高中物理摩擦力教學(xué)設(shè)計新人教版必修1

1、3摩擦力教材分析本節(jié)教材是在重力、彈力的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)摩擦力的相關(guān)知識。也是初中摩擦力知識基礎(chǔ)上的延伸和拓展。是本章教學(xué)的重點與難點。摩擦力也是三種常見性質(zhì)力中最難的。由于摩擦力問題的復(fù)雜性，且在具體問題中又表現(xiàn)出“動中有靜，靜中有動”，尤其靜摩擦在許多情景下似乎又是“若有若無，方向不定”，因此，對于初學(xué)者來說不易理解。在今后學(xué)習(xí)受力分析時，也是最容易出錯的。它甚至是整個高中物理中最關(guān)鍵的知識點之一，因此學(xué)好摩擦力，就為后續(xù)知識的學(xué)習(xí)奠定了堅實的基礎(chǔ)。與舊教材相比，本節(jié)教材在處理摩擦力的教學(xué)內(nèi)容上有所調(diào)整，從靜摩擦力入手，然后介紹滑動摩擦力。這樣處理是從學(xué)生的認知規(guī)律和實驗現(xiàn)象發(fā)生的先后順序考慮，

2、利于我們進行實驗探究。在教學(xué)過程中可以按照體驗猜想試驗的順序進行知識生成。進一步熟悉科學(xué)探究的方法，逐漸形成科學(xué)習(xí)慣。該節(jié)知識既是力學(xué)的基礎(chǔ)，也是組成整個高中物理知識的一塊“基石”，所以這節(jié)內(nèi)容的教學(xué)如何引領(lǐng)學(xué)生自主積極地探究摩擦力產(chǎn)生的條件和影響因素，體驗?zāi)Σ亮μ攸c規(guī)律的發(fā)生過程是本節(jié)課的重點，應(yīng)高度重視本節(jié)教學(xué)過程；由于摩擦力問題的復(fù)雜性，且在具體問題中又表現(xiàn)出“動中有靜，靜中有動”，尤其靜摩擦在許多情形下似乎又是“若有若無，方向不定”，因此，對于初學(xué)者也是有一定難度的。也正是由于教材內(nèi)容的上述特點，本節(jié)課又易于激起學(xué)生的求知欲，易于培養(yǎng)學(xué)生的辯證觀點，易于錘煉學(xué)生的物理素質(zhì)。要充分用好該

3、節(jié)教材內(nèi)容，深入挖掘知識間的有機聯(lián)系，對學(xué)生開展針對性的思維訓(xùn)練，進而提高學(xué)生應(yīng)用物理知識解決實際問題的能力和創(chuàng)新思維能力。高中物理課標對該知識點的要求是，“通過實驗認識滑動摩擦、靜摩擦的規(guī)律，能用動摩擦因數(shù)計算摩擦力”。其中，對靜摩擦力規(guī)律的認識應(yīng)該包括最大靜摩擦力。摩擦力大小的計算和方向的判斷對學(xué)生來說是個難點，而摩擦力又是高中力學(xué)三類常見的力之一，是受力分析的基礎(chǔ)。本節(jié)課學(xué)習(xí)的成敗對以后學(xué)習(xí)牛頓運動定律的應(yīng)用、動能定理的應(yīng)用以及摩擦力做功與產(chǎn)生熱能的關(guān)系等問題都將帶來影響，所以本節(jié)課在物理教學(xué)中的地位和作用是非常重要的。學(xué)情分析學(xué)生在初中定性地學(xué)習(xí)過摩擦，包括滑動摩擦和靜摩擦等內(nèi)容，并掌

4、握了增大和減小摩擦的方法，還通過實驗的方法定性地研究了滑動摩擦力與表面狀況有關(guān)；所以對于本節(jié)課中的難點理解突破應(yīng)該不是大問題。但是由實驗現(xiàn)象總結(jié)歸納物理規(guī)律的能力不強，所以教師要注意引導(dǎo)。用所學(xué)知識解決實際問題對學(xué)生來說也有一定的難度，要調(diào)動學(xué)生相互交流。因此，在教學(xué)中應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生充分運用已知的物理知識和方法進行分析和探索，使學(xué)生在實踐中親自體驗實踐出真知的重要性，形成愿意運用科學(xué)思維方法和研究方法去解決問題的科學(xué)價值觀。本節(jié)課的教學(xué)就嘗試采用實驗探索、問題啟發(fā)式教學(xué)法，加強自主性、探究性、合作性學(xué)習(xí)，使學(xué)生通過親自參與探究滑動摩擦力和靜摩擦力規(guī)律的全過程，學(xué)習(xí)科學(xué)探究的方法，加深對物理知識的理

5、解，使他們在創(chuàng)新精神和實踐能力方面得到發(fā)展和提高。從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力、實事求是的科學(xué)態(tài)度和敢于創(chuàng)新的精神。設(shè)計思路首先從體驗開始比如“搓手”引出“相對運動趨勢”靜摩擦力的概念、靜摩擦力的產(chǎn)生條件等內(nèi)容。再用“毛刷”試驗進一步驗證靜摩擦力的存在。再通過演示試驗過渡到最大靜摩擦力的概念。觀察軸承，得出滾動摩擦力；同理得出“相對運動”、滑動摩擦力的概念、產(chǎn)生條件、方向。再通過體會，提出對滑動摩擦力的大小的猜想，進而設(shè)計試驗對其猜想進行驗證，在實驗過程中注意控制變量，最終對試驗進行分析，最終的得出結(jié)果。新課程課堂教學(xué)要求課堂活動應(yīng)具有生活性、發(fā)展性和生命性的特征，使得課堂真正成為師生共同構(gòu)建知

6、識、交流互動和共同成長的和諧平臺和建立情感、心靈對話的場所，樹立正確的人生觀和良好的價值觀；同時在課堂中使學(xué)生體驗學(xué)習(xí)的苦與樂，高效地掌握知識，形成能力，充實注重學(xué)習(xí)過程；要完成這些目標，就必須擺正師生的位置，采用多元化的鮮活教學(xué)手段來充分調(diào)動學(xué)習(xí)主體（學(xué)生）的積極性，層層深入的探索，緊湊和諧的步調(diào)，恰如其分的引導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的求知欲和高度投入的激情，運用適時的激勵，充分激活物理課堂。以“問題導(dǎo)引，啟發(fā)探索，互動交流、精講釋疑”為教學(xué)思路的自主型探究式教學(xué)模式。在課堂努力做到“六要”：即教材要讓學(xué)生讀、問題要讓學(xué)生提、過程要讓學(xué)生說、規(guī)律要讓學(xué)生找、實驗要讓學(xué)生做、結(jié)論要讓學(xué)生下。教師在

7、課堂上的主要任務(wù)就是組織、指導(dǎo)、幫助。只講學(xué)生不知道、不理解、不清楚的疑點、盲點和難點，這樣，我們的學(xué)生才有自主性，使學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)、學(xué)會探究，以幫助他們完成由“學(xué)會”到“會學(xué)”到“好學(xué)”的轉(zhuǎn)變；從而通過高效的物理課堂教學(xué)提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、促進學(xué)生全面發(fā)展。本節(jié)就是讓學(xué)生經(jīng)歷自主探究的過程，正確認識摩擦力，并結(jié)合生活中的現(xiàn)象讓他們正確理解摩擦力的規(guī)律以及運用知識處理生活中的問題，培養(yǎng)他們的科學(xué)探究能力和運用知識解決實際問題的能力。三維目標 知識與技能1知道滑動摩擦力的產(chǎn)生條件，認識滑動摩擦的規(guī)律.知道動摩擦因數(shù)與相互接觸的物體的材料和接觸面的粗糙程度有關(guān)，會判斷滑動摩擦力的方向；2能運用滑動摩

8、擦力公式來計算滑動摩擦力；3認識靜摩擦的規(guī)律，知道靜摩擦力的變化范圍及其最大值；4知道最大靜摩擦力略大于滑動摩擦力；5會根據(jù)物體的平衡條件簡單地計算靜摩擦力的大小。過程與方法1培養(yǎng)學(xué)生利用物理語言分析、思考、描述摩擦力概念和規(guī)律的能力；2培養(yǎng)學(xué)生的實驗探究能力；3讓學(xué)生學(xué)會在實驗中控制變量和實驗條件；4通過自己動手實驗，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。情感態(tài)度與價值觀1利用實驗和生活實例激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣；2培養(yǎng)學(xué)生實踐認識（規(guī)律）實踐（解決實際問題）的思想；3在研究問題時，要培養(yǎng)突出主要矛盾，忽略次要因素的思維方法。教學(xué)重點 1滑動摩擦力大小的計算以及方向的判斷；2靜摩擦力的有無的判斷以及靜

9、摩擦力方向的判斷；3靜摩擦力產(chǎn)生的條件及規(guī)律，正確理解最大靜摩擦力的概念。教學(xué)難點 1靜摩擦力有無的判斷和靜摩擦力方向的判斷；2靜摩擦力大小的簡單計算。教具準備 多媒體教學(xué)課件、長方體木塊（每組3塊）、彈簧秤、毛巾；玻璃板、毛刷（兩個學(xué)生一組）。身邊的物體（例如水杯、黑板擦、鋼筆、橡皮、講桌等物體）。課時安排 3課時教學(xué)過程 新課導(dǎo)入問題：行駛的汽車，關(guān)閉發(fā)動機后最終會停下來，這說明什么問題？引導(dǎo)回答：有阻礙它前進的力。問題：那這個力是誰給的，在什么情況下產(chǎn)生這個力呢？引導(dǎo)回答：與地面接觸，且有相對滑動，才產(chǎn)生這個力?！狙菔緦嶒灐坑檬治兆∷栴}：水杯為什么沒有運動？因為水杯受重力和手對它的

10、摩擦力，重力和摩擦力應(yīng)該是平衡力。問題：那么摩擦力的方向又是如何呢？重力的方向豎直向下，摩擦力和重力大小相等，方向相反，所以在這個問題中摩擦力的方向應(yīng)該豎直向上。今天我們就在初中學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上進一步學(xué)習(xí)摩擦力的知識。進行新課一、摩擦力摩擦是一種常見的現(xiàn)象。同學(xué)們在初中已經(jīng)學(xué)習(xí)過，首先看一下什么是摩擦力，大家回憶一下初中所學(xué)的內(nèi)容，敘述一下摩擦力的概念。兩個相互接觸的物體，當它們發(fā)生相對運動或具有相對運動的趨勢時，就會在接觸面上產(chǎn)生阻礙相對運動或相對運動趨勢的力，這種力叫做摩擦力（frictional force）。二、靜摩擦力【演示實驗】將兩本書的書頁依次交疊在一起，疊完后用力壓一下書，提起其中

11、的一本書，加一本書不會掉下。請一男生盡其力拉兩本書的書背，也不能將兩本書分開。通過實驗，學(xué)生感到很驚奇，為學(xué)習(xí)靜摩擦力埋下伏筆。提問：把一個很重的鐵球放在地上，一只小螞蟻能不能推動？學(xué)生：推不動。提問：如果地面是光滑的呢？學(xué)生：有的認為推動，有的認為推不動。老師強調(diào)：到底推動推不動？學(xué)生甲：推動推不動，不是看鐵球的重量，要看與地面的摩擦力有多大？比如一輛汽車，兩三個人搬不動，但可以推得動。老師：對，分析得太好了。在水平地面上是否推動物體，不取決于這個物體重量的大小。如果地面光滑，重力不會影響水平方向的運動，如果地面粗糙，推力大于物體與地面間的最大靜摩擦力，就推得動，下面我們來研究靜摩擦力?；ハ?/p>

12、接觸的物體相對靜止的時候，是不是也可能產(chǎn)生摩擦力？如圖甲，小孩輕推箱子，箱子有相對地面運動的趨勢，但他沒有推動，箱子與地面仍然保持相對靜止。根據(jù)初中所學(xué)的二力平衡的知識，這時一定有一個力與推力平衡。這個力與小孩對箱子的推力大小相等、方向相反。這個力就是箱子與地面之間的摩擦力。由于這時兩個物體之間只有相對運動的趨勢，而沒有相對運動，所以這時的摩擦力叫做靜摩擦力（static frictional force）。1概念兩個相互接觸的物體，當它們具有相對運動的趨勢時，就會在接觸面上產(chǎn)生阻礙相對運動趨勢的力，這種力叫做靜摩擦力。發(fā)生在相對靜止的兩個物體之間的摩擦力，我們把這種摩擦力叫做靜摩擦力。2產(chǎn)生

13、條件兩物體直接接觸；接觸面粗糙；接觸處存在壓力；兩物體間有相對運動的趨勢。3大小在上面的問題中，小孩用更大的力推，箱子還是不動（圖乙）。同樣根據(jù)二力平衡的知識，這時箱子與地面間的靜摩擦力還跟推力大小相等。只要箱子與地面間沒有產(chǎn)生相對運動，靜摩擦力的大小就隨著推力的增大而增大，并與推力保持大小相等。提問：那靜摩擦力的大小如何確定呢？有什么規(guī)律呢？請同學(xué)們自己動手實驗得出結(jié)論?！狙菔緦嶒灐堪涯緣K放在水平長木板上，用彈簧測力計沿水平方向拉木塊。在拉力F增大到一定值之前，木塊不會運動。在彈簧測力計的指針下輕塞一個小紙團，它可以隨指針移動，并作為指針到達最大位置的標記（如圖）。繼續(xù)用力，當拉力達到某一數(shù)

14、值Fmax時木塊開始移動，此時拉力會突然變小到F0。右圖是拉力變化的示意圖。你能不能看出木塊是在什么時候開始移動的？如果用力的傳感器代替彈簧測力計做這個實驗，能夠在計算機屏幕上直接得到拉力變化的圖線。結(jié)論：最大靜摩擦力Fmax等于物體剛開始運動時所需的最小外力。由實驗得到：靜摩擦力隨著外力的增大而增大，它的極限值就是最大靜摩擦力Fmax?？梢姡o摩擦力可以在一定范圍內(nèi)變化，變化范圍為：0FFmax最大靜摩擦力大小與壓力有關(guān)，實際靜摩擦力大小與壓力無直接關(guān)系。壓力不變時靜摩擦力大小可變，壓力變化時靜摩擦力大小可不變。4方向靜摩擦力的方向總是沿著接觸面，并且跟物體相對運動趨勢的方向相反。靜摩擦力的

15、方向不易判斷，原因是相對運動趨勢的方向不易判斷。實際上相對運動趨勢的方向就是假設(shè)靜摩擦力不存在時的相對運動方向，這樣處理可以化“靜”為“動”。靜摩擦力方向與物體的運動方向之間無必然聯(lián)系。靜摩擦力既可為動力，也可為阻力。5作用效果阻礙兩物體間相對運動的產(chǎn)生。如靜摩擦力的作用使拿在手中的東西不會滑落，把線織成布，用布縫衣服，也是靠紗線之間的靜摩擦力的作用?！菊n堂訓(xùn)練】用手握住一個油瓶（瓶始終處于豎直方向），下列說法正確的是（）A瓶中油越多，手必須握得越緊B手握得越緊，油瓶受到的摩擦力越大C不管手握得有多緊，油瓶受到的摩擦力總是一定的D以上說法都正確答案：AC解析：手握住油瓶，油瓶不掉落下來，表明手

16、對油瓶豎直向上的靜摩擦力跟油瓶受到的重力平衡靜摩擦力的大小由瓶的重力（大?。Q定；油瓶變重，它受到的靜摩擦力必須隨之增大，手握得緊一點，相應(yīng)的最大靜摩擦力值也就大一些，才能保障油瓶不會掉落下來；如果手握得不夠緊，正壓力不夠大，最大靜摩擦力小于油瓶的重力，油瓶就會掉下來.所以選項A正確；手握得越緊，手與瓶之間的正壓力越大，最大靜摩擦力值也越大；但這時油瓶受到的是靜摩擦力，是與油瓶重力平衡的靜摩擦力，是一個定值等于油瓶的重力。可見，選項B錯誤，C正確；顯然D也不正確?！舅伎加懻摗繉嶋H靜摩擦力F與正壓力FN之間有怎樣的關(guān)系？實際靜摩擦力F與正壓力FN之間不成正比，兩者之間沒有必然聯(lián)系。正壓力FN不變

17、，實際靜摩擦力F可變；正壓力FN變，實際靜摩擦力F可不變?！菊f一說】能把線織成布，把布縫成衣服，靠的是紗線之間靜摩擦力的作用。拿在手中的瓶子、毛筆不會滑落，皮帶運輸機把貨物送往高處（圖），也是靜摩擦力作用的結(jié)果。你還能說出日常生活和生產(chǎn)中利用靜摩擦力的事例嗎？三、滑動摩擦力1概念在前面的實驗中，木塊在木板上開始滑動后，拉力明顯減小，表明摩擦力明顯減小。當一個物體在另一個物體表面滑動的時候，會受到另一個物體阻礙它滑動的力，這種力叫做滑動摩擦力（sliding frictional force）。兩個相互接觸的物體，當它們發(fā)生相對運動時，就會在接觸面上產(chǎn)生阻礙相對運動的力，這種力滑動摩擦力。2產(chǎn)生

18、條件兩物體直接接觸；接觸面粗糙；接觸處存在壓力；兩物體間有相對運動。要產(chǎn)生滑動摩擦力必須同時具備這四個條件，缺少任何一個條件，都不能產(chǎn)生滑動摩擦力。3大小【演示實驗】讓學(xué)生用彈簧秤拉著木塊在桌面上緩慢運動，保證彈簧秤的示數(shù)不變。就可以維持木塊勻速前進，這時物塊和桌面的滑動摩擦力是多大？方向如何？再在木塊上加一鐵塊，同樣維持物塊勻速前進。這時滑動摩擦力變了嗎？說明什么道理？學(xué)生回答：滑動摩擦力變大，說明滑動摩擦力的大小跟兩物體之間的正壓力有關(guān)，且正壓力越大，滑動摩擦力越大。更換實驗條件，把木塊放在毛巾上拉動，同樣維持其勻速運動，觀察彈簧秤的示數(shù)，發(fā)現(xiàn)比在桌面上的要大，說明什么問題？引導(dǎo)學(xué)生答：說

19、明接觸面越粗糙，滑動摩擦力越大。實驗表明：滑動摩擦力的大小跟壓力成正比，也就是跟兩個物體表面間的垂直作用力成正比。如果用F表示滑動摩擦力的大小，用FN表示壓力的大小，則有FFN其中是比例常數(shù)（它是兩個力的比值，沒有單位），叫做動摩擦因數(shù)（dynamic friction factor），它的數(shù)值跟相互接觸的兩個物體的材料有關(guān)。材料不同，兩物體間的動摩擦因數(shù)也不同。動摩擦因數(shù)還跟接觸面的情況（如粗糙程度、干濕狀況等）有關(guān)。指導(dǎo)學(xué)生閱讀P59的幾種材料間的動摩擦因數(shù)表?；瑒幽Σ亮Φ拇笮≈慌c、FN有關(guān)，而與兩物體間相對運動的快慢及接觸面的大小無直接關(guān)系。FN是正壓力，不能與物體的重力值混淆?！舅伎寂c

20、討論】壓力與重力相等的條件？最大靜摩擦力略大于相同條件下的滑動摩擦力，有時近似認為兩者相等。4方向滑動摩擦力的方向總是沿著接觸面，并且跟物體的相對運動的方向相反?！緦嶒灐繉⒁粡垐蠹埛旁谥v臺上，報紙的中部放黑板擦，用力將報紙迅速向外拉動，分析報紙、黑板擦各受到的滑動摩擦力方向。報紙受到的滑動摩擦力是阻力，與報紙對講臺的運動方向相反；黑板擦受到的滑動摩擦力是動力，與黑板擦對講臺的運動方向相同。但兩者受到的滑動摩擦力方向都與兩者間的相對運動方向相反。 5作用效果：阻礙兩物體間相對運動的進行。【課堂訓(xùn)練】F1如圖所示，重為G的物體在外力F1的作用下緊貼豎直墻壁，外力F1從零開始逐漸增大，作出物體與豎直

21、墻壁間的摩擦力F與外力F1間關(guān)系的圖象？F1FFmaxGO通過本題，引導(dǎo)學(xué)生注意，在確定摩擦力時須首先判斷是滑動摩擦力還是靜摩擦力，兩種摩擦力大小的確定方法不同。還要注意滑動摩擦力與最大靜摩擦力之間的區(qū)別。最后作出摩擦力F與外力F1間關(guān)系圖象如右圖。說明：學(xué)生在初學(xué)靜摩擦力時，往往認為靜摩擦力與壓力成正比，為糾正這一錯誤， 可先順著學(xué)生的思路分析，得出當壓力增大到一定值時，在豎直方向有靜摩擦力大于重力，物體將沿墻向上攀登的荒謬結(jié)論，學(xué)生在一笑之中能悟出其中的道理。例題 在我國東北寒冷的冬季，雪橇是常見的運輸工具。一個有鋼制滑板的雪橇，連同木料的總重量為4.9104N。在水平的冰道上，馬要在水平

22、方向用多大的力，才能夠拉著雪橇勻速前進？分析 雪橇在水平方向受到兩個力的作用：馬對雪橇的拉力F1、冰道對雪橇的滑動摩擦力F2。在這兩個力的作用下，雪橇勻速前進。由于二力平衡，勻速前進時馬的拉力F1與摩擦阻力F2大小相等，即F1F2?；瑒幽Σ亮2的大小可以由F2FN求出。其中FN是雪橇對地面的壓力，它的大小等于雪橇的總重量G。鋼與冰之間的動摩擦因數(shù)可在表中查出。重量G是已知的，由此可求出F2，進而求出馬的拉力F1。解 G4.9104N，0.02雪橇勻速運動，拉力與阻力相等，所以F1F2F2FN而FNG所以F1G代入數(shù)值后，得：F10.024.9104N980N馬要在水平方向用980N的力，才能夠拉著雪橇勻速前進。除滑動摩擦外，還有滾動摩擦。滾動摩擦是一個物體在另一個物體表面上滾動時產(chǎn)生的摩擦。當壓力相同時，滾動摩擦比滑動摩擦小很多。滾動軸承就是根據(jù)這一點制成的。做一做如圖所示，為自行車的滾動軸承。把滾珠沾上潤滑油后放入“軸碗”，外面壓上“軸擋”，中間穿上軸，就成了滾動軸承。拆卸一個自行車的滾動軸承，觀察其結(jié)構(gòu)，試著自己重新組裝。小結(jié)摩擦力是物理教學(xué)中的難點，這節(jié)課突破難點的方法是利用我們身邊隨手可見的例子和簡單的學(xué)生實驗來進行的，一定要注意避免的