第三章 相互作用—力
第2节 摩擦力
课标分析:
《普通高中物理课程标准》中要求学生经历一些科学探究活动,初步了解物理学的特点和研究方法,知道生产和生活中物理现象产生的原因,并形成将探究得到科学知识应用于生产和生活的意识。
摩擦力作为非常重要的性质力之一,在课程标准上要求认识摩擦力,知道滑动摩擦和静摩擦现象,能用动摩擦因数计算滑动摩擦力的大小。摩擦力在高中的课程中是比较重要的,并且摩擦力作为动力学的基础知识之一,在教学中要给与足够重视,务必让学生学明白并能熟练应用。
学情分析:
学生已经在初中学习过摩擦力的有关知识,对生活中的摩擦现象有所了解,但是对其产生的规律却不清楚,但会用二力平衡的知识分析一些简单的问题。学生对知识有较强的好奇心和较强的观察能力,学生也有一定的归纳总结能力。学生已经学过弹力,知道压力的性质是弹力,促进理解"正压力”这一概念。学生已有一定的物理学科研究方法,如观察实验、控制变量法、类比方法、从实验现象中总结规律等,可以实现教材渗透的方法教育意图。学生对知识有较强的好奇心和较强的观察能力,学生也有一定的归纳总结能力。但学生现在仍然习惯于经验分析,对理论分析还没养成良好的习惯,需要教师逐步引导。
教材分析:
本节内容选自人教版高中物理第三章第二节的知识,本节内容是在初中摩擦力基础上的延伸和拓展。摩擦力与弹力地位等同。本节知识是本章教学的重点,同时也是教学的难点,故应对该节内容的教学引起高度的重视。摩擦力是力学中的三大性质力之一,正确认识摩擦力对后面知识的学习有着至关重要的作用。在摩擦力这节课中,要求会计算滑动摩擦力的大小和判断其方向,以及静摩擦力的大小和方向的判断。教师在教学过程中要将学生在初中所学过的相关概念与本节内容相结合,与生活中的实例相结合,逐步引导、循循善诱,对两种摩擦力的大小和方向判定有个清晰的认识。在探究过程中要充分利用初中二力平衡的知识,在物体从静止到运动的过程中认识静摩擦力和滑动摩擦力大小变化情况,使学生的认识从感性到理性发生质的变化。由于本节课的特点,在整个教学过程中要充分体现新课标的探究精神,让学生多用所学知识揭示生活中的相关现象本质。
教学目标:
通过分析生活中常见的现象认识静摩擦力,滑动摩擦力以及它们的产生条件和作用效果
通过直观演示法学会判断摩擦力的方向,了解相对运动趋势的概念。
通过实验探究知道滑动摩擦力与哪些因素有关,并培养科学探究能力和物理思维方式。
教学重难点:
重点:认识静摩擦力和滑动摩擦力,知道最大静摩擦力。
利用滑动摩擦力的概念及产生条件,判断滑动摩擦力的方向。
难点:利用滑动摩擦力的概念及产生条件,判断滑动摩擦力的方向。
教学方法:
教师教法:讲授法、直观演示法、实验探究法
学生学法:实验探究法、讨论法
教具选择:
多媒体、刷子、黑板擦、书、木块、弹簧测力计、毛巾
教学过程:
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
新课导入 情景1:通过播发一个视频:小狗在冰面上行走的时候不断打滑, 使用黑板擦可以将黑板上的字给擦掉。 问题1:为什么后出现这样的现象? 学生观看视频,并思考回答问题 1.利用生活实例激发学生的兴趣。 2.引导学生总结:生活中处处存在摩擦力,摩擦力与生活息息相关。 3.培养学生发现问题的能力,体现从生活走向物理的教学观念。
情景2:展示3组图片 小男孩用力将木块推动,木块在地面上滑动,用弹簧测力计拉动木块在平板上滑动,小木块从斜面上滑落下来。 教师讲解:根据初中所学知识,我们知道木块都受到了滑动摩擦力,初中对于滑动摩擦力的定义是一个物体,在另一个物体表面滑动时产生的摩擦力叫滑动摩擦力。那我们现在就在初中学习的基础上,再深入了解滑动摩擦力。 学生认真听讲,观看图片 1.引出本节课学习内容:摩擦力。 2.引导学生回忆初中对摩擦力的学习。使学生在初中所学过的相关概念与本节内容相结合。
新课教学 让学生通过观察以上三个图片回答以下问题 问题1:它们的共同特性? 引导学生得出共同特性:两个问题,相互接触,有相对运动趋势。 和同学们一起得出高中对滑动摩擦力的定义:两个相互接触的物体,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,这种力叫做滑动摩擦力。 问题2:滑动摩擦力产生的条件? ①两物体相互接触,且接触面不光滑; ②两物体接触处有压力; ③两物体接触面有相对运动。 问题3:滑动摩擦力的方向? 教师通过演示以下两个实验帮助学生理解滑动摩擦力的方向。 1.刷子在讲台上向前划过,让同学观察刷子的运动方向和刷毛偏离方向,对其进行受力分析。 2.将黑板擦放在书的一端,将书向前推动,观察黑板擦的运动方向和受力情况。 通过讲解,引导学生得出滑动摩擦力的方向:总是沿着接触面,并且跟物体相对运动的方向相反。 创设情景:请同学们把手掌贴在桌面上,使手掌沿桌面滑动,改变手掌施加在桌面上的力,体验手掌的感觉。 问题4:摩擦力的大小与哪些因素有关?我们研究多个变量之间的关系时,采用什么方法? 引导学生根据生活实例推测影响摩擦力大小的因素。并且让学生根据以往的实验知识设计探究影响摩擦力大小因素的实验。 学生设计完实验后进行讲解实验 当木块对木板的压力越大,表面越粗糙时弹簧秤的示数越大;可知滑动摩擦力的大小于物体间的压力,以及接触面的情况有关。接触面的情况包括粗糙程度和材料。要特别注意,与接触面积无关。 进一步的实验表明,滑动摩擦力的大小跟压力成正比F= FN,其中的 是一个比例常数,叫动摩擦因数。公式中的压力也就是两个物体表面间的垂直作用力,是求滑动摩擦力的关键。 对 的认识:对学生指出, 的数粗糙值与接触面的材料、接触面的粗糙程度有关,没有单位,指导学生阅读“几种材料间的动摩擦因数”,加深学生对 的认识。 1.学生观看图片,讨论回答 与教师一起总结得出滑动摩擦力的定义 2.学生进行讨论总结回答问题 3.学生通过对刷子及黑板擦运动情况和受力分析。总结得出滑动摩擦力的方向。 学生小组讨论后设置实验,探究影响滑动摩擦力的因素。 通过观察分析以上三种情况物块所受摩擦力总结得出摩擦力的定义、产生条件一方面培养学生独立思考的能力,另一方面让学生带着问题去听讲,有效的激发了学生的听课积极性。 通过实验使学生加强对摩擦力方向的理解,了解相对相对运动趋势。 1.这个实验是本堂课的重点和难点,让学生在设置实验的过程中自主思考问题,发现规律。培养学生科学探究能力。 2.学生先设置实验,进行实验。在教师讲解实验时进行纠错,带着问题听讲,调动学生学习的积极性。
根据初中所学,除了滑动摩擦力,还有其他形式的摩擦力。小孩推箱,箱子未动。据二力平衡的知识,这时一定有一个力与推力平衡,阻碍相对运动发生的力,那就是静摩擦力。 通过学生的回答总结得出,当两个相对静止的物体之间发生相对运动趋势时,在接触面上就会产生一种阻碍这种相对运动趋势的力,这个力就叫静摩擦力。 静摩擦力产生条件: 1.物体间要有弹力且相对静止2.要有相对运动趋势3.接触面要粗糙。 静摩擦力的方向:静摩擦力的方向总是跟接触面相切,并且跟物体相对运动趋势的方向相反。 强调 1.首先要强调静摩擦力方向的方位:“总是沿着接触面”,如果接触面是曲面,静摩擦力的方向与接触面相切。 2.要引导学生体会“相对运动趋势”,学生对“相对运动趋势”常常感到不好理解,对“相对运动趋势方向”不好判断。让学生联系滑动摩擦力方向的确定以及演示的两个实验进行理解。 进行实验: 用弹簧测力计沿水平方向拉木块时,在拉力F增大到一定程度之前,木块不会运动,继续用力,当拉力达到某一个数值Fmax时木块开始移动,此时拉力会突然变小到F0 提问:上述实验现象我们可以得出什么呢? 我们可以得到这样的结论:一般静摩擦力没有一个确定的值,当物体不动处于平衡状态时,静摩擦力的大小随着拉力大小的变化而变化,总是等于拉力的大小。静摩擦力增大到某数值后就不再增大了,这时静摩擦力达到最大值,叫最大静摩擦力,用Fm表示。 一般情况下,如果两个相接触的物体之间存在着静摩擦力的作用,则并不一定处于最大静摩擦力状态,最大静摩擦力等于使物体将要开始运动所需的最小推力。 由二力平衡可知,木块除受到拉力以外,还受到了与拉力等大反向的作用力,这个力是桌面对木块的静摩擦力,所谓“静”,是指木块相对于桌面静止. 继续增大拉力,木块仍处于静止状态,说明静摩擦力随外力的增大而增大. 静摩擦力的大小:静摩擦力总等于沿接触面方向物体受到的外力,而与压力无关. 在上面的实验中,增大拉力,发现木块静止到一定的时候就由“静”变为“动”了.说明静摩擦力有一个限度,静摩擦力的最大值Fmax叫做最大静摩擦力,最大静摩擦力等于使物体刚要运动时的外力。 师生总结:结论:静摩擦力F的值为0<F≤Fmax. 观看图片,思考分析,根据探究滑动摩擦力的方法总结静摩擦力的定义、产生条件。 对三组图片中的物体进行受力分析,得出静摩擦力的方向 学生观看教师演示实验 小组讨论,思考回答 学生认真听讲,思考,做笔记 1.培养学生独立思考能力。 2.·探究静摩擦力与探究滑动摩擦力的方法类似,学以致用。留给学生自己思考的空间 鼓励学生从物理现象中进行归纳总结。 通过实验引入最大静摩擦力 通过讲解实验让学生了解最大静摩擦力。 通过讲解实验让学生了解静摩擦力。
课堂练习 进行课堂练习,留一定时间给学生思考,如何再讲解习题,巩固练习 例1 (多选)如图所示,A、B叠放在水平面上,水平力F作用在 A上,使二者一起向左做匀速直线运动,下列说法正确的是( ) A.A、B之间无摩擦力 B.A受到的摩擦力水平向右 C.B受到A的摩擦力水平向左 D.地面对B的摩擦力为静摩擦力,水平向右 讲解:对A物体,由于A匀速运动,由二力平衡可知,B对A的摩擦力必与F等大反向,故A错误,B正确;对B物体,由力的作用的相互性,B对A的摩擦力一定与A对B的摩擦力等大反向,故B受到A的摩擦力水平向左,故C正确;对A、B整体分析,由于A、B一起向左匀速运动,则地面对B的摩擦力一定为滑动摩擦力,且水平向右,故D错误. 答案:BC 总结判断静摩擦力有无与方向的方法 静摩擦力有无及方向的判断方法 (1)二力平衡法:适于相互接触的两物体处于平衡状态时. (2)假设法 ①选研究对象(受静摩擦力作用的物体). ②选跟研究对象接触的物体为参考系. ③假设接触面光滑,找出研究对象相对运动趋势的方向. ④静摩擦力的方向与相对运动趋势的方向相反. 认真思考,回答问题 学生认真听讲 做笔记 通过课堂练习检验学生对该节课知识点的掌握情况,学生也可以及时巩固。
知识小结 与学生一起对该节知识点进行小结 认真思考,回答问题 帮助学生建立知识框架,形成知识体系。
课后作业 布置课后作业 1.(多选)如图甲所示,一人用由零逐渐增大的水平力F推静止于水平地面上质量为10 kg 的木箱,木箱所受的摩擦力Ff与F的关系如图乙所示,g取10 m/s2,下列说法正确的是( ) A.木箱所受的最大静摩擦力Ffm=21 N B.木箱所受的最大静摩擦力Ffm=20 N C.木箱与地面间的动摩擦因数μ=0.21 D.木箱与地面间的动摩擦因数μ=0.2 2.课本的课后练习题 认真独立完成作页 趁热打铁,对本节课所学的知识点进行巩固练习,锻炼学生的独立思考能力,教师通过作业完成情况检验学生知识掌握情况。
【板书】
静摩擦力和滑动摩擦力的联系和区别
【教学反思】
本节课中插入大量的实验和动图帮助学习,许多重难点都是在实验和动图的引导下得出结论的。充分利用了先进的教学成果,引用借鉴别人的优秀成果的基础上在进行补充,达到符合自己的学情的课堂。本课难点较多,且都是抽象难以理解的,所以需要学生在课后多进行练习和思考。这一节课通过师生间的互动,在教师的引导下,几乎所用的知识点都是有学生自己得到,在教学中应该尽量调动学生的积极性,要体现学生的自主性,重在培养学生的学习能力。