《靜摩擦力》教學(xué)設(shè)計

【摘 要】本文以人教版必修一《摩擦力》第一課時《靜摩擦力》為例，闡述以小組為單位進(jìn)行探究式合作學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計，以突破《靜摩擦力》教學(xué)中的重難點，激發(fā)學(xué)生自主探究的興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】靜摩擦力? 最大靜摩擦力? 合作探究

【中圖分類號】G? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】0450-9889（2018）11B-0086-03

《摩擦力》是人教版物理高一年級上冊第三章《相互作用》第三節(jié)的內(nèi)容。力學(xué)是整個高中物理的基礎(chǔ)，高中物理的難點在于受力分析，受力分析的難點在于摩擦力的分析。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。這是一節(jié)科學(xué)探究課，教材從生活中的摩擦現(xiàn)象入手，以探究靜摩擦力和滑動摩擦力與哪些因素有關(guān)為主線，安排學(xué)生猜想、設(shè)計實驗、實驗探究、合作交流等教學(xué)過程，讓學(xué)生經(jīng)歷探討兩種摩擦力與壓力、接觸面粗糙程度關(guān)系的過程。體現(xiàn)新教材讓學(xué)生在體驗知識的形成、發(fā)展過程中，主動獲取知識的精神。這節(jié)教材的內(nèi)容與學(xué)生的生活實際及生產(chǎn)實際聯(lián)系十分密切，教材的編寫也突出了這一點。學(xué)生通過實驗得出摩擦力的有關(guān)知識后，教師引導(dǎo)學(xué)生運用所學(xué)的知識去分析、解釋大量生活生產(chǎn)中的摩擦現(xiàn)象。教師可將學(xué)生在初中學(xué)過的相關(guān)概念與本節(jié)的內(nèi)容有機(jī)地融合在一起，力圖從兩種摩擦力的區(qū)別與聯(lián)系出發(fā)，讓學(xué)生從摩擦力產(chǎn)生的條件，影響摩擦力大小的因素、范圍及其計算來理解兩種摩擦力的異同，通過探究實驗加深理解和鞏固知識。

【教學(xué)目標(biāo)】

1.了解靜摩擦力的產(chǎn)生條件;

2.掌握靜摩擦力方向的判斷方法及大小的計算方法;

3.能正確區(qū)分靜摩擦力與最大靜摩擦力。

【教學(xué)重點】

掌握靜摩擦力方向的判斷方法及大小的計算方法。

【教學(xué)難點】

能正確區(qū)分靜摩擦力與最大靜摩擦力。

【實驗器材準(zhǔn)備】

1.演示教具。長木板一塊、帶線繩的大木塊、測力計（力傳感器）一套、砝碼一盒、毛巾、玻璃瓶。

2.學(xué)生實驗材料。每一組長木板一塊，小木塊一塊、測力計（力傳感器）一套，毛巾、砝碼一盒。

【教學(xué)方法】

實驗探究、分析歸納、觀察提問、討論分析。

【教學(xué)模式】

合作探究模式。

【教學(xué)過程】

一、課本圖片導(dǎo)入，揭示課題

1.師：如圖所示，小孩推箱子，用了很大的力卻沒推動，請問推不動的原因是什么？

〖設(shè)計意圖〗導(dǎo)入靜摩擦力的課題：靜摩擦力。

（師板書：3.3 摩擦力—— 靜摩擦力）

師：課堂上積極回答問題的同學(xué)，課后都將獲得一枚胸章（笑臉）。

〖設(shè)計意圖〗

鼓勵學(xué)生積極參與到課堂中來，積極思考。

2.師：初中時，我們初步學(xué)習(xí)了靜摩擦力，今天我們要進(jìn)一步學(xué)習(xí)。

〖設(shè)計意圖〗

首先，告訴大家不只是復(fù)習(xí);然后，引發(fā)同學(xué)們思考到底進(jìn)一步要學(xué)習(xí)什么？初中時僅學(xué)習(xí)到靜摩擦力的方向與相對運動趨勢的方向相反，其大小與所受外力大小有關(guān)。

3.師：研究一個力，通常要研究它的哪些方面？

〖設(shè)計意圖〗

確定本節(jié)課研究的目標(biāo)：產(chǎn)生條件及三要素。

二、探究靜摩擦力的產(chǎn)生條件

師：靜摩擦力的產(chǎn)生需要什么條件？給大家 2 分鐘時間進(jìn)行交流討論，2 分鐘后，老師要請同學(xué)來回答。

生交流后匯報：相互接觸且擠壓、粗糙面粗糙、有相對運動趨勢（課本上面寫有）。

師復(fù)述并追問：（1）用力推與不用力推雖然結(jié)果都沒有推動，但是有什么不同？（2）為什么非要相互擠壓？不擠壓就不能產(chǎn)生摩擦力嗎？請舉例說明。

師舉實例：

例 1.手拿筆。不握緊時，筆會掉;握緊時，手對筆產(chǎn)生了壓力，從而產(chǎn)生靜摩擦力，保持筆靜止。

例 2.磁吸座位表。一個把磁鐵扣出來，另一個有磁鐵。沒有磁鐵的那個不能吸在黑板上，有磁鐵的那個能夠吸在黑板上。是因為磁鐵的吸引力，產(chǎn)生的擠壓，才會產(chǎn)生靜摩擦力。

〖設(shè)計意圖〗

生匯報，師復(fù)述并適時追問引導(dǎo)。一方面，意在讓其他同學(xué)跟上思路，參與進(jìn)來;另一方面，給學(xué)生思維上設(shè)計“關(guān)卡”，反復(fù)推敲，加深理解，舉一反三，最終歸納出靜摩擦力產(chǎn)生的條件。

（師板書：1.產(chǎn)生條件。（1）兩物體接觸且接觸面粗糙;（2）兩物體間有相對運動趨勢;（3）兩物體相互擠壓存在彈力）

三、探究靜摩擦力的方向

師：用力向右推箱子時，由于箱子受到地面所施加的靜摩擦力作用而保持靜止，箱子有相對地面往哪個方向運動的趨勢？（生答：向右）

師：箱子在水平方向上，除了受到小孩的推力之外，還受到地面的靜摩擦力作用。根據(jù)二力平衡，地面對箱子的靜摩擦力方向向哪邊？（生答：向左）

師：如何描述靜摩擦力的方向呢？（生答：跟物體相對運動的趨勢方向相反）

（師板書：2.方向。跟物體相對運動的趨勢方向相反）

〖設(shè)計意圖〗

引導(dǎo)學(xué)生層層推進(jìn)，從而歸納出靜摩擦力的方向。

四、探究靜摩擦力的大小

1.師：最后，我們再來研究靜摩擦力的大小。你認(rèn)為靜摩擦力的大小跟哪些因素有關(guān)？

（生逐一回答。師副板書：粗糙程度、壓力大小、接觸面積、拉力大?。?/p>

〖設(shè)計意圖〗

引導(dǎo)學(xué)生積極思考，敢于發(fā)表自己的意見。板書是為了能如實記錄大家的想法，尊重學(xué)生的意見，同時為后面作進(jìn)一步的探究打下基礎(chǔ)。

接下來，用 PPT 同時展示下面步聚 2，3，4，5，6，并逐一提出明確的要求。

2.師：有了這些想法后，要設(shè)計實驗來進(jìn)行驗證。請根據(jù)所給的儀器設(shè)計實驗驗證自己的猜想。

要求：（1）畫出實驗裝置圖，并說明利用圖示如何得出靜摩擦力的大小;（2）寫出操作的基本步驟。

〖設(shè)計意圖〗

（1）表達(dá)清楚所設(shè)計實驗的原理及操作步驟，培養(yǎng)學(xué)生的語言表達(dá)、圖樣表達(dá)、實驗設(shè)計能力。

（2）對實驗方案進(jìn)行交流分析：教師參與到小組討論中，采用追問的方式使學(xué)生討論、分析方案，對比各種實驗方案的優(yōu)劣。通過交流提升質(zhì)疑的能力。

3.師：按照自己的設(shè)計方案進(jìn)行實驗，設(shè)定待測量的物理量，并設(shè)計表格紀(jì)錄數(shù)據(jù)，定量驗證。

〖設(shè)計意圖〗

培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計實驗記錄表格的能力。

4.師：通過實驗，你得出的結(jié)論是什么？

〖設(shè)計意圖〗

培養(yǎng)學(xué)生處理實驗數(shù)據(jù)、進(jìn)行歸納的能力。

5.師：把實驗過程中你所發(fā)現(xiàn)的感興趣的事情記錄下來。

〖設(shè)計意圖〗

課堂的延續(xù)性。

6.師：下面給大家 10 分鐘時間，分小組進(jìn)行實驗，10 分鐘之后，老師請學(xué)生回答。

（注意：學(xué)生做實驗時，老師巡堂，積極地參與到學(xué)生討論當(dāng)中去，發(fā)現(xiàn)問題并引導(dǎo)，務(wù)必在 10 分鐘內(nèi)找到一組表現(xiàn)較好的，而且能幫助教師發(fā)現(xiàn)學(xué)生所存在的問題的小組，引導(dǎo)他們作好詳細(xì)記錄。并告訴他們這個小組要派代表上臺展示，讓他們做好準(zhǔn)備）

〖設(shè)計意圖〗

培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)合作的能力，自主探究的能力，實踐動手的能力，整理思路和語言表達(dá)的能力。

7.師：時間到。下面請第×××組的同學(xué)代表上臺展示。

學(xué)生代表投影展示所設(shè)計的實驗裝置圖示及操作方法，對所測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并得出結(jié)論。然后問其他同學(xué)是否有不同意見。若有同學(xué)指出了錯誤，那就順理成章的找出正確方法及結(jié)論。若無同學(xué)指出錯誤，則教師采用提問或質(zhì)疑的方式啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)錯誤，并找到正確結(jié)論。挖掘各個環(huán)節(jié)的亮點與不足，亮點要給予表揚，不足之處要尋找更好的辦法。

〖實驗裝置簡圖〗

用測力計拉木塊，木塊不動，即平衡。對木塊進(jìn)行受力分析，水平方向上二力平衡，得出靜摩擦力與拉力等大反向。通過測力計可以得出靜摩擦力的大小。

〖實驗方法〗控制變量法。

〖操作步驟〗

1.控制粗糙程度、壓力大小、接觸面積等因素不變，改變拉力大小，測量靜摩擦力大小。

結(jié)論：

2.控制壓力大小、接觸面積、拉力大小等因素不變，改變粗糙程度（墊毛巾），測量靜摩擦力大小。

結(jié)論：

3.控制接觸面積、拉力大小、粗糙程度等因素不變，改變壓力大?。ㄔ谀緣K上加鉤碼），測量靜摩擦力大小。

結(jié)論：

4.控制拉力大小、粗糙程度、壓力大小等因素不變，改變接觸面積（把木塊橫放或豎放），測量靜摩擦力大小。

結(jié)論：

典型錯誤：同學(xué)們發(fā)現(xiàn)剛好拉動時，若正壓力越大、接觸面越粗糙，彈簧彈力 F 會越大，即靜摩擦力越大，所以得出的結(jié)論是：若正壓力越大、接觸面越粗糙，靜摩擦力越大。

師（解釋）：剛好發(fā)生滑動時，靜摩擦力達(dá)到了最大值，是最大靜摩擦力。最大靜摩擦力與接觸面粗糙程度、壓力大小有關(guān)，與接觸面積無關(guān)。若正壓力越大、接觸面越粗糙，則最大靜摩擦力越大。

（師副板書：fmax 與粗糙程度、壓力大小有關(guān)，與接觸面積無關(guān)。正壓力越大、接觸面越粗糙，則 fmax 越大）

師（問該同學(xué)）：你們組還發(fā)現(xiàn)了什么其他的結(jié)論？沒有發(fā)生滑動時，靜摩擦力跟哪些因素有關(guān)呢？若有，就繼續(xù)說，若沒有，對該同學(xué)提出表揚，然后再問其他同學(xué)。若沒有同學(xué)發(fā)現(xiàn)，教師繼續(xù)引導(dǎo)。

師：實驗演示，加深理解。

手握玻璃瓶保持靜止，手與玻璃瓶相互接觸且擠壓，接觸面粗糙，由于瓶子的重力作用，會相對有向下運動的趨勢，故手對玻璃瓶產(chǎn)生向上的靜摩擦力。在豎起方向上，瓶子還受到重力作用，由二力平衡可知，靜摩擦力與瓶子的重力等大。

若增加手對瓶子的壓力，玻璃瓶仍然靜止，則靜摩擦力與瓶子的重力仍然等大，可見靜摩擦力大小與壓力大小無關(guān)。增大壓力時，雖然沒有增大靜摩擦力，但卻增大了最大靜摩擦力，使玻璃瓶更不容易從手里滑落。

若在玻璃瓶外面包一條毛巾，再手握玻璃瓶保持靜止，則靜摩擦力與瓶子的重力等大，靜摩擦力大小沒有發(fā)生變化，可見靜摩擦力大小與粗糙程度無關(guān)。增加粗糙程度時，雖然沒有增大靜摩擦力，但卻增大了最大靜摩擦力，使玻璃瓶更不容易從手里滑落。

（師板書：3.大?。?

〖設(shè)計意圖〗

暴露學(xué)生的易錯點，并加以糾正，加深對靜摩擦力的理解。

五、教師總結(jié)，激趣存疑

如果兩個物體之間發(fā)生相對滑動，那么，滑動摩擦力的方向、大小及其計算方法又將如何呢？最大靜摩擦力與滑動摩擦力之間又有什么關(guān)系呢？

下節(jié)課我們繼續(xù)學(xué)習(xí)。

〖設(shè)計意圖〗留下兩個疑問以激發(fā)學(xué)生聯(lián)想，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)第二課的興趣。

請課堂上回答過問題的同學(xué)上來領(lǐng)取笑臉胸章，希望大家以后每天都開開心心地學(xué)習(xí)。

〖設(shè)計意圖〗教師兌現(xiàn)諾言，以身作則，教育學(xué)生要誠信做人。

〖板書設(shè)計〗

【作者簡介】周冬林（1982— ）男，湖南衡陽人，研究生學(xué)歷，南寧市第二中學(xué)高中物理教師，中級職稱，研究理論物理。

（責(zé)編 盧建龍）