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      高中物理摩擦力教案

      時間:2021-06-10 20:28:58 教案 我要投稿

      高中物理摩擦力教案

        3 摩擦力

      高中物理摩擦力教案

        整體設(shè)計

        摩擦力是力學(xué)中的三大性質(zhì)力之一,正確認(rèn)識摩擦力對后面知識的學(xué)習(xí)有著至關(guān)重要的作用.在摩擦力這節(jié)課中,要求會計算滑動摩擦力的大小和判斷其方向,以及靜摩擦力的大小和方向的判斷.教師在教學(xué)過程中要將學(xué)生在初中所學(xué)過的相關(guān)概念與本節(jié)內(nèi)容相結(jié)合,與生活中的實例相結(jié)合,逐步引導(dǎo)、循循善誘,對兩種摩擦力的大小和方向判定有個清晰的認(rèn)識.在探究過程中要充分利用初中二力平衡的知識,在物體從靜止到運動的過程中認(rèn)識靜摩擦力和滑動摩擦力大小變化情況,使學(xué)生的認(rèn)識從感性到理性發(fā)生質(zhì)的變化.對于動摩擦因數(shù)的教學(xué)最好通過實驗讓學(xué)生探究得出.由于本節(jié)課的特點,在整個教學(xué)過程中要充分體現(xiàn)新課標(biāo)的探究精神,讓學(xué)生多用所學(xué)知識揭示生活中的相關(guān)現(xiàn)象本質(zhì).

        教學(xué)重點

        1.滑動摩擦力的大小及方向的判斷.

        2.靜摩擦力的有無及方向的判斷.

        3.靜摩擦力產(chǎn)生的條件及規(guī)律.

        教學(xué)難點

        1.靜摩擦力有無的判斷和方向的判斷.

        2.靜摩擦力大小的計算.

        課時安排

        3課時

        三維目標(biāo)

        知識與技能

        1.知道什么是靜摩擦力、最大靜摩擦力、滑動摩擦力.

        2.能計算靜摩擦力、滑動摩擦力的大小并會判斷它們的方向.

        過程與方法

        1.學(xué)生通過設(shè)計實驗,并使用控制變量法對影響滑動摩擦力和靜摩擦力大小的因素進(jìn)行實驗探究.

        2.培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力,培養(yǎng)學(xué)生利用知識解決實際問題的能力.

        情感態(tài)度與價值觀

        通過靜摩擦力的探究過程,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思想方法.

        課前準(zhǔn)備

        教具準(zhǔn)備:木塊、彈簧秤、木板、毛巾、紙、鋼板、砂紙、水等.

        知識準(zhǔn)備:搜集有關(guān)的摩擦力信息.

        教學(xué)過程

        導(dǎo)入新課

        活動導(dǎo)入

        準(zhǔn)備兩只碗,分別放入數(shù)量較多的玻璃小球,一只碗內(nèi)是光滑干凈的,另一只碗內(nèi)是粘有灰塵的.請兩個同學(xué)把玻璃球從碗中用筷子夾出來,比賽看誰夾得快.然后讓兩位同學(xué)分別說出自己的感想,從而引出摩擦力的問題.

        情景導(dǎo)入

        (課件展示)播放運動員滑雪的錄像,如圖3-3-1,讓學(xué)生說出滑雪要求的環(huán)境條件,然后導(dǎo)

        出摩擦力的概念.

        圖3-3-1

        問題導(dǎo)入

        粉筆在黑板上可以寫出字來,在玻璃上寫得出來嗎?試試看.想想若在外面的柏油路面上用粉筆寫字又會有何不同?為什么?你認(rèn)為摩擦力是一種什么樣的力?

        讓學(xué)生用自己的語言敘述摩擦力.

        推進(jìn)新課

        學(xué)生在初中階段已經(jīng)學(xué)習(xí)過摩擦力,通過直接提問使學(xué)生回憶并敘述摩擦力的概念.

        概念:兩個相互接觸的物體,當(dāng)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.本節(jié)課就來深入研究摩擦力.

        請學(xué)生做個小實驗:要求學(xué)生用逐漸增大的水平力推動在教室中放置的桌子,直到推動一段距離.(設(shè)計意圖:讓學(xué)生體會并分析出桌子受到推力和摩擦力的作用,使學(xué)生產(chǎn)生對靜摩擦力和滑動摩擦力的感性認(rèn)識)

        學(xué)生活動:學(xué)生按老師要求推桌子,并感受推力大小變化.

        問題:為什么用力推桌子而桌子不一定運動?為什么想讓桌子繼續(xù)運動還要繼續(xù)推?

        初步引出對靜摩擦力和滑動摩擦力的感性認(rèn)識.

        一、靜摩擦力

        由用力推桌子而不動,師生討論引導(dǎo)出靜摩擦力的概念:兩個相互接觸的物體之間有相對運動趨勢而又保持相對靜止時,在接觸面間所產(chǎn)生的阻礙相對運動趨勢的力叫靜摩擦力.

        問題:靜摩擦力是一恒定的力嗎?怎樣求靜摩擦力的大?怎樣判斷靜摩擦力的方向?

        【實驗探究】 在水平桌面上放一木塊,用彈簧測力計沿水平方向用較小的力拉木塊但保持木塊不動,并不斷緩慢地增大拉力.注意提示學(xué)生觀察彈簧秤的示數(shù)變化.

        實驗如圖3-3-2:

        圖3-3-2

        實驗現(xiàn)象:我們可以看到隨著拉力的增大,彈簧秤的示數(shù)不斷增大.

        結(jié)論:由二力平衡的知識可以知道,木塊受到的靜摩擦力大小等于彈簧秤的拉力,方向和拉力的方向相反.所以靜摩擦力不是一固定值,它隨外力的變化而變化,總是和外力大小相等、方向相反.

        繼續(xù)試驗:在彈簧測力計指針下輕塞一個小紙團(tuán),它可以隨指針移動,并作為指針到達(dá)最大位置的標(biāo)志.在剛才實驗的基礎(chǔ)上繼續(xù)用力,當(dāng)拉力達(dá)到一定的值時木塊開始移動,此時拉力會突然變小.要求學(xué)生記下剛才的最大值.

        結(jié)論:靜摩擦力的增大有一個限度,這個限度就是最大靜摩擦力Fmax,其值等于物體剛剛開始運動時的拉力.兩物體間實際發(fā)生的靜摩擦力F在0與最大靜摩擦力Fmax之間.

        問題:最大靜摩擦力的'大小和什么因素有關(guān)呢?(教師提出問題,由學(xué)生自主設(shè)計實驗驗證最大靜摩擦力大小的決定因素)

        學(xué)生活動:學(xué)生設(shè)計實驗并探究,整理分析實驗數(shù)據(jù).

        參考設(shè)計:

        1.裝置如上面的實驗,在木塊上面增加砝碼,驗證在不同的壓力作用下的最大靜摩擦力的大。槐3謮毫Σ蛔,分別在桌面上、棉布面上、毛巾面上驗證最大靜摩擦力的值.

        2.用手握一油瓶,手的握力恰好使得油瓶不下落,此時最大靜摩擦力等于瓶的重力.不斷增加瓶中的油,要想瓶恰不滑落,應(yīng)該增加手的握力即壓力,由此判斷最大靜摩擦力和壓力的關(guān)系.換用不同粗糙程度的瓶子做實驗,驗證最大靜摩擦力和接觸面的粗糙程度的關(guān)系.

        活動:學(xué)生交流討論并得出結(jié)論:

        1.靜摩擦力大小值并不唯一;

        2.最大靜摩擦力與壓力和接觸面有關(guān)系.

        引導(dǎo)學(xué)生說一下生活中和生產(chǎn)中利用靜摩擦力的事例.

       。ㄕn件展示)圖片示例:

        圖3-3-3

        課堂訓(xùn)練(課件展示)

        1.有關(guān)靜摩擦力的說法中正確的是( )

        A.只有靜止的物體才受靜摩擦力 B.靜摩擦力與壓力成正比

        C.靜摩擦力可能與運動方向垂直 D.靜摩擦力的方向與物體運動方向一定相反

        解析:受靜摩擦力作用的物體不一定靜止,故A錯.靜摩擦力的大小與壓力無關(guān),而與物體的運動狀態(tài)及所受其他力的情況有關(guān),故B錯.靜摩擦力的方向可與運動方向成任意角度,故C正確.靜摩擦力的方向與運動方向無關(guān),但一定與相對運動方向相反,故D錯.

        答案:C

        2.如圖3-3-4所示,用外力F水平壓在質(zhì)量為m的物體上(設(shè)受力F的面絕對光滑),恰好使物體靜止,此時物體與墻之間的摩擦力為______;如果F增大為3F,物體與墻之間的摩擦力為______.

        圖3-3-4

        解析:物體受向下的重力為mg,由二力平衡條件知靜摩擦力大小也為mg,方向向上,當(dāng)推力增為3F時,物體重力不變,則靜摩擦力也不變.

        答案:mg mg

        二、滑動摩擦力

        概念:當(dāng)一個物體在另一個物體表面上滑動的時候,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.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方向相反.(可以通過復(fù)習(xí)回憶得出,或者通過演示實驗總結(jié)得出,也可以直接給出)

        (提出要求)利用教材演示實驗儀器設(shè)計實驗,定量研究影響滑動摩擦力大小的因素.(設(shè)計意圖:使學(xué)生意識到應(yīng)采用控制變量法進(jìn)行多變量的研究;使學(xué)生體會摩擦力的大小的影響因素)

        1.引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實驗原理的探究.

        (學(xué)生活動:思考并交流討論得出利用二力平衡定量測量滑動摩擦力的大小)

        2.引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實驗方法的探究

        (學(xué)生活動:思考并交流討論得出控制變量法)

        3.組織學(xué)生利用已有器材進(jìn)行實驗探究

        (學(xué)生活動:學(xué)生進(jìn)行分組實驗探究)

        4.要求學(xué)生設(shè)計表格記錄數(shù)據(jù),并通過對數(shù)據(jù)的分析初步得出自己的結(jié)論.

        (學(xué)生活動:展示自己的數(shù)據(jù),并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,最終定量得出壓力與滑動摩擦力的關(guān)系,對動摩擦因數(shù)有定性的認(rèn)識)(設(shè)計意圖:培養(yǎng)學(xué)生實驗數(shù)據(jù)的分析處理能力)

        小結(jié):滑動摩擦力的計算公式f=μN.(設(shè)計意圖:訓(xùn)練學(xué)生語言表達(dá)及邏輯推理能力)

        介紹動摩擦因數(shù)的物理意義及常見材料間的動摩擦因數(shù).

        課件展示:

        幾種材料間的動摩擦因數(shù)

        材料 動摩擦因數(shù) 材料 動摩擦因數(shù)

        鋼—鋼 0.25 鋼—冰 0.02

        木—木 0.30 木頭—冰 0.03

        木—金屬 0.20 橡膠輪胎—路面(干) 0.71

        皮革—鑄鐵 0.28

        例題.滑雪是北方地區(qū)人們喜愛的一種運動.有的地方人們用鹿拉滑雪板進(jìn)行滑雪比賽.已知滑雪板與冰面間的動摩擦因數(shù)為0.02,滑雪板和人的總質(zhì)量為180 kg.如果鹿拉著滑雪板做勻速直線運動,求鹿的拉力大小.

        解析:由于滑雪板做勻速直線運動,可知鹿的拉力F與滑動摩擦力的大小相等,即F=f.同時,滑雪板與冰面的壓力N與滑雪板和人的重力相等,即N=G.

        由滑動摩擦力公式,可求出鹿的拉力大小為

        F=f=μN=μMg=0.02×180×9.8 N=35.3 N.

        答案:35.3 N

        課堂訓(xùn)練

        質(zhì)量為2 kg的物體,靜止在水平面上.物體與地面間的動摩擦因數(shù)為0.5,最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小視為相等.給物體一水平拉力.

        (1)當(dāng)拉力大小變?yōu)? N時,地面對物體的摩擦力是多大?

        (2)當(dāng)拉力大小變?yōu)?2 N時,地面對物體的摩擦力是多大?

        (3)此后若將拉力又減小為5 N(物體仍在滑動),地面對物體的摩擦力是多大?

        (4)若撤去拉力,在物體繼續(xù)滑動的過程中,地面對物體的摩擦力是多大?(取g=10 N/kg)

        解析:(1)當(dāng)拉力F=5 N時,F(xiàn)<fmax,物體沒有滑動,地面對物體的摩擦力為靜摩擦力,f=F=5 N;

       。2)當(dāng)拉力F=12 N時,F(xiàn)>fmax,物體滑動起來,地面對物體的摩擦力為滑動摩擦力F滑=μN=μmg=0.5×2×10 N=10 N;

       。3)當(dāng)拉力又減小為5 N時,由于物體仍在地面上滑動,所以物體受到地面的摩擦力仍是滑動摩擦力,所以仍是10 N;

        (4)當(dāng)拉力撤去后,由于物體繼續(xù)在地面上滑動,物體受到地面的摩擦力仍是滑動摩擦力,所以仍為10 N.

        答案:(1)5 N (2)10 N (3)10 N (4)10 N

        知識拓展

        增大有益摩擦:

        1.增加物體表面的粗糙程度.如:鞋底、車輪胎、各種旋鈕表面都有花紋.

        2.增大壓力.如:電動機(jī)的皮帶拉得很緊,以便增大壓力來增大摩擦力,防止皮帶打滑.

        減小有害摩擦:

        1.用滾動摩擦代替滑動摩擦:用滾動軸承代替滑動軸承.

        2.減小表面粗糙程度:加潤滑油.

        課堂小結(jié)

        1.兩個互相接觸的物體,當(dāng)它們要發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生相對運動時,在接觸面上產(chǎn)生一種阻礙物體間相對運動的力,叫摩擦力.

        靜摩擦力 滑動摩擦力 符號及單位

        產(chǎn)生原因 表面粗糙有擠壓作用的物體間具有相對運動趨勢時 表面粗糙有擠壓作用的物體間發(fā)生相對運動時 摩擦力用f表示

        單位:牛頓

        簡稱:牛

        符號:N

        大小 始終與外力沿著接觸面的分量相等 f=μN

        方向 與相對運動趨勢相反 與相對運動方向相反

        2.摩擦力的大小與壓力大小有關(guān),跟物體間接觸面的粗糙程度有關(guān).

        常用增大壓力和使接觸面更粗糙的方法增大有益摩擦.減小有害摩擦的方法有:使摩擦面光滑,用滾動代替滑動,使摩擦面脫離接觸(加潤滑油、氣墊)這三種方法.

        布置作業(yè)

        1.教材第62頁,“問題與練習(xí)”2、3.

        2.教材第60頁“做一做”.

        板書設(shè)計

        3 摩擦力

        1.摩擦力產(chǎn)生的條件

       。1)接觸面粗糙

        (2)在接觸面上有垂直作用的正壓力

       。3)有相對運動或者有相對運動趨勢

        2.靜摩擦力

       。1)變力:0<F靜≤Fmax

        (2)方向:靜摩擦力的方向總跟接觸面相切,并且跟物體相對運動趨勢的方向相反

        3.滑動摩擦力

       。1)大。篎=μFN

       。2)方向:滑動摩擦力的方向總是與接觸面相切,且與相對運動方向相反

        活動與探究

        1.設(shè)計實驗測量紙面間的動摩擦因數(shù).

        2.觀察自行車上哪些地方存在摩擦,其中哪些是有益的,哪些是有害的,你能想出哪些辦法來增大或減小它們.

        自主設(shè)計實驗.包括選擇實驗器材、設(shè)計實驗步驟,并設(shè)計、寫出實驗報告.

        習(xí)題詳解

        1.解答:手壓著桌面向前移動時,手受到桌面的滑動摩擦力作用.滑動摩擦力的方向與手指移動的方向相反,阻礙手指的運動.手對桌面的壓力越大,手指受到的滑動摩擦力越大,對手指相對桌面運動的阻礙作用越明顯.

        2.解答:(1)不受.因為瓶子與桌面之間沒有相對運動的趨勢.

        (2)受靜摩擦力作用,靜摩擦力的方向沿桌面斜向下.

        (3)受靜摩擦力作用,靜摩擦力的方向豎直向上(瓶子處于豎直狀態(tài)).

        (4)受滑動摩擦力作用,摩擦力的方向沿紙條相對瓶子的運動方向.

        3.答案:35 N 30 N 0.3 20 N

        設(shè)計點評

        本節(jié)重點是理解動摩擦因數(shù)的意義和滑動摩擦力大小的計算和方向的判定.難點是對靜摩擦力的理解,尤其是靜摩擦力方向和大小的確定.教學(xué)中通過大量的實例,并借助受力分析等方法來突破.靜摩擦力是由于物體間具有相對運動趨勢而產(chǎn)生的,其方向與相對運動趨勢相反.如何判定靜摩擦力的方向?通過假設(shè)物體間不存在摩擦力,那么在其他力的作用下物體將往什么方向運動去思考確定.教學(xué)時特別注意了對于靜摩擦力大小與所受外力及所處運動狀態(tài)的關(guān)系.設(shè)計中基本遵循問題—理論—問題的模式進(jìn)行.

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