5.5 科学探究：摩擦力

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5.5 科学探究：摩擦力
【教学目标】
1、知识与技能
知道滑动摩擦力和接触面粗糙程度、接触面之间压力大小的关系；知道增大和减小摩擦的方法，并能在日常生活中应用这些知识；进一步熟悉弹簧测力计的使用方法。
2、过程与方法
经历探究滑动摩擦力与压力、接触面粗糙程度关系的过程，体会怎样进行科学的猜想，理解在研究多因素问题中怎样运用“变量控制”的方法。
3、情感态度与价值观
培养学生实事求地是进行实验的科学态度和科学精神。
与老教材的课程目标相比，它更注重对学生探究能力、创新精神的培养，更注重让学生主动获取知识。
【教学重点】
滑动摩擦力的大小跟压力和接触面粗糙程度的关系．
【教学难点】
滑动摩擦力的定义．
【教具准备】
一个弹簧测力计、一个木块、一块木板、一块玻璃板、一条毛巾、两个钩码。
【教材分析】
这是一节科学探究课，教材以探究滑动摩擦力与哪些因素有关为主线，安排了学生猜想、设计实验、实验探究、合作交流等教学过程，让学生经历探讨滑动摩擦力与压力、接触面粗糙程度关系的过程。很好地体现了新教材让学生在体验知识的形成、发展过程中，主动获取知识的精神。
同时，这节教材的内容与学生的生活实际及生产实际联系十分密切，教材的编写突出了这一点。在通过实验得出摩擦力的有关知识后，注重引导学生运用所学的知识去分析解释大量生活生产中的摩擦现象，其中还编入磁悬浮列车、气垫船等与现代科技联系很密切的内容。很好地体现了新课程“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念。
【学情分析】
对摩擦现象，学生有丰富的感性认识。学生在认识摩擦力的存在，了解压力和接触面的粗糙程度对摩擦力大小的影响及增大和减小摩擦的方法等，都不困难。但将摩擦力这节课安排为一次比较完整的探究活动，就赋予了它新的教育意义。学生的兴趣很高，培养了学生利用知识解决实际问题的能力。因此这一节课无论在知识学习上还是培养学生的能力上都有着十分重要的作用。
【学法指导】
对于摩擦现象，学生们有丰富的感性认识，因此，先通过分析一些实例使学生认识摩擦力的存在。通过探究实验了解摩擦力的大小和什么因素有关，进而理解增大摩擦和减小摩擦的方法，然后应用在实际生活中，体现了“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念。
滑动摩擦力的定义是本节课的难点，学生应直观看到由于物体运动，在物体的表面上产生了一种阻碍物体运动的力。学生通过探究实验了解摩擦力大小与压力及接触面的粗糙程度的关系是本节课的重点内容，学生根据自己的生活经验，作出猜想，设计实验并独立完成实验，培养学生的能力。
【教学过程】
引言
感受摩擦:用手按在桌面上滑动，体会手的感觉;脚在地上蹭一蹭，体会脚的感觉。
学生举例:生活中的摩擦现象。
生活中的摩擦现象很多，请同学们说一说你看到的哪些现象与摩擦有关7
多媒体演示:生活中的摩擦现象。
①刹车后汽车停下。
②抓鱼抓不住。
③纸条提书本。
④小孩滑滑梯屁股发热。
我们生活的世界里充满了摩擦，有的摩擦是有益的，有的摩擦是不利的，我们只有真正认识了摩擦，才能有效地控制和利用它。
(设计说明:通过学生的小活动和举例以及多媒体展示的摩擦现象，让学生感到物理就在身边。从学生熟悉的生活世界出发，引导学生去探索物理科学世界，体现了从“生活走向物理”的课程理念)
一、摩擦力
像小孩滑滑梯那样的运动称滑动，滑梯对小孩的摩擦力，物理学中把它称为滑动摩擦力。
(板书)将一个物体在另一物体表面滑动时所受到的阻碍物体相对运动的力叫做滑动摩擦力。
二、探究滑动摩擦力与哪些因素有关
（1）、猜想与假设
问题1：小明让妈妈他买了一瓶水果罐头，由于小明手上沾有肥皂水，所以怎么也打不开盖子，你能帮助他吗
问题2：小华星期天要去参加学校的攀岩比赛，你认为小华怎样做才不易滑下来而尽快到达终点
问题3：小刚的妈妈去市场买回了几条泥鳅，可小刚怎么也抓不住，怎么办呢
由上述问题的回答分析摩擦力的大小和什么因素有关 要增大摩擦力或减小摩擦力可以采取什么办法呢
猜想1：
猜想2：
猜想3：
[注意] 当研究一个物理量与多个因素之间的关系时，常常采用哪种实验方法呢？
在探究之前根据我们的猜想看你都需要哪些实验器材呢

⑵制定计划与设计实验
我们要想测出力的大小需要用弹簧测力计，那么我们怎么用弹簧测力计测出摩擦力的大小呢？
实验依据的原理是：做匀速直线运动的物体受到的外力是平衡力。木块匀速直线运动时，水平方向受到的一对平衡力是拉力和摩擦力，摩擦力的大小等于拉力的大小，从弹簧秤上读出拉力的数值即为摩擦力的大小。
阅读书94页加油站的内容后回答。
①为了验证摩擦力的大小跟接触面的粗糙程度的关系，保持压力的大小，接触面积的大小不变，改变接触面的粗糙程度，看摩擦力的变化。
a 用弹簧测力计在较光滑的木板上水平拉木块匀速滑动，看弹簧测力计的示数，记录在表格中。
b用弹簧测力计在毛巾上水平拉木块匀速滑动，看弹簧测力计的示数，记录在表格中。
②为了验证摩擦力的大小跟压力的关系，保持接触面的粗糙程度的大小，接触面积的大小不变，改变接触面的粗糙程度，看摩擦力的变化。
c用弹簧测力计在较光滑的木板上水平拉木块匀速滑动，看弹簧测力计的示数，记录在表格中。
d在小车上加入4个钩码，用弹簧测力计在较光滑的木板上水平拉木块匀速滑动，看弹簧测力计的示数，记录在表格中。
③为了验证摩擦力的大小跟接触面积的大小的关系，保持压力的大小，接触面的粗糙程度不变，改变接触面的粗糙程度，看摩擦力的变化。
e 将小车侧放，用弹簧测力计在较光滑的木板上水平拉木块匀速滑动，看弹簧测力计的示数，记录在表格中。
（3）进行实验与收集数据
压力情况 接触面情况 弹簧测力计的示数F/N
a 一个小车 木板
b 一个小车 毛巾
c 一个小车 木板
d 一个小车和4个钩码 木板
e 一个小车 木板

(4)分析与论证
比较a和b能得出什么结论？
比较c和d能得出什么结论？
比较a和e能得出什么结论？
（5）评估
（6）交流与合作
结论是：摩擦力的大小跟 和 有关，
在 一定的情况下， ，摩擦力越大；
在 相同的情况下， ，摩擦力越大．
时间允许的话，请完成下面小实验:
f 用弹簧测力计水平拉木块在较光滑的木板上匀速滚动，弹簧测力计的示数是 。
生活当中处处存在摩擦，但有的是有益的，有的却是有害的，你有什么办法可以增大有益摩擦，而减小有害摩擦吗？
三、增大摩擦和减小摩擦
（1）增大有益摩擦
摩擦力是普遍存在的。在很多场合，摩擦力是有益的。人走路时不打滑多亏了摩擦力所以我们要把鞋底子做得粗糙一些。我们拿起一个茶杯，靠的就是手和杯子之间的摩擦力，由此我们发现人的手表面上也是粗糙的，也就是有手纹和指纹。缝纫机的大轮带动小轮转动，那是皮带和轮子之间有摩擦力的缘故．
增大摩擦的方法可以从影响摩擦力大小的因素上考虑：
增加接触面的粗糙程度，增加物体间的压力。
如：自行车的轮胎上有很多花纹，这是通过增加接触面的粗糙程度增加摩擦力。
行车要刹车时，一般我们会用较大的力压车闸，这是通过增大车闸与车轮之间的压力而增大摩擦。
增大摩擦力的方法：增加接触面的粗糙程度。增加压力大小
（2）减小有害摩擦
　　摩擦力并不是都有好处，在有些场合是有害的，必须设法减小它。机器的各个部件之间的摩擦不仅浪费动力，而且造成机件的磨损，影响机器的寿命。
　　由于摩擦力的大小跟接触面的粗糙程度有关，要减小有害摩擦，应该使物体表面更光滑和减小压力，但是，利用这两种方法还不能使摩擦力减小到令人满意的程度，我们可以做这样一个实验，在木块和木板之间放一排圆铅笔，使木块做匀速直线运动，测出拉力的大小。
　　可见，利用滚动代替滑动可以减小摩擦，这就是所有的车辆都安上轮子的道理。机器的转动部分安装滚动轴承，轴承内圈和外圈之间装有很多光滑的钢球或钢珠，这样，转动时的滚动摩擦非常小。
还有一种减小摩擦的方法是使两个互相接触的摩擦面彼此离开。加润滑油可以在摩擦面间形成一层油膜，运动部件只在油膜上滑动，减小了摩擦。利用压缩气体在摩擦面之间形成一层气垫，使摩擦面脱离接触，可以使摩擦变得更小。气垫轴承、气垫船就是利用气垫来减小摩擦的。我国现在正在研究的磁悬浮列车，也是利用这种方法来减小摩擦力的。
减小摩擦力的方式：
减小接触面的粗糙程度
减小压力大小
变滑动为滚动
四、堂上练习
1.如图5-5-1所示，弹簧测力计拉着木块A 在水平面上匀速向右运动，弹簧测力计对木块的水平拉力为 N ，木块所受的摩擦力为 N，方向为 。
2.如图5-5-2描述的是小红同学用手探究滑动摩擦力大小跟哪些因素有关的情景，用手分别压在玻璃板和桌面滑动（甲、乙），然后再用另一只手压在手上在桌面滑动（丙），下列说法中不正确的是（ ）
A ．甲和乙是探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系
B ．乙和丙是探究滑动摩擦力大小与压力大小的关系
C ．比较甲和乙，感觉甲的阻力大
D ．比较乙和丙，感觉丙的阻力大
3.下列各种摩擦中，属于有害摩擦的是 ，属于有益摩擦的是 （填序号）。(1)机器运转时，各部件之间的摩擦；(2)拔河比赛时，手与绳子之间的摩擦；(3)自行车行进时，后轮胎与地面间的摩擦；(4)吃饭时，筷子与食物之间的摩擦。
4.在物理考试作图时，小亮画错了一个地方，用橡皮轻轻地擦，没有擦干净，然后他稍使点劲就擦干净了，这是通过增大 的方法来增大橡皮与纸之间的 ．
【教学反思】
接下来，我想谈一谈我上了这节课的几点体会：
第一点，学生按照教材的内容进行猜想时，要注意鼓励和引导学生打开思路，大胆地进行其它猜想。
第二点，要转变教学理念，不能走形式上的科学探究，要有效地组织学生进行科学探究，以达到教学目的。而这个教学环节对能否真正达到新课程的教学目标是极为重要的。特别是学生探究时的组织教学。
第三点，由于这是一堂科学探究课，所以教师在引导和提问时，要注意问题的目的性和语言的技巧性；对于学生的看法和观点，要多使用鼓励性的语言，增强学生的自信心。
第四点，由于这一节教材的容量较大，本节内容对好班可一节课完成教学任务。但对平行班，最好是分为两节课来完成。第一节课完成科学探究，总结实验的方法叫“变量控制法”；第二节课再讨论增大和减小摩擦的方法，以及讨论“假如生活中没有摩擦力”。
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