摩擦力教案-完整版教学设计

《摩擦力》教学设计教材分析《摩擦力》选自人民教育出版社普通高中课程标准实验教科书物理必修1第三章《相互作用》第3节,作为高中物理模块结构中的一个基础模块的重要内容，无论从物理现象还是规律上来看，它既是一个重要的知识节点，也是一个学生“熟悉”的难点。本章是联系运动学及牛顿运动定律的中间环节，本节则是静力学和动力学所必需的预备知识之一。本节课是在本章学习了重力、弹力的基础上进一步研究的，它是力学中三大性质力之一。正确认识摩擦力对本章前后知识的学习有着至关重要的作用，它是衔接本章重力、弹力和力的合成与分解知识的重要桥梁。同时，摩擦力是日常生活中普遍存在的力，其作用效果在推、拉、提、压的过程中经常遇到，学习本节后能够解释许多常见的物理现象，通过分析日常现象可以提高学生对日常生活的科学认识，激发学生思考和探究物理问题的兴趣，可以锻炼学生利用知识解决实际问题的能力。《摩擦力》一节安排三个课时，本节课是针对第二个课时设计的，主要教学内容是滑动摩擦力的相关知识，将联系本节及本章前后内容进行贯穿教学，使学生对摩擦力有更深层次的理解。<1>教学目标1、知识与技能1）认识滑动摩擦力的规律，知道滑动摩擦力的大小与哪些因素有关；2）掌握滑动摩擦力大小的计算公式；3）进一步熟悉弹簧测力计的使用方法。2、过程与方法1）从生活实例和实验中归纳出滑动摩擦力的规律，培养学生观察和概括能力；2）经历探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关，学会用控制变量法研究问题。3、情感态度与价值观1）培养学生实事求是的科学态度和勇于探索的科学精神；2）向学生渗透抓住主要因素、忽略次要因素的辩证思想；3）让学生知道知识来源于生活，又回归于生活。<2>教学重点、难点1、教学重点：滑动摩擦力的概念；滑动摩擦力的大小和方向。2、教学难点：滑动摩擦力方向的判断；在探究过程中如何排除学生一些不合理的猜想。学情分析学生在初中的时候学习过摩擦力的基础知识，对滑动摩擦力有定性了解并能用二力平衡来解决问题，在初中学习电阻时提到过控制变量法。另外，本节课学到滑动摩擦力总是阻碍物体相对运动，摩擦力大小与压力有关，同学们会误以为摩擦力就是阻力，压力就是重力。从学生物理学习的心理特点和生理特点分析发现：高中一年级学生经历中考之后，已经具备了一定的物理知识基础，具备了一定的物理学习能力，学习兴趣有一定的保持，但也存在分化的可能性。通常情况下，学生还不能很好地运用逻辑思维和空间想象能力，还需要从直观现象入手，从感性认识上掌握知识。学生上节课已经学过第一课时，学习了摩擦力的概念以及静摩擦力的相关知识，也对摩擦力有了一定的了解，这将为本节课滑动摩擦力的学习打下基础。教法和学法1、教法：引导启发法、演示实验法、讨论分析法、总结评估法、多媒体辅助法。2、学法：观察法、探究实验法、讨论归纳法、交流合作法。根据课程标准和以上的分析，确定了本节课的教法：教师向学生提供一系列的感性材料如：图片、视频、实验演示等，引导学生联系生活实际并观察思考。在学生感性认识的基础上，讨论分析生活实例以及实验现象。在学生探究过程中，组织好探究模式，最后教师总结评估。学生在教师的启发下，进行积极的思考，得出基本规律。在探究试验中，教师指导学生分组合作，学生对探究出的结果进行讨论分析，并进行交流归纳。在“以学生为主体”的教学思想指导下，以问题情境为中心，以师生互动探究活动为主要信息传递方式的教学方法贯穿整个教学设计。根据学生已有知识和能力，在教学中针对性地进行教学，逐步提高学生观察能力，分析和归纳等逻辑思维能力。教具1、教师用具：弹簧测力计1个、重物1个、直角木板1块、粗糙木板1块。2、学生用具：弹簧测力计1个、木块1个、粗糙木板1块、玻璃1块、棉布1块、砝码1盒。3、其他：多媒体视频展示台。教学环节1、导入新课（1、导入新课（5’2、演示实验分析滑动摩擦力（13’5、课堂小结（2’4、讲解例题（5’3、探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关（20’教学过程1、导入新课[回忆静摩擦力]回忆上节课学习过的静摩擦力概念及其方向，安排两个学生回答：一个物体在另一个物体表面上，具有相对运动的趋势而又保持静止时，在接触面上产生阻碍相对运动趋势的力，这种力就是静摩擦力。方向：总是沿着接触面，并且跟物体相对运动趋势的方向相反。[动手感受]让学生用手按在桌子上并向前用力，使手相对于桌面静止；再使手相对于桌面运动。让学生自己动手感受摩擦力的存在，体会滑动摩擦力的作用效果。[列举实例]举自己亲身经历的事情或者经常看到的日常现象为例，如在地面上拉动一个箱子前进时，箱子与地面之间的摩擦；在公路上行驶的汽车紧急刹车时，车轮与地面之间的摩擦；在滑雪运动中，滑雪板与雪面之间的摩擦。[提出问题]这些滑动摩擦是如何产生的呢？学生可能讨论出结果不一定完整，教师将通过演示实验引导学生进行分析。2、演示实验分析滑动摩擦力[演示实验]如图1—3所示，将弹簧测力计连接在直角木板与重物之间，在水平方向上不断拉动木板，直到木板相对重物匀速运动，继续拉动木板使重物相对木板做匀速运动。图1图2图1图2图3分析实验：先利用静摩擦力的知识分析木板与重物相对静止时力的大小变化。然后控制力的大小在接近最大静摩擦力时，提醒学生注意观察弹簧测力计的读数变化。在木板和重物上贴一个三角符号，并作为指针到达最大位置的标记。在经历最大摩擦力之后，弹簧测力计指针突然收缩一些，木板开始移动，之后木板与重物之间产生的是滑动摩擦力。归纳概念：让学生根据演示实验现象，归纳出滑动摩擦力的概念，最后教师总结：一个物体在另一个物体表面上滑动时，会受到另一个物体阻碍它相对运动的力，这种力叫做滑动摩擦力。[提出问题]、[讨论总结]问题1：滑动摩擦力的产生条件是什么？让2—3个学生回答。学生通过联系静摩擦力的产生条件，很容易得出滑动摩擦力的产生条件：直接接触；挤压形变；接触面粗糙；物体间有相对运动。强调滑动摩擦力的产生在相对接触且有相对滑动的物体之间，但并非只有运动的物体才受到滑动摩擦力的作用，静止的物体也可以受到滑动摩擦力的作用。问题2：滑动摩擦力的方向如何？教师强调在理解摩擦力的概念和判断摩擦力的方向时，都要注意“相对”二字。并引导学生利用假设法来分析：假设木板与重物之间没有摩擦，木板将加速向前运动，重物将不动，弹簧测力计将没有读数。现在木板匀速运动，说明木板水平方向受力平衡，还受一个向后的力，向后的力就是木板受到重物作用的滑动摩擦力，所以滑动摩擦力的方向与木板相对重物的运动方向相反。得知滑动摩擦力的方向：总是沿着接触面，并且跟物体的相对运动的方向相反。图4举例分析：如图4所示，一辆汽车在平直公路上，车上有一木箱，试判断下列情况下，木箱所受摩擦力的方向，是动力还是阻力？图4汽车由静止加速运动时（木箱和车面间无相对滑动）；汽车刹车时（二者无相对滑动）；汽车匀速运动时（二者无相对滑动）；汽车刹车，木箱在车上向前滑动时；汽车突然加速，木箱在车上滑动时。联系静摩擦力和滑动摩擦力，根据上述判断方向的方法，让学生先判断出木箱是否受到摩擦力，教师再进一步分析受到的摩擦力是动力还是阻力，打破学生的“摩擦力就是阻力”的思维定势。问题3：知道滑动摩擦力的概念、产生条件以及方向如何判断，那么滑动摩擦力的大小如何求解？引导学生根据实验现象讨论出滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的读数，并且比最大静摩擦力小一些，具体的求解公式可能课前预习已经知道，但如何分析出来的有待分析。了解滑动摩擦力的基本知识后，为了分析其内部成因，进行探究实验：滑动摩擦力的大小与哪些因素有关？进而挖掘出滑动摩擦力大小的计算公式。由此引出教学的下一环节。3、探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关探究实验将是本节教学的重点，其中如何排开学生一些不合理的猜想将是本节教学的难点。为了突出重点，突破难点，实现教学目标，我将按照以下流程安排：[提出问题]滑动摩擦力的大小与哪些因素有关呢？[假设猜想]鼓励学生大胆回答，并将各种可能回答写在黑板上，如与接触面的性质有关；与接触面的大小有关；与物体之间的压力有关；与物体运动速度有关；与物体运动方向有关等等。针对学生的种种猜想，教师引导学生对实验原理和方法进行探究，确定探究实验的原理和方法后，组织学生利用已有器材进行实验探究。实验原理：拉动木块使其在木板上滑动，根据二力平衡，可读出木块所受滑动摩擦力的大小。通过控制变量，每次只改变一个因素，探究影响滑动摩擦力的因素。关于实验原理中的根据二力平衡读出滑动摩擦力的大小，学生在初中时已经接触过，可以提问学生回答。关于控制变量法可以提出问题，共同探讨。[提出问题]多因素影响一个物体的运动变化，采用什么实验方法分析呢？[探究讨论]实验方法：控制变量法。引导学生采用控制变量法进行多变量的探究。并以学生的猜想为例，掌握控制变量法的操作要领：只改变一个影响因素即变量，其他条件完全相同，通过对比分析前后实验现象，得出每一因素对物体运动状态的影响。[设计实验]全班学生每两人一组，每组提供1个弹簧测力计、1个木块、1块粗糙木板、1块玻璃、1块棉布、1盒砝码等实验器材。教师引导学生根据实验器材为了验证猜想，自己设计实验，探究出各类因素如何影响滑动摩擦的，并设计表格记录数据，进行分析。小组中2人都要参与动手，交流思想，通力合作。提醒学生研究滑动摩擦时注意弹簧测力计测的是拉力，必须使其处于匀速运动，才可以利用二力平衡测得滑动摩擦力。进行实验之前，向学生说明注意事项。提醒正确使用弹簧秤——注意量程、调零、被测力的方向应与弹簧秤轴线方向一致、读数时应正对平视。要求多次测量取平均值，减小误差。注意做好控制变量，提醒学生注意探究实验中关键之所在，让学生心里对整个实验有一个基本思路和框架结构。[进行实验]——学生可能会做出的实验：FfF图5实验1：如图5所示，将木块水平放置在粗糙的木板上，并用弹簧测力计拉动木块使其在木板上匀速运动，观察并记录弹簧测力计的读数。FfF图5实验2：将木板水平放置在铺有玻璃板、棉布的木板上，并用弹簧测力计拉动木块使其做匀速运动，观察并记录弹簧测力计的读数。实验3：将木板的其他两个面与木板接触，放置在粗糙的木板上，并用弹簧测力计拉动木块使其在木板上匀速运动，观察并记录弹簧测力计的读数。实验4：将不同质量砝码加在木块上并一起水平放置在粗糙的木板上，并用弹簧测力计拉动木块使其在木板上匀速运动，观察并记录弹簧测力计的读数。学生实验时，教师进行巡回指导，发现问题时提醒全班同学注意，如选择的砝码质量不合适，测得的数据不利于分析，提醒学生注意合适的砝码等。针对学生提出的疑惑，及时进行积极引导。针对突发事故要能即使解决，如实验仪器出现故障等。[记录数据]——学生可能设计的表格将测量的实验数据填入如上图所示的表格，多次测量取平均值。[分析数据]留给学生10—13分钟的时间进行实验，并进行组内讨论。随机抽出几组学生的实验数据，利用多媒体视频展示台展示给全班学生进行讨论分析，有不同意见的上台展示自己的数据并进行说明。将实验1与实验2的数据进行对比分析，探究接触面的粗糙程度对滑动摩擦力的影响。可以发现：在其他条件完全相同的情况下，在棉布上测得的数值最大；在玻璃板上测得的数值最小。（假设在通常情况下，棉布比木板粗糙，木板比玻璃板粗糙。）将实验1与实验3的数据进行对比分析，探究接触面的大小对滑动摩擦力的影响。可以发现：在其他条件完全相同的情况下，无论木块的那一面与木板接触，发生相对滑动时，测得的数据都几乎相等。将实验1与实验4的数据进行对比分析，探究压力的大小对滑动摩擦力的影响。可以发现：在其他条件完全相同的情况下，加有砝码质量最大的木块与木板之间发生相对滑动时，测得的数据最大；不加任何重物时，测得的数据最小。加有砝码的质量与弹簧测力计的读数成正比关系。[得出总结]1、滑动摩擦力的大小与两相互接触物体的材料有关，即与接触面的粗糙程度有关。接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。2、滑动摩擦力的大小与接触面的大小无关。3、滑动摩擦力的大小与压力的大小有关。压力越大，滑动摩擦力越大。[交流]探究接触面的性质对滑动摩擦力的影响时，我们只探究了两接触物体的材料中的粗糙程度对其影响，向学生解释只接触面还有很多因素都会对其产生影响。探究压力的大小的影响因素时，我们是在数值方向上加砝码来施加压力。但压力并不一定是重力，而是指两个物体表面间的垂直作用力。通过分析在斜面上重力的分力，竖直墙面上的正压力等向学生解释。提出问题：滑动摩擦力的大小与物体运动速度和运动方向是否有关呢？教师演示实验，无论以多大的速度匀速抽动木板，弹簧测力计的读数几乎不变，得出滑动摩擦力的大小与物体运动速度无关的结论。在桌面上利用弹簧测力计拉动木块一个接触面，分别使其向两个不同方向匀速直线运动，可以得出滑动摩擦力的大小与物体运动方向无关。得出以上的结论后，利用数据中的比例关系，分析出滑动摩擦力的计算公式。如果用表示滑动摩擦力的大小，用表示压力的大小，则有，其中是比例常数（它是两个力的比值，没有单位）。在探究接触面的粗糙程度时，只得到定性的结论。介绍动摩擦因数后可以定量的求解滑动摩擦力的大小。动摩擦因数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。让学生看课本P62表1，了解常见接触面间的动摩擦因数。表1：几种材料间的动摩擦因数材料动摩擦因数钢—钢木—木木—金属皮革—铸铁钢—冰木头—冰橡皮轮胎—路面（干）4、讲解例题为了巩固和加深探究出的结论，讲解课本P63马拉雪橇的例题。将本节课学习的方法知识运用到实际中来，对雪橇进行受力分析，根据二力平衡及滑动摩擦力的计算公式得出结果。5、课堂小结小结1：将静摩擦力与滑