静摩擦力

静摩擦力 “静摩擦力”教学设计 【教材】 本节是人民教育出版社高中物理必修1第三章第三节《摩擦力》中的，是在初中摩擦力知识基础上的延伸和扩展。与传统教材相比，本节内容的顺序做了调整，先介绍静摩擦，然后才是滑动摩擦。这充分考虑了学生构建知识的规律。 高中物理《新课标》对该部分的要求是:通过实验认识静摩擦力的规律，包括静摩擦力的大小、方向及最大静摩擦力。 力是组成整个高中物理知识的一块“基石”，是整个中学物理教材的重点。而摩擦力是力学中的三大性质力之一，静摩擦力又是摩擦力中最抽象、最复杂的力，故静摩擦力是教学的难点，因此将用一课时来重点研究静摩擦力。 学习静摩擦力所需的基础知识主要是二力平衡。静摩擦力是后面学习牛顿运动定律、动能定理及摩擦力做功与生热等知识点的基础。 【学情分析】 1、心理和思维特点 高一年龄段的学生精力充沛、思维活跃、接受新知识的能力强，充满强烈的好奇心和求知欲。 2、知识和技能基础 在初中《力和机械》一章中，学生已经定性地学习了摩擦力和二力平衡的知识，对摩擦力有了初步的了解。已经掌握了弹簧秤的使用方法。 3、学习障碍 初中仅给出了摩擦力的概念，没有提到静摩擦力。学生在对静摩擦力的理解可能存在下的问题:第一、误认为静摩擦力一定是阻力;第二、不能准确地判断静摩擦力的有无和方向;第三、认为只有静止的物体才会受到静摩擦力作用。 【教学目标】 一、知识与技能 1、知道什么是静摩擦力、最大静摩擦力。 1 2、能计算静摩擦力的大小并判断其方向。 3、能举例说明静摩擦力在实际生活中的应用。 二、过程与方法 1、通过静摩擦力探究实验过程，学习科学的探究方法，领悟科学的思想和精神。 2、引导学生利用物理语言分析、概括出规律，并从中学会归纳法、观察法等科学研究方法。 、情感态度与价值观三 1、通过对“静摩擦力大小的变化规律”的探究，体会探索自然界规律的艰辛与喜悦。 2、在“学以致用”环节，培养学生将物理知识应用于生活和生产实践的意识。 3、激发学生将自己的见解公开并与他人交流的愿望，增强团队精神。 【教学重点与难点】 一、教学重点 1、静摩擦力大小变化范围的探究。 2、静摩擦力产生的条件及方向的判断。 二、教学难点 静摩擦力有无和方向的判断。 【教学设计思路】 物理来源于生活，服务于社会。为了培养学生乐于探究自然现象和日常生活中物理学原理的兴趣，在教学过程中，将采用生活中的现象来解释说明，使学生感受到物理就在我们身边，学会用物理的眼光观察世界。实验探究过程中，为了发展学生的自我学习能力，设置好的情景来让学生自己探究，自己做实验、、自己分析、自己得出结论。使学生通过亲自参与探究静摩擦力大小规律的全过程加深对物理知识的理解。实验中教师引入DIS实验系统，提高课堂效率。 整个教学过程体现了教师的指导地位和学生的主体地位，体现了学生对知识的自主学习和自我建构。 【课时安排】 1课时。 2 【实验器材】 弹簧测力计、长方体木块、木质水平桌面、刷子、拉力传感器、DIS教学系统、电脑。 【教学】 教学流程图 新课导入 静摩擦力的概念 提出问题 静摩擦力的方向、产生条件 猜想假设 静摩擦力大小变化规律 探究实验 合作实验 分析归纳 最大静摩擦力的测量 交流总结 归纳总结 【教学过程设计】 步知识 学生行为 目标达成 教育理念 教师行为 骤 引线 活动: 使学生对摩擦兴趣是最 老师向学生借两本，将两本书一 力学习产生兴好的老体 页页交叉叠好后，以玩魔术的方式对着书学生代表上台操作。 趣和求知欲。 师。 验 引 生 吹一口气。然后请两名男同学上台来把这 活 两本书分开。结果发现，无论他们用多大 认识的过入 中 的力都分不开这两本被老师施了魔法的观察现象并思考。 让学生分析生程:由表的 课 书。 活中的物理现及里。 摩 擦 大家一起思考，这真的是老师有魔力象，由感性认题 现 吗,那这到底是什么原因,这就是我们识到理性认象 今天要学习的知识 识。 板书:静摩擦力 3 从力的最基本、最简单的形式——力 的概——入手 活动: 把学生分成四组，每组选一名代表上 台推讲台，不断增大推力，直到讲台被推 动那一刻停止施力。 四名代表回去后将自己的感 激发学生将自 受与他人分享。 己的见解公开 学生回答: 教师提出问题，ppt2展示问题。 并与他人交流 1、讲台相对地面静止。 复 1、讲台的状态是怎样的, 的愿望，增强 习 2、有阻碍讲台运动的力。 2、既然用力推讲台，讲台为何不动, 团队精神。 引 3、摩擦力。 3、阻碍讲台运动的力是什么力, 出 4、静摩擦力、滑动摩擦力、4、摩擦力又分为哪几种, 摩 滚动摩擦力。 擦 5、阻碍讲台运动的摩擦力是哪一 静 力 5、静摩擦力。 种, 的 6、如果不与地面接触，阻力6、如果讲台与地面没有接触，这个 学生对新摩 概 不存在。 阻力还存不存在, 知识建构 念 7、静止时的讲台有相对地面擦 7、如果力足够大，讲台最终会运动。 的顺序。 的运动趋势。 那么在静止时讲台是不是有相对地面的 力 运动趋势,也就是说它想动而不能动, 在教师是引导下学生再根据把学生回答输入PPT 概 PPT上自己的回答归纳出静 (问题给出后给学生一定的时间思 念 摩擦力概念: 考。 这样，学生在老师的引导下对静摩擦力的 两个相互接触的物体，当他概念就有了一个系统的认识。) 知道什么是静 们之间具有相对运动趋势而 板书:静摩擦力概念 摩擦力。 运 又保持相对静止时，在接触(得出概念之后，学生可能会对相对 动 面间产生一个阻碍相对运动运动趋势的理解迷惑，产生疑问。接下来 趋 趋势的力，这种力叫静摩擦教师演示一个实验 引导学生利用势 力 的 物理语言分 难 实验:给放在粗糙水平面上的刷子一析、概括出规 点 个向前的推力。 律，并从中学突 会归纳法、观破 察法等科学研。 究方法。 4 对相对运动趋 问:看到了什么现象, 刷毛发生形变 势有了一个形 象的了解 问:刷子发生形变说明了什么问题, 刷子上下形态的差异表示刷 子有相对运动的趋势 启发:在前面推讲台的活动中，什么 懂得新知 情况下这种阻碍讲台运动的力不存在, 识的学习 (这时学生会打开思路来想办法，得讲台对地面无压力; 是一个循 出的答案可能很多) 地面变得非常光滑; 序渐进的 教师对学生的猜想进行肯定，然后结外界对讲台不施加力„„„ 过程，尤 合静摩擦力的概念，引导学生得出静摩擦 其是难的条 件 力产生的条件。 知识，要 板书:静摩擦力产生条件 学生自己归纳出静摩擦力产能根据概念得层层递 生条件: 出静摩擦力产进，像登 通过前面重力和弹力的学习，学生知有相对运动趋势; 生条件并判断泰山一样 静 道了力有三要素，接下来就引导学生得出两物体相互挤压; 其方向。 一步步摩 静摩擦力的方向。 接触面粗糙。 来。 擦 力 接下来让学生再观察 产 用两只鞋刷，使刷毛相对地放在一 生 起，推其中的一只鞋刷，在不产生持续滑 条 动的情况下，观察刷毛的形状。 件 及 可以看出，上面的刷子有向左(?) 方 运动的趋势。刷毛向右(?)弯曲，说明 向 通过与刷子受到向右(?)的静摩擦力作用 使学生对静摩重力弹 下面的刷子有向右(?)的运动趋势，擦力的方向有力要素 而刷毛向左(?)弯曲，说明下面是刷子一个形象的认分析的 受到向左(?)的静摩擦力作用 识 类比， 引入静为了使分析更清楚，教师展示PPT3。 摩擦力毛刷的实例充分证实了我们对于静 方向和 摩擦力方向的归纳的正确。 大小的 分析 归纳总结静摩擦力方向: 方向 与物体运动趋势方向相反 板书:静摩擦力方向 5 我们还有一个重要的因素要探究:力 的大小。 让学生进行猜想，无论学生的猜想是猜想:静摩擦力大小与使物 否与实验的结论相符，都要对学生进行鼓体产生相对运动趋势的力方 励，肯定他们的这种实事求是的探索精 向相反、大小相等。 神。 静 接下来我们就来探究静摩擦力的大 摩 小。 学生实验: 擦 把学生分成4组来做实验。 通过探究过力 提醒注意:在水平木质桌面上放一木程，学习科学大 块，用弹簧测力计沿水平方向用较小的力探究方法 小 拉木块但保持木块不动，慢慢增大拉力。 实 的 验 提醒学生注意要缓缓增大拉力，用力过猛 变 探 会损坏弹簧测力计。注意让学生观察弹簧 究 化 测力计的示数的变化。 : 规 指导、询问各小组: 静 律 1、根据产生条件得出 摩 1、根据静摩擦力产生条件判断，此 受到静摩擦力作用。 擦 物体受静摩擦力作用吗, 力 2、静摩擦力大小随着拉力的2、你们观察到了什么现象, 的 增大不断增大。 3、该现象说明什么, 大 3、与使物体产生相对运动趋 小 (等学生完成实验)在PPT4上显示 势的力方向相反、大小相等。 各组的数据: F F,f能计算静摩擦 力的大小 同学们，再回头看看黑板上你们最初的猜 想是不是正确的? 体会探索自然板书: f = F 外 界规律的艰辛并用PPT5展示。 与喜悦; 6 接下来学生对于这一结论肯定有疑 让每一个问:假如我们一直增大拉力，那静摩擦力 猜想:是一直增大。 人都对探是不是也会一直增大呢,(先让学生进行 究活动有猜想) 所贡献，(这时候可能已经有个别积极的同 每个学生学已经得出了答案是:不会。但教师不能 都来分享让这一部分学生把持局面，否则会打消其 和承担探他人的积极性) 教师把这个猜想板书下来。 究的权利 接着进行实验探究。(这期间教师要验证:继续增大拉力直至小 和义务 适时地给予学生指导，使他们经历一段时车运动，注意观察弹簧测力 静 实 间的探究后有所收获，体会到喜悦与兴计和木块的变化。 摩 验 奋，从而提高学习效率) 探 擦 指导学生按上述装置继续: 究 力 : 问:木块怎样变化? 木块由静止到运动。 会 静 不 摩 擦 会 问:弹簧测力计呢, 弹簧测力计的示数不断增 力 无 的 大，但到一个最大值后就减 限 大 小了，然后趋于平稳。 不仅强调增 小 探究中的 大 问:这说明什么, 说明静摩擦力不会无限增知道了什么是动手，更, 我们把这个最大值叫做最大静摩擦大，它存在一个最大值。 最大静摩擦力 要强调动 力，用F表示。 脑。 max 那我们(师生共同)可以得出: 两物体间的静摩擦力可以是一个变力，其 大小在0到F之间，即: max 0? f ?F max PPT6展示。 但这个最大静摩擦力怎样测出来学生:在上述实验的基 测 量 呢, 础上，在弹簧测力计指针下 最 让学生开动脑筋思考方案。 轻塞一个小纸团，它可以随 大 弹簧测力计指针移动，指针 静 到达最大后，纸团也随着到 摩 实 擦 达最大处，而后指针返回趋 7 验 力 于平稳，小纸团却留在了最探 这种测量方法不够精确 大处而无法返回，因此作为究 教师:用拉力传感器代替弹簧秤。演指针到达最大位置的标志 : 示DIS实验。说明得到的坐标图纵横坐标 静 摩 的含义。(PPT7) 观察分析:观察图，看到有擦 一个最高点，这个最高点处力 的拉力就是最大静摩擦力。 的 从坐标原点到最高点，这之大 小 间都是静摩擦力。 (横坐标:拉力N;纵坐标:摩擦力N) 到达最高点之后趋于平稳。教师点评:这是我们下节课要探究的 此时静摩擦转化为滑动摩擦 内容。 PPT9展示并说明图片: 学生分析: 传送带上的物品受静摩擦力 作用; 传送带上的物品相对于传送 带是静止的，但相对于地面能利用静摩擦 引导学生分析传送带上物体受力和是运动的。 力知识对生活静 运动情况。 中的实例进行摩 (这一实例告诉学生受静摩擦力作 解释。 擦 物理来源力 用的物体是相对静止而不是绝对静止) 学 于生活，在 PPT10展示并说明图片: 以 生 服务于社致 活 会。(STS) 用 学生分析:汽车的座椅表面 中 的 的皮纹为什么要做凹凸不平 应 是为了增大静摩擦力，减少 用 让学生分析表面为何要做成粗糙滑动 的, PPT11展示并说明图片: 学生分析:后脚蹬地是人走 路的重要环节。后脚蹬地时， 脚与地面保持相对静止，有 向前的静摩擦力。如果地面 8 光滑的话，没有静摩擦力人 就没法行走。 如果地面光滑，还能前进吗, 课 堂课程结束后给学生几分钟时间对书本上和黑板上的知识重新回顾一遍，有不懂的向老师提问 小 结 布置作业:PPT12。 作 根据今天所学的探究知识来设计“最大静摩擦力的大小与哪些因素有关” 业 布 (提示:用初中探究欧姆定理所用的方法:控制变量法) 置 【板书设计】 第三节 静摩擦力 (主板) (副板) 1. 概念:相互接触且有挤压的两个物体之间， 有相对运动趋势而又保持静时， 触面所产生的阻碍相对运动趋势的力叫静摩擦力。 2. 产生条件: 表面粗糙、有挤压作用、 学生的猜想结果 物体间具有相对运动趋势而又保持静止 3. 方向: 与相对运动趋势相反 4. 大小: f = F 0? f ?F 外max 9