广东省中山市卓雅外国语学校-高中物理-创新实验-探究静摩擦力的大小

第9页基于“211三案引学〞教学模式下的教学探究——?探究静摩擦力的大小?说课稿使用教材选自人教版高中物理一年级必修1中的第三章第三节。二、实验器材自制教具：纸、吸管、棉线力学传感器、数字采集器、铁架台、细线、木块〔粘有海绵、砂纸〕、木板、带定滑轮的长木板、水、水桶、筷子、米、杯子、书三、实验创新要求/改良要点自制实验用品来源于生活，原理清晰，简单易操作，现象明显，引发学生认知冲突，激发兴趣积极思考。用力传感器代替弹簧秤，它测力时仅发生微小的形变，不会抖动便于稳定，从而便于操作，又能自动连续地测量和记录力的变化，并且用图象显示出来。从而也大大缩短了课本中这个实验的时间，且记录准确。用有形的图线呈现无形的物理规律。由图线不仅能够看出在开始运动前静摩擦力逐渐增大的过程，还根据图像调整操作过程的细节；以及最大静摩擦力大于运动后的滑动摩擦力，可以控制变量找到最大静摩擦力和正压力的正比关系。用线绕过定滑轮拉着小桶，倒水相对于用手拉或倒沙子，能够具有更好地连续性，能大大提高了最大静摩擦力图像峰值成功率。四、实验原理/实验设计思路从物理规律入手，从生活用品中表达，利用自制小实验、数字化传感器和传统实验教具结合的学生易理解的装置，呈现小木块从静到动的过程，通过数字采集器的记录和图像，探究静摩擦力的大小和最大静摩擦力的相关因素。五、实验教学目标以布鲁姆教育目标分类学为依据，制定如下认知目标：〔1〕知识与技能：用自己的话解释静摩擦力并举例，能说明最大静摩擦力的状态，会使用二力平衡条件判断静摩擦力的大小，可以用最大静摩擦擦力区分前后状态的改变；举出生活中的实例〔2〕过程与方法：①通过参与感受和观察分析现象，使学生认识启发、分析和归纳方法；②通过静摩擦力和最大静摩擦力大小的探究过程，使学生体验和认识科学探究的一般过程，形成物理思维。〔3〕情感态度与价值观：具有科学探究意识，能在学习生活中发现问题，提升学生的物理核心素养；可以用物理解决生活问题。六、实验教学内容本课是学习静摩擦力的大小的认知课，静摩擦力在生活中可谓无处不在，但学生直接感知还是有一定困难，从自制小教具入手，利用现在传感器和传统实验仪器结合的实验，让学生自主探究出来，印象深刻，为后面解决实际问题奠定根底。七、实验教学过程教师活动学生活动设计意图一创设情景，提出问题，感受体验，猜测假设情境一：提出问题：能用一支筷子提起小米吗？演示：筷子提米思考：由于米和杯子具有重力作用，它们靠什么力来保持现状？方向是怎样的？由于筷子和米之间是相对静止的，我们把这个摩擦力叫做静摩擦力。其实，我们知道米和杯子之间也有静摩擦力。注意：相对静止是以彼此为参考系的，区别于相对地面而言的静止。情境二：提出问题：静摩擦力的大小和什么因素有关呢？请通过下述实验感受并猜测。活动：书本拔河〔课前布置让大家都把两本书一页压一页地叠起来〕提问：书页彼此之间是什么力？追问：那你觉得静摩擦力的大小和什么因素有关？演示：拔开，注意细节：竖直抖松在拔开的瞬间，书本从相对静止要变为相对滑动，这时的静摩擦力叫做最大静摩擦力。比照拔河和拔开，大胆猜测这个最大静摩擦力和什么因素有关呢？拓展作业：演示：小瓢虫飞檐走壁动手又动脑：小瓢虫能飞檐走壁靠的使哪个力？你有什么方法能让它更好更快些呢？课后尝试一下。学生们表现很积极，掌声响起来：S1：受到竖直向下的重力和向上的摩擦力作用，方向相反，根据二力平衡；重力使物体要点下去，摩擦力不让掉下去S2和S3：使劲拔河未拔开S2和S3分别被采访：确实使劲了，使了吃奶的劲儿，说明静摩擦力很大S4：外力有关，随着外力的增大而增大S5：拔开与否说明最大静摩擦力非常大，自己的力气没法儿拔开S6：可能与两侧压力有关的吧1、通过实验演示，直观形象，充分调动学生的积极性，有助于激发其探究实验的热情。2、根据学生已有的知识根底，展示引发了认知冲突，引起好奇，符合学生的心理认知过程，让其顺其自然地进入到新课的状态中。让学生感知科学探究的一般过程，先猜测，而后假设，进而实验，推出结论。培养学生对科学探究的情感。联系实际，感受生活中的物理。培养总结概括能力和表达能力。二、实验探究，得出结论【实验探究一】探究静摩擦力与外力的大小关系如图，力传感器固定，和小木块相连，木块放在长木板上，拉动长木板，使其从不动到动，注意观察显示屏的图线。请大家拿起力学传感器用手拉有钩一端，你会发现它非常灵敏，力的大小直接由图像显现。这个装置较课本上的实验做了如下改良：一个是由于运动过程中弹簧会往复伸缩、振动，难以控制拉力，从而不容易做近似的匀速运动；二是在弹簧测力计运动过程中不容易看清示数。用力传感器，它测力时仅发生微小的形变，不会抖动，从而便于操作，又能自动连续地测量和记录力的变化，并且用图象显示出来；三是用水桶加水替代了用手拉，既稳定又具有连续性。请大家如图连接装置，思考以下问题，通过实验找到它们的答案：1、刚开始木块处于什么状态？受哪些力的作用？这些力的大小关系如何？2、发生相对运动以前，静摩擦力的大小是恒定的吗？如果不是，有特殊值吗？如果有，是什么样的特殊值？3、发生相对运动后的滑动摩擦力和最大静摩擦力的大小关系是什么？同时也有2个组用手拉动木板，重在体验，要求降低学生自己组装好器材，自己动手测出图像拉的快〔倒水快〕容易出现峰值，但前段静摩擦力随外力变化表达不出来；拉得慢，前段容易出现随外力变化的静摩擦力，但最大静摩擦力峰值不明显。S7：静止状态，受到静摩擦力，总和外力等大反向S8：不恒定，随外力的增大而增大；有最大值，峰值S9：最大静摩擦力大于滑动摩擦力培养学生的动手能力和表达能力。比照实验是实验的重要方法，初步让学生学习比照实验的理念和方法培养学生的实验能力和科学探究精神，合作交流的能力。表达“因材施教〞动手参与给学生更深刻的体验过程，更加培养了分析问题、解决问题的能力。为下节课做了很好的铺垫【实验探究二】探究影响最大静摩擦力的相关因素保证小木块的质量不变，如果在接触面上包上毛巾，再次重复上述实验，注意观察最大静摩擦力的数值保证小木块的接触面不变，如果在小木块上添加钩码，再次重复上述实验，注意观察最大静摩擦力的数值，可以记录一下数据我们记录几组压力数值，用Excel图线看看最大静摩擦力和压力大小到底什么关系【延伸探究】影响滑动摩擦力的相关因素S10：接触面越粗糙，最大静摩擦力越大S11：压力越大最大静摩擦力越大八、实验效果评价1.分析能力的提升：通过演示实验，激发兴趣，培养学生透过现象进行分析、归纳总结的能力；通过参与探究实验，也要分析清楚在哪个环节分别出现什么力，大小关系如何的分析能力，再进行归纳总结，找到规律。这样的思路就是未来解决问题的出路。2.操作能力的提升：学生通过参与探究实验，首先初步认识了数字化仪器，并能够进行