摩擦力教学设计

摩擦力教学设计万州高级中学傅霞

一、教学目标知识与技能：1、过实验认识静摩擦、滑动摩擦力，和它们的产生条作及其作用效果，会判断它们的方向2、据物体的平衡条件测量静摩擦力的大小。3．能运用实验的方法找到滑动摩擦力相关因素。

过程与方法通过控制变量法探究滑动摩擦力和正压力、接触面粗糙程度的关系。通过，培养小组分工协作能力情感态度价值观知道生产和生活中增大摩擦和减小摩擦的实例，有将物理知识应用于生产和生活的意识通过摩擦力产生原理还未完全弄清楚明白探究是无止境，培养一直探究的精神。二、教学重点

1．静摩擦力产生的条件及规律以及静摩擦力方向的判断。2．正确理解最大静摩擦力的概念。3．滑动摩擦力大小的计算以及方向的判断。三、教学难点1、静摩擦力有无的判断和静摩擦力方向的判断。2、滑动摩擦力大小相关因素探究。四、教学过程。【引入】实验：拉书。师：首先做一个简单又有趣的游戏，这有两本相互交错夹着的书，请两位同学帮老师把它们拉开。这两位同学你们有信心把它们拉开吗？试试看……师：你们想看到这两位同学把它们拉开吗？师：请将书举高后快速下蹲的同时用你最大的力气拉，再来试试……教学过程师：最开始是什么原因让如此轻而易举的事做起来这么困难呢？生：摩擦力。师：第二次用不同的方法又能拉开这又是为什么呢？带着这个疑问走进今天的学习摩擦也是一种常见的生活现象，试着说说你能举出哪些呀？学生发言：举出生活常见摩擦力的例子。生1：……师：还有没有同学有补充的？生2……师：我们还可以来体验摩擦力。拿出你的右手放在桌上，保持桌子不动，将手向后拉但没拉动，记住这种感觉，再向后拉动起来。请一位同学分享你刚才拉动和没拉动时手都有什么体会？生：……师：那就是摩擦力。两个相互接触的物体，当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时，就会在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力，这种力叫做摩擦力。（4分钟）师：（刚才学生举的例子中的静摩擦力）推箱子箱子不动时箱子受到地面的摩擦力；在桌面拉手没拉动时手受桌面的摩擦力；这类摩擦力都是两个彼此接触且相互挤压的物体之间存在相对运动趋势时，在接触面间产生的摩擦力——静摩擦力。静摩擦力：定义两个物体间只有相对运动的趋势，而没有相对运动时的摩擦力叫静摩擦力。产生条件：师：学习弹力后知道弹力的产生是有条件的，请同学根据之前列举的例子和生活经验，找一找要产生摩擦力又需要哪些条件呢？小组讨论后举手回答。找一找：结合例子和生活经验找出静摩擦力产生条件。（学生易忽略粗糙，难点在于找出有挤压）生：……引导：握水杯如果是光滑的握不住——粗糙，不用力握住也要往下掉——挤压。如图，物体就直接放在粗糙水平面上有静摩擦力吗？生：是没有摩擦的。师：有拉力作用在物体上后物体有向右走的“想法”后才有静摩擦力，这种想动而未动就是是相对运动趋势。综上所述，静摩擦力产生条件是……（板书）两物体相互接触，接触面粗糙，相互挤压即有压力，有相对运动趋势。师：为了深入理解“相对运动趋势”我们一起来看看这几个例子。【演示】1、向前推桌子不动，箱子相对接触面想向哪个方向运动？这种“想动而未动”的感觉就是相对运动趋势。你是怎样判断的？师：假设地面光滑，桌子运动的方向就是相对运动趋势的方向——假设。2、将桌上的水瓶竖直握在空中静止。水杯在和手的接触面上有向哪个方向的相对运动趋势呢？3、握着水杯匀速上升呢？师：说明运动的物体间也可以有相对运动趋势。相对运动趋势是指相对谁的的运动趋势。接触面的运动趋势。师：请利用平衡知识分析水杯静止时静摩擦力方向是怎样的？（举手回答）生：静摩擦力沿接触面竖直向上。师：水杯匀速上升时受静摩擦力吗？学生发言其他两种模型静摩擦力方向……可见运动的物体也可以受到静摩擦力，“静”指相对接触面静止。师：以上例子都说明静摩擦力的方向是怎样的？生：相反。3、方向静摩擦力的方向总是沿着接触面，与物体相对运动趋势方向相反。若接触面是曲面（12分钟）师：刚才的学习知道静摩擦力方向判断方法，接下来就要看静摩擦力大小了。4、大小：（板书）师：回忆初中是用什么方法知道物体受到的静摩擦力大小？讨论以后举手回答。生：用弹簧测力计去拉物体，物体静止时由而二力平可知拉力大小等于静摩擦大小测量静摩擦力的方法水平方向静摩擦力等于拉力用了间接测量的方法。仪器介绍：弹簧测力计固定在滑块上，滑块放在保持不动的木板上，保持二者相对静止时，用手直接拉弹簧测力计测量二者静摩擦力大小。【实验探究一】保持木板静止，缓慢增大拉力，观察滑块没有滑动之前弹簧测力计示数变化情况，静摩擦力大小是怎样变化?将探究情况写在学案的实验探究一下。1分钟师：小组代表分享你们探究的结论？生：实验观察到静摩擦力会随拉力增大，……师：【思考】：静摩擦力能否无限制增大？还有同学观察到了什么现象？学生发言。生：实验观察到弹簧测力计示数先增大，后回落。师：这说明物体受到的静摩擦是可变的。师：老师这有一套数字化摩擦实验器能直观反映静摩擦力变化情况，研究对象小物体，把它放在能被电机匀速牵引的薄板上，相对滑动前，滑块水平方向受到向左的拉力和向右的摩擦力（现场做出受力分析），滑块静止，由二力平衡得摩擦力等于拉力。拉力可用拉力传感器测出，力传感器的原理是以很短的时间间隔采集数据，将数据输入电脑利用软件作出力随时间变化图像。邀请一位同学协助老师完成实验。展示软件绘出的图像。师：由图像可知静摩擦力会增大。但增大是有限度的，到最大限度后小物体和滑块发生相对滑动不再是静摩擦力。这个最大限度叫最大静摩擦力。这说明两物体间的静摩擦力确实是可以变化的，F在0与最大静摩擦力Fmax之间。（板书）Fmax在数值上等于物体刚刚开始运动时的拉力，师：现在能试着解释刚才拉开两本相互交叠的书为什么这么困难吗？因为两本书之间最大静摩擦力太大。师：快速下蹲后能拉开就是减小了最大静摩擦力，学了后面的知识就能更全面解释这个问题。刚才静摩擦力增大到最大值后滑块和木板产生相对滑动。静摩擦力变成滑动摩擦力。二、滑动摩擦力当一个物体在另一个物体表面滑动的时候，会受到另一物体阻碍它滑动的力，这个力就叫做滑动摩擦力。【讨论】 师：请对照静摩擦力产生条件找出滑动摩擦力产生条件和静摩擦力产生条件的区别在什么地方？。举手回答。学生回答并引导强调不同点。条件：接触，粗糙，相互挤压，有相对运动。都是发生在接触面上的。所以滑动摩擦力方向与相对运动方向相反。大小：师：根据刚才的实验现象（回忆初中学习的摩擦力知识）猜测滑动摩擦力大小可能与哪些因素有关？生:压力和接触面粗糙程度……师：还可能与哪些因素有关呢？生：……师：科学探究就是要大胆假设，严密求证。细心拨开隐藏真理的层层迷雾，今天我们先研究压力和接触面粗糙程度对滑动摩擦力的影响。【问题】：老师提问，学生回答师：一个物理量与可能多个因素相关，该用什么方法研究？生：（控制变量法，先控制接触面粗糙程度不变，改变正压力，观察滑动摩擦力大小和正压力的关系。）师：我们先来做控制接触面粗糙程度不变，改变正压力，观察滑动摩擦力大小和正压力的关系。【讨论】请小组讨论怎样准确测量滑块和木板间的滑动摩擦力？（1分钟）师：请第2组的同学说说你们是怎样测量滑动摩擦力的？生：……（用弹簧测力计拉着物体滑动。）师：其他组对这个方法有没疑问的？怎样保证物体滑动时弹簧测力计的拉力大小就是物体受到的滑动摩擦力呢？生：（匀速运动或者静止）师：如何保障小车匀速运动？有什么好的改进方案？学生讨论看看他们有没有改进方法。学生展示他们的方法，做适当点评。生：拉动下面的木板，和滑块间产生滑动摩擦力。师：滑板的运动状态是怎样的？（作图）一起对滑板做受力分析，根据滑动摩擦力方向的相对运动方向关系找出滑动摩擦力的方向。生：……师：介绍自制的实验仪器：（展示实物图）研究对象——小滑块。薄木板用一根细线通过摇轮拉动，把固定有弹簧测力计的滑块放在薄木板上，测力计另一端固定在水平支架上，摇动手柄缓慢拉薄板，类比到间接测量静摩擦的方法，滑块静止，弹簧测力计示数得出滑动摩擦力大小。在滑块上增加砝码改变正压力后，再次摇动手柄使木板滑动，读出滑块静止时弹簧测力计读数。改变砝码质量，将测量读数记录到表格里。【实验】：学生分组实验：控制接触面材料不变，探究滑动摩擦力和正压关系。注意：小组就是基本学习单位，讲究分工合作，一人摇手柄，一人读数，一人将器材还原，一人操作改变砝码，一人负责实验安全。弹簧测力计每次都要调零，稳定时再读数，读数时视线垂直于刻度。实验时同学可站起来操作。用设计好的表格记录数据。第（）组探究摩擦力和正压力关系数据记录表砝码质量滑块质量g，重力N加100g砝码，重力0.98N加200g砝码，重力为1.96N加300g砝码，重力2.94N加400g砝码，重力3.92N加500g砝码，重力4.90N总质量正压力（N）滑动摩擦力(N)31分钟师：请两组同学愿意展示你们的实验数据。师：请同学们根据你们组的数据猜测滑动摩擦力和正压力的关系。师：你是出于什么原因有这种猜测呢？同学的猜测是遵从科学研究的“简单性”原则，先从简单的关系开始猜测验证。有多组数据后可用作图法找出摩擦力和正压力的关系。今天用电脑上代替我们以正压力为横轴，摩擦力为纵轴作图。（作图）根据点的走势猜测可能是怎样的图像？添加趋势线后反向延长，观察测得的数据点并不是都在线上，均匀分布在两端，这其实是一个求平均值的过程。（作另一个图）在实验误差允许范围内，这两个图像可认为是过原点的。大量实验表明：当接触材料不变时，滑动摩擦力和正压力成正比。当在两组图像中控制压力不变时，从图像读出的摩擦力不同，这是什么原因呢？请两组同学拿起小车观察，观察发现两组的接触面材料不一样。，所以作出图像的倾斜程度也不同。综上分析可得出结论：接触材料不变时，滑动摩擦力的大小跟压力成正比，也就是跟两个物体接触面间的垂直作用力成正比。F=uFN.解释其中每一个物理量的物理意义。FN为垂直的正压力。u是比例常数，叫做动摩擦因数，没有单位，它反应了接触面的粗糙程度，高中阶段接触的材料都是小于1。书上介绍几种材料间的动摩擦因数。知道这个关系后就能通过改变正压力和接触面粗糙程度改变物体间的摩擦力。摩擦力的应用与防止师：请利用今天学习的关于摩擦力的知识举例说明生活中减小有害摩擦力的方法。机械表上油减小摩擦，机器零件间涂润滑油减小摩擦，磁悬浮列车减小摩擦……师：摩擦力一定是有害的吗？生活中有哪些需要增大摩擦的例子？生：汽车轮胎表面花纹以及防滑链增大摩擦体，操运动员涂防滑粉增大摩擦。物理这门自然科学讲究的是“从生活走向物理，从物理走向社会”，希望大家能用今天所学想办法解决生活中利用和减小摩擦力的现象。小结：愉快的学习时间即将结束，今天这节课在知识和方法上你有哪些收获呢？稍显遗憾的是同学猜测滑动摩擦力影响因素有这么多，但