高中物理粤教版第三章研究物体间的相互作用第二节研究摩擦力 华南师范大学静摩擦力

全国第六届“立思杯”大学生与研究生物理教学技能展评《静摩擦力》《静摩擦力》选用教材：粤教版必修一第三章第二节授课对象：高一学生参赛单位：华南师范大学参赛选手：《静摩擦力》教学设计讲课题目：静摩擦力讲课时间：45min教材：粤教版必修一第三章第二节教学对象：高一学生教学内容分析：静摩擦力是高中力学重要的性质力之一，正确认识静摩擦力有助于后面的受力分析、牛顿运动定律及动能定理等知识的学习，而且静摩擦力在生活中有着广泛的应用。本节内容是在初中摩擦力知识基础上的延伸和拓展，也是本章教学的重点和难点。由于静摩擦力的不可观察性，在许多情形下似乎是“若有若无，方向不定”使学生对其有一定分析困难，教材将这节内容安排在重力和弹力、滑动摩擦力之后，在学生具备一定的受力分析能力以及滑动摩擦力的相关知识后能够更好的理解分析不同情形中的静摩擦力。教材先通过一个拉柜子的实例介绍了静摩擦力概念，然后通过系列的探究实验，总结得到静摩擦力的大小的特点与最大静摩擦力的概念，再通过对实验现象分析得到静摩擦力的作用点及方向。知识点多且复杂，感性认识材料，学生理解难度大。教材处理通过塑料袋提杯实验引入课堂，利用两个实例：手握杯子和手压桌子向前推，让学生感受静摩擦力，同时展开对比分析，分析归纳得到产生条件，总结概括三个条件建立静摩擦力的概念；通过演示静摩擦力方向演示仪系列教具，得到静摩擦力；定性探究静摩擦力大小，引导学生提出猜想，学生利用实验器材进行自主探究，认识静摩擦力的大小规律，然后通过力学传感器进行实验得到静摩擦力的大小变化曲线，加深学生对静摩擦力大小规律的理解；介绍静摩擦力在生活中的应用，并以趣味实验，引起学生疑问，作为课后思考题，鼓励学生利用生活常见的材料做实验。学生情况分析：知识基础：学生在初中已经学习二力平衡的知识，知道简单的受力分析。学生在初中已经学习过摩擦力的概念及分类，重点学习了滑动摩擦力。心理特点：学生更加关注生活中的摩擦现象，并且渴望知道现象的本质。学生对于新奇的物理实验、大型的教具感兴趣，学习新知识的欲望强。认知困难：对于静摩擦力的认识不到位，存在错误的前概念：只有静止的物体才能受到静摩擦力。对于静摩擦力的方向与物体的运动方向间的关系认识不清，存在错误的前概念：静摩擦力的方向与运动方向相反。教学目标：知识与技能：知道静摩擦力的产生条件，理解静摩擦力的概念。会判断静摩擦力的方向。认识静摩擦力的大小可变范围：，知道最大静摩擦力。过程与方法：通过探究静摩擦力方向的实验过程，学会利用平衡条件分析静摩擦力。经历探究静摩擦力大小的实验过程，体会科学探究的方法。情感态度与价值观：培养学生观察生活，积极思考，乐于探究的精神。分析静摩擦力在生活中的应用,体会科学知识的应用价值。教学重难点：重点：静摩擦力的方向与大小难点：静摩擦力的方向教学策略设计：教学方法综合应用实验、讲授、谈话和讨论等多种方法，把教学过程设计成：以与学生认知冲突的“把塑料袋放进杯子里可以把杯子提起来”的实验为切入点，以观察实验和已有知识为基础，以问题为主线的师生对话交流的过程。实验法通过演示实验，让学生观察并进行分析得到静摩擦力的产生条件；演示自制教具，让学生观察实验现象，得出静摩擦力的方向与毛刷弯曲方向相同。通过学生自主探究实验以及利用力学传感器的演示实验，学生认识静摩擦力的大小规律，理解最大静摩擦力。讲授法：配合讲授法，通过富有启发性的讲解，让学生归纳产生条件，引导总结出静摩擦力的定义；通过设置问题，启发学生思考得到：静摩擦力的方向与相对运动趋势方向相反。对力学传感器实验的分析讲解，加深学生对静摩擦力的大小及最大静摩擦力的理解。学法指导在学法指导上，引导学生重视实验，让学生尝试自己观察、描述实验现象，思考、分析原因；自行构建知识体系。使学生在获取知识过程中，领会物理学的研究方法，同时得到科学思维方法的训练。教学器材：实验器材：水杯、塑料袋、蓝墨水、自制教具、力学传感器等。多媒体：ppt,图片、flash动画、视频实验感知，对比分析，产生条件归纳总结，下定义创设物理情景引入课题实验感知，对比分析，产生条件归纳总结，下定义创设物理情景引入课题演示教具，分析现象，得到静摩擦力的方向规律。利用人站在扶梯上楼，深化学生对定义的理解。定性探究静摩擦力的大小学生自主探究静摩擦力的大小分析人走路时地面对前后脚的静摩擦力方向，巩固知识。利用力学传感器定量探究大小归纳总结，建立静摩擦力的大小规律：介绍静摩擦力在生活中的应用演示课堂小魔术：空杯困沙，鼓励动手制作。课堂总结，归纳知识。教学过程：教学环节和教学内容教师活动学生活动设计意图一、创设情境，引入课题：介绍器材：塑料袋、水杯、蓝墨水、演示实验：塑料袋提杯实验二、实验感知建立概念1．参与实验，感受静摩擦力(1)手握瓶子实验(2)手压桌子向前推实验2.对比实验，得到产生条件（1）第一个产生条件①不加水，塑料袋不能提起杯子。②手松开杯子，杯子掉下来通过对比分析得到，静摩擦力的第一个产生条件：两物体相互接触并挤压。（2）第二个产生条件①双手压在涂有洗洁精的桌面，双手可以轻易地向前推。②在杯子周围涂上食用油，杯子较难握起来。对比分析，得到静摩擦力的第二个产生条件：两物体的接触面粗糙。（3）第三个产生条件①分析杯子被提起来后，由于重力想往下掉，但是实际上没有往下掉。引出相对运动趋势。分析向拉塑料袋时，杯子才被提起来。②手压在桌子上，不往前推后向后拉，感受不到静摩擦力的阻碍作用。对比分析，得到静摩擦力的第三个产生条件：两物体保持相对静止并有相对运动趋势。归纳总结，得到定义两相互接触并挤压，同时保持相对静止的物体由于具有相对运动趋势而在粗糙的接触面上产生的阻碍物体相对运动趋势的力叫静摩擦力。类比滑动摩擦力的定义，进一步简化静摩擦力的定义：阻碍物体相对运动趋势的摩擦力叫静摩擦力。4.运用概念，深化理解观察视频，运用静摩擦力分析现象，加深对“静”的理解：两物体间相对位置保持不变。三、实验探究，建立规律1.建立静摩擦力的方向规律（1）分析定义，提出猜想分析定义中的“阻碍物体相对运动趋势的力”，引导学生提出猜想：静摩擦力的方向与相对运动趋势方向相反。（2）实验探究静摩擦力方向与相对趋势方向的关系演示木块式静摩擦力演示仪，让学生观察现象，同时对木块进行受力分析，可以知道木块受到静摩擦力，根据二力平衡得到静摩擦力的方向，然后通过假设法得到相对运动趋势方向。演示毛刷式静摩擦力方向演示仪，介绍教具引出毛刷可以让我们看到力的方向。让学生观察实验，分析得到毛的弯曲方向得到静摩擦力的方向，观察毛刷的头部，分析得到毛刷的相对运动趋势，从而直接观察到两者方向相反。（3）静摩擦力的方向规律静摩擦力的方向与相对运动趋势方向相反。判断静摩擦力的方向的方法：①利用二力平衡逆向分析得到静摩擦力的方向；②用假设法分析物体间的相对运动趋势方向，根据静摩擦力的方向。（4）运用静摩擦力的方向规律判断人走路时，地面对前后脚的静摩擦力方向。演示毛刷鞋让学生直接观察到前脚的静摩擦力的方向变化。2.建立静摩擦力的大小规律（1）定性探究静摩擦力的大小演示木块式静摩擦力演示仪，增加钩码，木块受到的静摩擦力不断增大但有一个限度，让学生感性认识静摩擦力大小变化规律。提出猜想：在拉力增大时，静摩擦力也逐渐增大，但有一个限度。(2)定量探究静摩擦力的大小规律引导学生结合课本的探究实验，利用二力平衡，设计测量摩擦力的大小的方法，进行分组实验，记录数据。通过自主实验，更加直观地了解静摩擦力的大小的变化规律。（3）用力学传感器探究静摩擦力的大小规律学生直接观察静摩擦力大小变化规律（4）静摩擦力的大小规律静摩擦力随着拉力的增大而增大，但是有个最大值，这个最大值称为：最大静摩擦力。大小：四、学以致用，拓展延伸1.分析静摩擦力在生活中的应用①斜坡式自动扶梯②电工爬电线杆使用的脚扣③汽车车轮2.利用静摩擦力展示小魔术两端开口的塑料瓶装满沙子，但是沙子没有掉下来。引起学生疑问，激发学生动手制作的欲望。提问：“如果将塑料袋装进水杯里还能提起水杯吗？”提问：塑料袋是利用什么力将水杯提起的？进一步引导得出塑料袋是利用摩擦力提起水杯的。对瓶子进行受力分析，利用二力平衡得到静摩擦力，让学生直观地了解静摩擦力。带领学生一起参与手压桌子的活动，用语言引导学生去感受桌面对双手的静摩擦力。提问①：加水后杯子里的塑料袋发生什么变化呢？②手松开瓶子后，手还会对瓶子有压力作用吗？提问：①如果双手与桌子的接触面变为光滑，双手还能受到桌面对手的静摩擦力吗？②如果手与瓶子的接触面变为光滑，手还能握起瓶子吗？提问：①杯子是什么时候被提起来的？②向拉塑料袋时，杯子相对塑料袋是不是有一个向下运动趋势。引导学生利用三个产生条件，对静摩擦力下定义。提问：①行李是否静摩擦力？②行李相对地面是静止的吗？③行李与传送带的相对位置是否发生改变？提问：①静摩擦力是阻碍物体的相对运动趋势的力，那静摩擦力的方向与相对运动趋势方向会存在怎样的关系呢？提问：①木块受到一个向左的拉力，但是木块相对木板保持相对静止，说明它受到一个怎样的力？提问②：木块受到木板对它的静摩擦力方向向哪边？提问③：假设木板与木块的接触面是光滑的，木块相对木板会往哪边运动？引导学生认真观察毛刷的头部及底部提问①：毛刷的毛向右弯曲，说明木板对毛刷的静摩擦力方向是向哪边？提问②：毛刷的头部想往哪边动？提问③：毛刷相对木板的运动趋势方向向哪边？引导学生总结静摩擦力方向的判断方法组织学生在课堂感受走路时前后脚相对地面的运动情况，分析前后脚受到的静摩擦力方向提问①：人走路时后脚相对地面是向哪边蹬？②后脚相对地面的运动趋势方向向前还是向后？③前脚受到的静摩擦力是向前的，还是向后的？演示实验，引导学生提出猜想组织学生进行分组探究实验观察学生进行实验探究及时帮助纠正学生实验操作过程中的错误分析数据得到结论利用力学传感器进行实验，得到静摩擦力的大小变化曲线总结静摩擦力的大小规律介绍超市常见的斜坡式自动扶梯提出①：扶梯是利用什么力把人送上楼？介绍静摩擦力为电工的工作带来的便利分析脚扣如何利用静摩擦力让电工爬上电线杆讲解车轮如何利用静摩擦力使汽车前进展示课堂小魔术：空杯困沙提问：①为什么沙子没有掉下来？②怎样才能使沙子不掉下来？认真观察，产生好奇心，激发学习兴趣。回答问题：参与活动：手握瓶子，体验生活中的静摩擦力，对瓶子受力分析，了解到手对瓶子的静摩擦力。参与活动，感受静摩擦力。对问题进行思考回答问题讨论分析，得到静摩擦力的第一个产生条件。参与活动，思考问题，讨论分析得到静摩擦力的第二个产生条件。思考分析，讨论分析得到静摩擦力的第三个产生条件。观看视频，对现象进行分析回答问题，进一步理解静摩擦力的定义。思考问题提出猜想观察实验分析现象回答问题观察毛刷的弯曲情况分析实验现象回答问题分析归纳总结判断静摩擦力方向的方法回顾走路时，前后脚与地面的相互作用，再次体验回答问题判断方向回答问题判断后脚受到的静摩擦力方向思考前脚的静摩擦力方向是向哪边？观察实验，根据所看到实验现象提出猜想进行分组探究实验记录数据分析数据观察静摩擦力的大小变化过程结合所学知识进行分析回答问题思考脚扣是利用力让电工爬上电线杆分析车轮转动时，受到的静摩擦力方向观察小魔术产生疑问动手实践，了解原因以情激学、以趣导学，激发学生探究静摩擦力特点的欲望，同时帮助学生回顾旧知识。让学生体验静摩擦力的作用，便于静摩擦力的概念的形成。让学生的双手感受到静摩擦力的阻碍作用。通过实验，对比分析，帮助学生分析静摩擦力产生条件。通过对比实验和对比分析，让学生讨论分析，锻炼学生的思维能力。利用生活实例，帮助学生纠正错误的前概念：只有静止的物体才能受到静摩擦力。帮助学生明确后续实验的探究目的，同时帮助学生理清思路。通过两个实验探究静摩擦力的方向规律，让学生逐步建立静摩擦力的方向规律，注重知识的构建过程。利用毛刷式静摩擦力方向演示仪让静摩擦力方向可视化，帮助学生化解这一难点的理解让学生带着问题分析实验现象，保持学习兴趣让学生总结静摩擦力方向规律，锻炼学生的科学思维能力通过判断人走路时前后脚的静摩擦力方向，加深对静摩擦力方向规律的认识。先让学生感性认识静摩擦力的大小是可以变化的并且存在一个范围。探究实验增强学生的实验能力加深其对静摩擦力的大小变化规律认识，同时锻炼学生动手实验能力。利用力学传感器让学生观察静摩擦力大小的变化曲线，加深学生对最大静摩擦力大于滑动摩擦力的认识。介绍静摩擦力生活中应用，让学生体验生活中物理增强学生的学习兴趣让学生了解静摩擦力在日常工作中的奇妙应用分析汽车利用静摩擦力前进纠正学生错误的前概念：静摩擦力一定是阻力。让学生在动手制作的同时，进一步熟悉知识，让学生体验物理的趣味性。板书设计静摩擦力5.最大静摩擦力：静摩擦力的增大有一个限度，其最大值5.最大静摩擦力：静摩擦力的增大有一个限度，其最大值叫做最大静摩擦力§静摩擦力1.定义：阻碍物体相对运动趋势的摩擦力叫静摩擦力2.产生条件：①接触并挤压