高中人教版 (新课标)3 摩擦力公开课教案设计

这是一份高中人教版 (新课标)3 摩擦力公开课教案设计，共7页。教案主要包含了弹簧秤，静摩擦力，滑动摩擦力，滚动摩擦力等内容，欢迎下载使用。

教学目标：


知识与技能


1．知道滑动摩擦力的产生条件，认识滑动摩擦的规律．知道动摩擦因数与相互接触的物体的材料和接触面的粗糙程度有关，会判断滑动摩擦力的方向．


2．能运用滑动摩擦力公式来计算滑动摩擦力．


3．认识静摩擦的规律，知道静摩擦力的变化范围及其最大值．


4．知道最大静摩擦力略大于滑动摩擦力．


5．会根据物体的平衡条件简单地计算静摩擦力的大小．


过程与方法


1．培养学生利用物理语言分析、思考、描述摩擦力概念和规律的能力．


2．培养学生的实验探究能力．


3．让学生学会在实验中控制变量和实验条件．


4．通过自己动手实验，培养学生分析问题、解决问题的能力．


情感态度与价值观


1．利用实验和生活实例激发学生学习兴趣．


2．培养学生实践——认识(规律)——实践(解决实际问题)的思想．


3．在研究问题时，要培养突出主要矛盾，忽略次要因素的思维方法．


教学重点、难点：


教学重点


1．滑动摩擦力大小的计算以及方向的判断．


2．静摩擦力的有无的判断以及静摩擦力方向的判断．


3．静摩擦力产生的条件及规律，正确理解最大静摩擦力的概念。


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．静摩擦力大小的简单计算．


教学方法：


探究、讲授、讨论、练习


教学手段：


教具准备


多媒体教学课件、长方体木块(每组3块)、弹簧秤、毛巾；玻璃板、毛刷(两个学生一组)．身


边的物体(例如水杯、黑板擦、钢笔、橡皮、讲桌等物体)


课时安排：


新授课（3课时）


教学过程：


[新课导入]


师：(举生活中的例子，也可以用多媒体演示)


(演示实验]用手握住水杯．


师：水杯为什么没有运动?


生：因为水杯受力平衡．


师：水杯受几个力呢?


生：两个，重力和手对它的摩擦力．重力和摩擦力应该是平衡力．


师：那么摩擦力的方向又是如何呢?


生：重力的方向竖直向下，摩擦力和重力大小相等，方向相反，所以在这个问题中摩擦力的方向应该竖直向上．


师：这位同学回答得很好，今天我们就在初中学习的基础上进一步学习摩擦力．


[进行新课]


一、静摩擦力


师：首先看一下什么是摩擦力，大家回忆一下初中所学的内容，叙述一下摩擦力的概念．


生：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，这个力叫做摩擦力．


师：(举身边的例子，用水平推力推课桌时，课桌没有运动)当我用力推课桌时，课桌为什么没有运动?


生：因为课桌与地面之间有摩擦力的作用．


师：这种摩擦力发生在相对静止的两个物体之间，我们把这种摩擦力叫做静摩擦力．同学们思考一下静摩擦力存在的条件．


生1：首先两个物体间的接触面不光滑．


生2：两个物体间有相对运动趋势．


生3：两个物体应该接触并且相互挤压．


师：(鼓励)刚才几位同学分析得非常好，根据上节课的知识，弹力产生的条件是接触并且有形变，那么把摩擦力产生的条件概括成一句话，这句话应该怎样表达?


生：两个接触面不光滑的物体间有弹力并且有相对运动趋势．


师：下面我们通过实验探究一下静摩擦力的大小和方向．


[实验探究](参考实验)


(1)用弹簧测力计水平地拉静止在水平桌面上的木块，逐渐增大拉力，直到木块运动为止。观察在此过程中弹簧测力计的示数变化，并将实验数据填入表格中．


(2)在木块上增加砝码，重复上述实验，将实验数据填入表中．


师：实验数据记录的表格应该怎样设计?


生：我设计的表格是这样的．


多媒体投影学生的表格设计(参考表格)




















师：根据实验结果，尝试讨论以下问题：木块在水平桌面上，不用外力去拉，它有没有受到摩擦力的作用?


生：没有


师：用弹簧测力计轻轻拉木块，但它不动，木块有没有受到摩擦力的作用?


生：有．


师：其大小和方向如何?依据是什么?


生：大小与拉力大小相同，方向与相对运动趋势的方向相反，即与拉力的方向相反；依据二力平衡．


师：静摩擦力的大小是一个固定的值吗?它与压力有关系吗?如何确定其大小?


生：静摩擦力的大小不是一个固定值，它与压力没有关系，可以用二力平衡条件来确定它的大小，在物体静止时，物体受到的拉力和物体受到的地面对它的静摩擦力相等．


师：当物块才刚开始相对于桌面滑动，这时物块所受的静摩擦力叫什么?它的大小和方向呢?


生：最大静止摩擦力；大小等于物块刚开始运动时的最小拉力，方向与相对运动趋势的方向相反．


师：大家讨论归纳一下静摩擦力的特点．


生：一般静摩擦力的大小没有一个确定的值，类似上述情况，当物块不动处于平衡状态时，静摩擦力的大小随拉力大小的变化而变化，总是等于拉力的大小．静摩擦力的方向，总是沿接触面切线方向，跟物体间相对滑动趋势方向相反．静摩擦力增大到某数值后就不再增大了，这时静摩擦力达到最大值，叫做最大静摩擦力，用fM表示．最大静摩擦力的方向，也总是沿接触面切线方向，跟物体间相对运动趋势相反．


师：(微笑鼓励)刚才这位同学分析得很好，在一般情况下，如果两个相接触的物体之间存在着静摩擦力的作用，则并不一定处于最大静摩擦状态，最大静摩擦力等于使物体将要开始运动所需的最小推力．


师：对于静摩擦力，我们还要讨论几个问题，首先考虑第一个问题：静摩擦力能不能发生在运动的物体之间?


生1：我看不可以，因为这种摩擦力是静摩擦力．


生2：我不同意刚才这位同学的看法，静摩擦力中的“静”应该是指的相互接触并且有相对运动趋势的物体之间的摩擦力，它应该是指的相对静止．


师：对，静摩擦力中的“静”是指的相对静止．第二个问题是静摩擦力的大小如何确定?


生：可以根据平衡条件来做．


师：下面我们看这样一个例子．


[课堂训练]


用手握住一个油瓶(瓶始终处于竖直方向)．下列说法正确的是( )


A．瓶中油越多，手必须握得越紧


B.手握得越紧，油瓶受到的摩擦力越大


C.不管手握得有多紧，油瓶受到的摩擦力总是一定的


D．以上说法都正确


答案：AC


解析：手握住油瓶，油瓶不掉落下来，表明手对油瓶竖直向上的静摩擦力跟油瓶受到的重力平衡——静摩擦力的大小由瓶的重力(大小)决定；油瓶变重，它受到的静摩擦力必须随之增大，手握得紧一点，相应的最大静摩擦力值也就大一些，才能保障油瓶不会掉落下来；如果手握得不够紧，正压力不够大，最大静摩擦力小于油瓶的重力，油瓶就会掉下来．所以选项A正确．手握得越紧，手与瓶之间的正压力越大，最大静摩擦力值也越大；但这时油瓶受到的是静摩擦力，是与油瓶重力平衡的静摩擦力，是一个定值——等于油瓶的重力．可见，选项B错误，C正确；显然D也不正确．


师：继续刚才的分组实验，当拉力大于物体与地面间的最大静摩擦力时，物体的运动情况发生了怎样的变化?


学生继续做实验，仔细观察实验现象，并对实验现象进行解释．


生：物体由静止变为了运动．


师：这时候物体与地面之间还有没有摩擦力?如果有，是什么性质的摩擦力?


生：物体与地面之间仍然有摩擦力，不过摩擦力的性质由静摩擦力变为滑动摩擦力．


师：好，我们下面就来研究一下滑动摩擦力．


二、滑动摩擦力


师：请同学们阅读课文，结合上面的实验，然后说出什么叫做滑动摩擦，什么叫做滑动摩擦力．


生：从上面的实验可得出，两个相互接触的物体有相对滑动时，物体之间存在的摩擦叫做滑动摩擦．在滑动摩擦中，物体间产生的阻碍物体间相对滑动的作用力，叫做滑动摩擦力．


师：根据静摩擦力产生的条件，我们探究一下滑动摩擦力产生的条件是怎样的．


生：接触面粗糙的两个物体之间有弹力并且有相对运动．


动手实验，“感受摩擦力”


学生做身边的实验，感受与滑动摩擦力有关的因素，回答老师提出的问题．


(参考实验)在桌面上垫一张纸，把手压在纸上，然后手掌向前推，保持接触面的材料不变，在大小不同的压力下朝前推手掌(材料可以是纸、塑料、毛巾、木板、橡胶等)；然后保持压力不变，改变接触面的材料．


师：通过比较，感受滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关．


生：与正压力和接触面的粗糙程度有关．


师：下面我们自己设计一个实验，看一下滑动摩擦力到底与正压力之间的关系是什么．首先大家考虑一下实验器材的选择，然后探究如何用这些器材进行实验，也就是实验原理是什么，最后我们进行实验．


学生探究如何进行实验，包括实验器材的选择、实验过程的设计、实验数据的处理等等．


师：第一个问题，实验前你选择的器材是什么?


生：我们可以继续刚才那个实验，只不过是让木块运动起来．


师：对木块的运动情况有没有限制?


生：木块要匀速运动或缓慢地移动，因为只有这样才可以保持拉力等于滑动摩擦力．


师：是的，这一点一定要注意．实验过程中是如何改变木块对地面的压力的呢?


生：可以在木块上添加砝码．


师：实验数据是怎样进行处理的?


生：我们可以用表格的形式记录下在不同压力下物体做匀速运动的拉力大小，而在水平面上运动时物体对地面的压力大小等于物体的重力，所以我们要测量木块及砝码的重力从而得到木块对地面的压力．为记录数据设计的表格如下：


多媒体投影学生设计的表格





师：记录了数据以后是如何对数据进行处理的呢?


生1：可以用每组得到的摩擦力和对应的重力相比．


生2：可以作摩擦力f随压力Fn变化的图象，如果图象是一条直线，说明二者成正比．


师：刚才两个同学的做法都很好，但是我还是建议用第二种做法，这样作出来的图象一目了然，很容易进行判断．如果你在测量中出现了错误的点，这个点可以在作图中舍去．以后大家要多采用图象的方法处理实验所得到的数据．


师：实验得到的结论是什么?


生：在其他条件不变的情况下物体与地面间的滑动摩擦力与物体对地面的压力成正比．


师：大家猜想一下滑动摩擦力还与什么因素有关?


生1：可能与接触面的面积有关．


生2：可能与物体运动的速度有关．


生3：可能与物体与接触面的粗糙程度有关．


师：下面大家就通过实验验证一下我们的猜想．


学生实验，教师巡回指导．


师：通过实验，我们能够得出什么样的结论?


生：物体与地面间的滑动摩擦力与接触面积无关，跟物体运动的速度大小无关，跟接触面的粗糙程度有关．


师：(总结)更为精确的实验表明：滑动摩擦力的大小跟压力成正比，也就是跟两个物体间的垂直作用力成正比．如果用F表示滑动摩擦力的大小，用FN表示压力的大小，则有F=μFN，其中μ是比例常数(它是两个力的比值，没有单位)，叫做动摩擦因数，它的数值跟相互接触的两个物体的材料有关，材料不同，两物体间的动摩擦因数也不同．动摩擦因数还跟接触的情况(如粗糙程度)有关．


师：滑动摩擦力的方向是如何规定的?


生：滑动摩擦力跟物体相对运动方向相反．


师：(强调)需要注意的是，滑动摩擦力的方向虽然是跟相对运动方向相反，但是要把相对运动方向跟运动方向这两个概念区分开，不能混为一谈．


师：为了加强对滑动摩擦力的理解，我们看下面一个例题．


多媒体展示课本例题


注意：在例题讲解的过程中，教师一定要把分析问题的机会留给学生，不能越俎代庖，而应该循序渐进地引导学生形成正确的分析问题的方法，锻炼学生分析问题特别是受力分析的能力，为以后复杂的受力分析打下良好的基础．


三、滚动摩擦力


一个物体在另一个物体表面上滚动时，物体之间存在的摩擦叫做滚动摩擦．在滑动摩擦中，物体间产生的阻碍物体间滚动的作用力，叫做滚动摩擦力．在压力相同时，滚动摩擦力要比滑动摩擦力小得多。





[小结]


摩擦力是物理教学中的难点，这节课突破难点的方法是利用我们身边随手可见的例子和简单的学生实验来进行的，一定要注意避免的是把知识点强加给学生，应该让学生自己去感受、去体会．滑动摩擦力这个概念的难点在于滑动摩擦力的方向和物体相对运动方向相反，而不是和物体运动方向相反，滑动摩擦力的计算等等．静摩擦力则更是一个难点集中的知识点，包括静摩擦力有无的判断、静摩擦力方向的判断、静摩擦力大小的判断等等，这些问题不可能在我们这一节课就能完全解释清楚，让学生全部了解，应该让学生先熟悉解决问题的基本方法，然后在以后的学习中逐步解决这些问题，因为静摩擦力不止一次地将会出现在将来的学习中．





作业：


[布置作业]


教材第65页问题与练习．


板书设计:





教学反思：








实验次数
木块的运动情况
木块(或含砝码)的重力G／N
弹簧测力计的示数F／N
l
2
3
实验次数
1
2
3
4
压力FN／N
拉力F／N
摩擦力f／N
1．两物体接触且接触面粗糙
产


生


条


件
2．有相互作用的压力一一垂直于接触面的强力(正压力)
3．有相对运动或相对运动趋势
1．概念：一个物体相对于另一个物体有相对运动趋势时产生的摩擦力



摩



静摩擦力
2.方向：跟接触面相切，跟物体阀相对运动趋势的方向相反
擦


力
3．大小：0≤f≤fm



分


类
4.最大静摩擦力fm：静摩擦力的最大值:最大静摩擦力跟正压力成正比
1.概念一个物体在另一个物体表面上对于另一物体滑动时产生的摩擦力
滑动摩擦力
2．方向：跟接触面相切，且与物体间相对运动方向相反
3、大小：滑动摩擦力跟压力成正比，即F=
4．动摩擦因数9：无单位，与接触面的材料和粗度有关
滚动摩擦力
概念一个物体在另一个物体表面上对于另一物体滚动时产生的摩擦力
在压力相同时，滚动摩擦力要比滑动摩擦力小得多。