摩擦力教學(xué)設(shè)計(jì)

摩擦力教學(xué)設(shè)計(jì)萬州高級中學(xué)傅霞

一、教學(xué)目標(biāo)知識與技能：1、過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識靜摩擦、滑動(dòng)摩擦力，和它們的產(chǎn)生條作及其作用效果，會判斷它們的方向2、據(jù)物體的平衡條件測量靜摩擦力的大小。3．能運(yùn)用實(shí)驗(yàn)的方法找到滑動(dòng)摩擦力相關(guān)因素。

過程與方法通過控制變量法探究滑動(dòng)摩擦力和正壓力、接觸面粗糙程度的關(guān)系。通過，培養(yǎng)小組分工協(xié)作能力情感態(tài)度價(jià)值觀知道生產(chǎn)和生活中增大摩擦和減小摩擦的實(shí)例，有將物理知識應(yīng)用于生產(chǎn)和生活的意識通過摩擦力產(chǎn)生原理還未完全弄清楚明白探究是無止境，培養(yǎng)一直探究的精神。二、教學(xué)重點(diǎn)

1．靜摩擦力產(chǎn)生的條件及規(guī)律以及靜摩擦力方向的判斷。2．正確理解最大靜摩擦力的概念。3．滑動(dòng)摩擦力大小的計(jì)算以及方向的判斷。三、教學(xué)難點(diǎn)1、靜摩擦力有無的判斷和靜摩擦力方向的判斷。2、滑動(dòng)摩擦力大小相關(guān)因素探究。四、教學(xué)過程。【引入】實(shí)驗(yàn)：拉書。師：首先做一個(gè)簡單又有趣的游戲，這有兩本相互交錯(cuò)夾著的書，請兩位同學(xué)幫老師把它們拉開。這兩位同學(xué)你們有信心把它們拉開嗎？試試看……師：你們想看到這兩位同學(xué)把它們拉開嗎？師：請將書舉高后快速下蹲的同時(shí)用你最大的力氣拉，再來試試……教學(xué)過程師：最開始是什么原因讓如此輕而易舉的事做起來這么困難呢？生：摩擦力。師：第二次用不同的方法又能拉開這又是為什么呢？帶著這個(gè)疑問走進(jìn)今天的學(xué)習(xí)摩擦也是一種常見的生活現(xiàn)象，試著說說你能舉出哪些呀？學(xué)生發(fā)言：舉出生活常見摩擦力的例子。生1：……師：還有沒有同學(xué)有補(bǔ)充的？生2……師：我們還可以來體驗(yàn)?zāi)Σ亮?。拿出你的右手放在桌上，保持桌子不?dòng)，將手向后拉但沒拉動(dòng)，記住這種感覺，再向后拉動(dòng)起來。請一位同學(xué)分享你剛才拉動(dòng)和沒拉動(dòng)時(shí)手都有什么體會？生：……師：那就是摩擦力。兩個(gè)相互接觸的物體，當(dāng)它們發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)或具有相對運(yùn)動(dòng)的趨勢時(shí)，就會在接觸面上產(chǎn)生阻礙相對運(yùn)動(dòng)或相對運(yùn)動(dòng)趨勢的力，這種力叫做摩擦力。（4分鐘）師：（剛才學(xué)生舉的例子中的靜摩擦力）推箱子箱子不動(dòng)時(shí)箱子受到地面的摩擦力；在桌面拉手沒拉動(dòng)時(shí)手受桌面的摩擦力；這類摩擦力都是兩個(gè)彼此接觸且相互擠壓的物體之間存在相對運(yùn)動(dòng)趨勢時(shí)，在接觸面間產(chǎn)生的摩擦力——靜摩擦力。靜摩擦力：定義兩個(gè)物體間只有相對運(yùn)動(dòng)的趨勢，而沒有相對運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦力叫靜摩擦力。產(chǎn)生條件：師：學(xué)習(xí)彈力后知道彈力的產(chǎn)生是有條件的，請同學(xué)根據(jù)之前列舉的例子和生活經(jīng)驗(yàn)，找一找要產(chǎn)生摩擦力又需要哪些條件呢？小組討論后舉手回答。找一找：結(jié)合例子和生活經(jīng)驗(yàn)找出靜摩擦力產(chǎn)生條件。（學(xué)生易忽略粗糙，難點(diǎn)在于找出有擠壓）生：……引導(dǎo)：握水杯如果是光滑的握不住——粗糙，不用力握住也要往下掉——擠壓。如圖，物體就直接放在粗糙水平面上有靜摩擦力嗎？生：是沒有摩擦的。師：有拉力作用在物體上后物體有向右走的“想法”后才有靜摩擦力，這種想動(dòng)而未動(dòng)就是是相對運(yùn)動(dòng)趨勢。綜上所述，靜摩擦力產(chǎn)生條件是……（板書）兩物體相互接觸，接觸面粗糙，相互擠壓即有壓力，有相對運(yùn)動(dòng)趨勢。師：為了深入理解“相對運(yùn)動(dòng)趨勢”我們一起來看看這幾個(gè)例子。【演示】1、向前推桌子不動(dòng)，箱子相對接觸面想向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)？這種“想動(dòng)而未動(dòng)”的感覺就是相對運(yùn)動(dòng)趨勢。你是怎樣判斷的？師：假設(shè)地面光滑，桌子運(yùn)動(dòng)的方向就是相對運(yùn)動(dòng)趨勢的方向——假設(shè)。2、將桌上的水瓶豎直握在空中靜止。水杯在和手的接觸面上有向哪個(gè)方向的相對運(yùn)動(dòng)趨勢呢？3、握著水杯勻速上升呢？師：說明運(yùn)動(dòng)的物體間也可以有相對運(yùn)動(dòng)趨勢。相對運(yùn)動(dòng)趨勢是指相對誰的的運(yùn)動(dòng)趨勢。接觸面的運(yùn)動(dòng)趨勢。師：請利用平衡知識分析水杯靜止時(shí)靜摩擦力方向是怎樣的？（舉手回答）生：靜摩擦力沿接觸面豎直向上。師：水杯勻速上升時(shí)受靜摩擦力嗎？學(xué)生發(fā)言其他兩種模型靜摩擦力方向……可見運(yùn)動(dòng)的物體也可以受到靜摩擦力，“靜”指相對接觸面靜止。師：以上例子都說明靜摩擦力的方向是怎樣的？生：相反。3、方向靜摩擦力的方向總是沿著接觸面，與物體相對運(yùn)動(dòng)趨勢方向相反。若接觸面是曲面（12分鐘）師：剛才的學(xué)習(xí)知道靜摩擦力方向判斷方法，接下來就要看靜摩擦力大小了。4、大?。海ò鍟煟夯貞洺踔惺怯檬裁捶椒ㄖ牢矬w受到的靜摩擦力大小？討論以后舉手回答。生：用彈簧測力計(jì)去拉物體，物體靜止時(shí)由而二力平可知拉力大小等于靜摩擦大小測量靜摩擦力的方法水平方向靜摩擦力等于拉力用了間接測量的方法。儀器介紹：彈簧測力計(jì)固定在滑塊上，滑塊放在保持不動(dòng)的木板上，保持二者相對靜止時(shí)，用手直接拉彈簧測力計(jì)測量二者靜摩擦力大小?！緦?shí)驗(yàn)探究一】保持木板靜止，緩慢增大拉力，觀察滑塊沒有滑動(dòng)之前彈簧測力計(jì)示數(shù)變化情況，靜摩擦力大小是怎樣變化?將探究情況寫在學(xué)案的實(shí)驗(yàn)探究一下。1分鐘師：小組代表分享你們探究的結(jié)論？生：實(shí)驗(yàn)觀察到靜摩擦力會隨拉力增大，……師：【思考】：靜摩擦力能否無限制增大？還有同學(xué)觀察到了什么現(xiàn)象？學(xué)生發(fā)言。生：實(shí)驗(yàn)觀察到彈簧測力計(jì)示數(shù)先增大，后回落。師：這說明物體受到的靜摩擦是可變的。師：老師這有一套數(shù)字化摩擦實(shí)驗(yàn)器能直觀反映靜摩擦力變化情況，研究對象小物體，把它放在能被電機(jī)勻速牽引的薄板上，相對滑動(dòng)前，滑塊水平方向受到向左的拉力和向右的摩擦力（現(xiàn)場做出受力分析），滑塊靜止，由二力平衡得摩擦力等于拉力。拉力可用拉力傳感器測出，力傳感器的原理是以很短的時(shí)間間隔采集數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)輸入電腦利用軟件作出力隨時(shí)間變化圖像。邀請一位同學(xué)協(xié)助老師完成實(shí)驗(yàn)。展示軟件繪出的圖像。師：由圖像可知靜摩擦力會增大。但增大是有限度的，到最大限度后小物體和滑塊發(fā)生相對滑動(dòng)不再是靜摩擦力。這個(gè)最大限度叫最大靜摩擦力。這說明兩物體間的靜摩擦力確實(shí)是可以變化的，F(xiàn)在0與最大靜摩擦力Fmax之間。（板書）Fmax在數(shù)值上等于物體剛剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的拉力，師：現(xiàn)在能試著解釋剛才拉開兩本相互交疊的書為什么這么困難嗎？因?yàn)閮杀緯g最大靜摩擦力太大。師：快速下蹲后能拉開就是減小了最大靜摩擦力，學(xué)了后面的知識就能更全面解釋這個(gè)問題。剛才靜摩擦力增大到最大值后滑塊和木板產(chǎn)生相對滑動(dòng)。靜摩擦力變成滑動(dòng)摩擦力。二、滑動(dòng)摩擦力當(dāng)一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面滑動(dòng)的時(shí)候，會受到另一物體阻礙它滑動(dòng)的力，這個(gè)力就叫做滑動(dòng)摩擦力?！居懻摗?師：請對照靜摩擦力產(chǎn)生條件找出滑動(dòng)摩擦力產(chǎn)生條件和靜摩擦力產(chǎn)生條件的區(qū)別在什么地方？。舉手回答。學(xué)生回答并引導(dǎo)強(qiáng)調(diào)不同點(diǎn)。條件：接觸，粗糙，相互擠壓，有相對運(yùn)動(dòng)。都是發(fā)生在接觸面上的。所以滑動(dòng)摩擦力方向與相對運(yùn)動(dòng)方向相反。大?。簬煟焊鶕?jù)剛才的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（回憶初中學(xué)習(xí)的摩擦力知識）猜測滑動(dòng)摩擦力大小可能與哪些因素有關(guān)？生:壓力和接觸面粗糙程度……師：還可能與哪些因素有關(guān)呢？生：……師：科學(xué)探究就是要大膽假設(shè)，嚴(yán)密求證。細(xì)心撥開隱藏真理的層層迷霧，今天我們先研究壓力和接觸面粗糙程度對滑動(dòng)摩擦力的影響?！締栴}】：老師提問，學(xué)生回答師：一個(gè)物理量與可能多個(gè)因素相關(guān)，該用什么方法研究？生：（控制變量法，先控制接觸面粗糙程度不變，改變正壓力，觀察滑動(dòng)摩擦力大小和正壓力的關(guān)系。）師：我們先來做控制接觸面粗糙程度不變，改變正壓力，觀察滑動(dòng)摩擦力大小和正壓力的關(guān)系?！居懻摗空埿〗M討論怎樣準(zhǔn)確測量滑塊和木板間的滑動(dòng)摩擦力？（1分鐘）師：請第2組的同學(xué)說說你們是怎樣測量滑動(dòng)摩擦力的？生：……（用彈簧測力計(jì)拉著物體滑動(dòng)。）師：其他組對這個(gè)方法有沒疑問的？怎樣保證物體滑動(dòng)時(shí)彈簧測力計(jì)的拉力大小就是物體受到的滑動(dòng)摩擦力呢？生：（勻速運(yùn)動(dòng)或者靜止）師：如何保障小車勻速運(yùn)動(dòng)？有什么好的改進(jìn)方案？學(xué)生討論看看他們有沒有改進(jìn)方法。學(xué)生展示他們的方法，做適當(dāng)點(diǎn)評。生：拉動(dòng)下面的木板，和滑塊間產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦力。師：滑板的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是怎樣的？（作圖）一起對滑板做受力分析，根據(jù)滑動(dòng)摩擦力方向的相對運(yùn)動(dòng)方向關(guān)系找出滑動(dòng)摩擦力的方向。生：……師：介紹自制的實(shí)驗(yàn)儀器：（展示實(shí)物圖）研究對象——小滑塊。薄木板用一根細(xì)線通過搖輪拉動(dòng)，把固定有彈簧測力計(jì)的滑塊放在薄木板上，測力計(jì)另一端固定在水平支架上，搖動(dòng)手柄緩慢拉薄板，類比到間接測量靜摩擦的方法，滑塊靜止，彈簧測力計(jì)示數(shù)得出滑動(dòng)摩擦力大小。在滑塊上增加砝碼改變正壓力后，再次搖動(dòng)手柄使木板滑動(dòng)，讀出滑塊靜止時(shí)彈簧測力計(jì)讀數(shù)。改變砝碼質(zhì)量，將測量讀數(shù)記錄到表格里。【實(shí)驗(yàn)】：學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)：控制接觸面材料不變，探究滑動(dòng)摩擦力和正壓關(guān)系。注意：小組就是基本學(xué)習(xí)單位，講究分工合作，一人搖手柄，一人讀數(shù)，一人將器材還原，一人操作改變砝碼，一人負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)安全。彈簧測力計(jì)每次都要調(diào)零，穩(wěn)定時(shí)再讀數(shù)，讀數(shù)時(shí)視線垂直于刻度。實(shí)驗(yàn)時(shí)同學(xué)可站起來操作。用設(shè)計(jì)好的表格記錄數(shù)據(jù)。第（）組探究摩擦力和正壓力關(guān)系數(shù)據(jù)記錄表砝碼質(zhì)量滑塊質(zhì)量g，重力N加100g砝碼，重力0.98N加200g砝碼，重力為1.96N加300g砝碼，重力2.94N加400g砝碼，重力3.92N加500g砝碼，重力4.90N總質(zhì)量正壓力（N）滑動(dòng)摩擦力(N)31分鐘師：請兩組同學(xué)愿意展示你們的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。師：請同學(xué)們根據(jù)你們組的數(shù)據(jù)猜測滑動(dòng)摩擦力和正壓力的關(guān)系。師：你是出于什么原因有這種猜測呢？同學(xué)的猜測是遵從科學(xué)研究的“簡單性”原則，先從簡單的關(guān)系開始猜測驗(yàn)證。有多組數(shù)據(jù)后可用作圖法找出摩擦力和正壓力的關(guān)系。今天用電腦上代替我們以正壓力為橫軸，摩擦力為縱軸作圖。（作圖）根據(jù)點(diǎn)的走勢猜測可能是怎樣的圖像？添加趨勢線后反向延長，觀察測得的數(shù)據(jù)點(diǎn)并不是都在線上，均勻分布在兩端，這其實(shí)是一個(gè)求平均值的過程。（作另一個(gè)圖）在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，這兩個(gè)圖像可認(rèn)為是過原點(diǎn)的。大量實(shí)驗(yàn)表明：當(dāng)接觸材料不變時(shí)，滑動(dòng)摩擦力和正壓力成正比。當(dāng)在兩組圖像中控制壓力不變時(shí)，從圖像讀出的摩擦力不同，這是什么原因呢？請兩組同學(xué)拿起小車觀察，觀察發(fā)現(xiàn)兩組的接觸面材料不一樣。，所以作出圖像的傾斜程度也不同。綜上分析可得出結(jié)論：接觸材料不變時(shí)，滑動(dòng)摩擦力的大小跟壓力成正比，也就是跟兩個(gè)物體接觸面間的垂直作用力成正比。F=uFN.解釋其中每一個(gè)物理量的物理意義。FN為垂直的正壓力。u是比例常數(shù)，叫做動(dòng)摩擦因數(shù)，沒有單位，它反應(yīng)了接觸面的粗糙程度，高中階段接觸的材料都是小于1。書上介紹幾種材料間的動(dòng)摩擦因數(shù)。知道這個(gè)關(guān)系后就能通過改變正壓力和接觸面粗糙程度改變物體間的摩擦力。摩擦力的應(yīng)用與防止師：請利用今天學(xué)習(xí)的關(guān)于摩擦力的知識舉例說明生活中減小有害摩擦力的方法。機(jī)械表上油減小摩擦，機(jī)器零件間涂潤滑油減小摩擦，磁懸浮列車減小摩擦……師：摩擦力一定是有害的嗎？生活中有哪些需要增大摩擦的例子？生：汽車輪胎表面花紋以及防滑鏈增大摩擦體，操運(yùn)動(dòng)員涂防滑粉增大摩擦。物理這門自然科學(xué)講究的是“從生活走向物理，從物理走向社會”，希望大家能用今天所學(xué)想辦法解決生活中利用和減小摩擦力的現(xiàn)象。小結(jié)：愉快的學(xué)習(xí)時(shí)間即將結(jié)束，今天這節(jié)課在知識和方法上你有哪些收獲呢？稍顯遺憾的是同學(xué)猜測滑動(dòng)摩擦力影響因素有這么多，但