对话]静摩擦力存在最大值，当超过最大值，物体将受到滑动摩擦力。总结得出静摩擦力的大小的特点：静摩擦力的大小由受力平衡得到，在一定范围内，随外力的变大而变大，直到达到最大值，这个极限称为最大静摩擦力。3.滑动摩擦力根据静摩擦力的产生条件和方向，学生很容易得到滑动摩擦力的产生条件和方向，在这里重点放在了滑动摩擦力的大小上。3.1滑动摩擦力的大小[师生对话]教师引导学生回顾初中所学知识分析滑动摩擦力的影响因素，进而提出从定量上分析滑动摩擦力的影响因素。[实验演示]教师展示自制的滑动摩擦力影响因素的探究装置如图（2）：图（2）[师生对话]利用图（2）所示的装置，选择小木块为研究对象，在木块一端与一个弹簧秤相连，匀速拉动小木块，弹簧秤的示数就可以反映滑块所受的滑动摩擦力。在拉动过程中，必须要做到匀速，这个比较难以达到，另一方面，运动的弹簧秤，示数也不好读，因此需要对弹簧秤进行改装。[实验演示]给出改装之后的实验装置如图（3）所示图3[师生对话]教师实验演示拉动长木板，让学生对小木块进行受力分析，小木块在水平方向上，受到弹簧的拉力和长木板施加的滑动摩擦力，木块处于静止状态，所以水平方向上，拉力等于滑动摩擦力，滑动摩擦力的大小仍然可以通过弹簧秤的示数得到。对比两个实验装置，分析，第二种实验装置的优点：①受到滑动摩擦力的木块处于静止平衡，对于拉动长木板的速度没有要求。②静止的弹簧秤容易读数。3.1.1滑动摩擦力与接触面间正压力之间的关系[实验演示]利用图（3）实验装置，控制其他条件不变，改变木块与长木板之间的正压力（在小木块上加砝码），多次实验，记录，对应的正压力下，弹簧秤的读数。[师生对话]师生共同讨论，利用作图法，以滑动摩擦力为纵轴，物体之间的正压力为横轴，对数据进行处理，发现，滑动摩擦力的大小与物体之间的正压力成正比。3.1.2滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系[实验演示]利用图（3）装置，控制其他条件不变，在木板下表面贴上粗糙的纱布，使接触面之间的变粗糙。[师生对话]接触面之间的滑动摩擦力大小，与接触面之间的粗糙程度有关。3.1.3滑动摩擦力与接触面积的关系[实验演示]控制其他条件不变，第一次以正方形地面与长木板接触，拉动长木板。第二次以侧面的长方形窄面与长木板接触，拉动长木板。[师生对话]对比两次实验结果，得出滑动摩擦力大小与接触面积无关。3.1.4滑动摩擦力大小与物体相对运动速度大小的关系[实验演示控制其他条件不变，多次实验改变抽木块的速度。[师生对话]滑动摩擦力大小与物体相对运动速度大小无关。总结：事实上通过大量的精确的实验，我们发现滑动摩擦力的大小，跟接触面之间的正压力的大小成正比，跟接触面之间的粗糙程度有关。给出滑动摩擦力的计算公式，介绍各符号所代表的物理意义。4课堂练习马拉雪橇在水平冰面上运送木料，钢制雪撬与木料的总重量为4.9×104N，由P59表1中数据知钢与冰之间的摩擦系数为μ=0.02。（1）马拉力多大是才能够拉着雪撬匀速前进？（2）当马用600N拉力拉雪橇时，雪橇受到地面的摩擦力是多大？5课堂小结结合板书，对今天所学知识进行回顾。6板书设计摩擦力滑动摩擦力方向：沿接触面与相对运动方向相反大小：变化的：随物体产生相对运动趋势的外力增大而增大有范围：0Ff静≤Ff静m产生条件：相对运动+弹力+接触面粗糙方向：沿接触面与相对运动方向相反大小：Ff动=μFN静摩擦力