高中物理粵教版第三章研究物體間的相互作用第二節(jié)研究摩擦力 華南師范大學(xué)靜摩擦力

全國第六屆“立思杯”大學(xué)生與研究生物理教學(xué)技能展評《靜摩擦力》《靜摩擦力》選用教材：粵教版必修一第三章第二節(jié)授課對象：高一學(xué)生參賽單位：華南師范大學(xué)參賽選手：《靜摩擦力》教學(xué)設(shè)計(jì)講課題目：靜摩擦力講課時間：45min教材：粵教版必修一第三章第二節(jié)教學(xué)對象：高一學(xué)生教學(xué)內(nèi)容分析：靜摩擦力是高中力學(xué)重要的性質(zhì)力之一，正確認(rèn)識靜摩擦力有助于后面的受力分析、牛頓運(yùn)動定律及動能定理等知識的學(xué)習(xí)，而且靜摩擦力在生活中有著廣泛的應(yīng)用。本節(jié)內(nèi)容是在初中摩擦力知識基礎(chǔ)上的延伸和拓展，也是本章教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。由于靜摩擦力的不可觀察性，在許多情形下似乎是“若有若無，方向不定”使學(xué)生對其有一定分析困難，教材將這節(jié)內(nèi)容安排在重力和彈力、滑動摩擦力之后，在學(xué)生具備一定的受力分析能力以及滑動摩擦力的相關(guān)知識后能夠更好的理解分析不同情形中的靜摩擦力。教材先通過一個拉柜子的實(shí)例介紹了靜摩擦力概念，然后通過系列的探究實(shí)驗(yàn)，總結(jié)得到靜摩擦力的大小的特點(diǎn)與最大靜摩擦力的概念，再通過對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析得到靜摩擦力的作用點(diǎn)及方向。知識點(diǎn)多且復(fù)雜，感性認(rèn)識材料，學(xué)生理解難度大。教材處理通過塑料袋提杯實(shí)驗(yàn)引入課堂，利用兩個實(shí)例：手握杯子和手壓桌子向前推，讓學(xué)生感受靜摩擦力，同時展開對比分析，分析歸納得到產(chǎn)生條件，總結(jié)概括三個條件建立靜摩擦力的概念；通過演示靜摩擦力方向演示儀系列教具，得到靜摩擦力；定性探究靜摩擦力大小，引導(dǎo)學(xué)生提出猜想，學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行自主探究，認(rèn)識靜摩擦力的大小規(guī)律，然后通過力學(xué)傳感器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得到靜摩擦力的大小變化曲線，加深學(xué)生對靜摩擦力大小規(guī)律的理解；介紹靜摩擦力在生活中的應(yīng)用，并以趣味實(shí)驗(yàn)，引起學(xué)生疑問，作為課后思考題，鼓勵學(xué)生利用生活常見的材料做實(shí)驗(yàn)。學(xué)生情況分析：知識基礎(chǔ)：學(xué)生在初中已經(jīng)學(xué)習(xí)二力平衡的知識，知道簡單的受力分析。學(xué)生在初中已經(jīng)學(xué)習(xí)過摩擦力的概念及分類，重點(diǎn)學(xué)習(xí)了滑動摩擦力。心理特點(diǎn)：學(xué)生更加關(guān)注生活中的摩擦現(xiàn)象，并且渴望知道現(xiàn)象的本質(zhì)。學(xué)生對于新奇的物理實(shí)驗(yàn)、大型的教具感興趣，學(xué)習(xí)新知識的欲望強(qiáng)。認(rèn)知困難：對于靜摩擦力的認(rèn)識不到位，存在錯誤的前概念：只有靜止的物體才能受到靜摩擦力。對于靜摩擦力的方向與物體的運(yùn)動方向間的關(guān)系認(rèn)識不清，存在錯誤的前概念：靜摩擦力的方向與運(yùn)動方向相反。教學(xué)目標(biāo)：知識與技能：知道靜摩擦力的產(chǎn)生條件，理解靜摩擦力的概念。會判斷靜摩擦力的方向。認(rèn)識靜摩擦力的大小可變范圍：，知道最大靜摩擦力。過程與方法：通過探究靜摩擦力方向的實(shí)驗(yàn)過程，學(xué)會利用平衡條件分析靜摩擦力。經(jīng)歷探究靜摩擦力大小的實(shí)驗(yàn)過程，體會科學(xué)探究的方法。情感態(tài)度與價值觀：培養(yǎng)學(xué)生觀察生活，積極思考，樂于探究的精神。分析靜摩擦力在生活中的應(yīng)用,體會科學(xué)知識的應(yīng)用價值。教學(xué)重難點(diǎn)：重點(diǎn)：靜摩擦力的方向與大小難點(diǎn)：靜摩擦力的方向教學(xué)策略設(shè)計(jì)：教學(xué)方法綜合應(yīng)用實(shí)驗(yàn)、講授、談話和討論等多種方法，把教學(xué)過程設(shè)計(jì)成：以與學(xué)生認(rèn)知沖突的“把塑料袋放進(jìn)杯子里可以把杯子提起來”的實(shí)驗(yàn)為切入點(diǎn)，以觀察實(shí)驗(yàn)和已有知識為基礎(chǔ)，以問題為主線的師生對話交流的過程。實(shí)驗(yàn)法通過演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生觀察并進(jìn)行分析得到靜摩擦力的產(chǎn)生條件；演示自制教具，讓學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出靜摩擦力的方向與毛刷彎曲方向相同。通過學(xué)生自主探究實(shí)驗(yàn)以及利用力學(xué)傳感器的演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生認(rèn)識靜摩擦力的大小規(guī)律，理解最大靜摩擦力。講授法：配合講授法，通過富有啟發(fā)性的講解，讓學(xué)生歸納產(chǎn)生條件，引導(dǎo)總結(jié)出靜摩擦力的定義；通過設(shè)置問題，啟發(fā)學(xué)生思考得到：靜摩擦力的方向與相對運(yùn)動趨勢方向相反。對力學(xué)傳感器實(shí)驗(yàn)的分析講解，加深學(xué)生對靜摩擦力的大小及最大靜摩擦力的理解。學(xué)法指導(dǎo)在學(xué)法指導(dǎo)上，引導(dǎo)學(xué)生重視實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生嘗試自己觀察、描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，思考、分析原因；自行構(gòu)建知識體系。使學(xué)生在獲取知識過程中，領(lǐng)會物理學(xué)的研究方法，同時得到科學(xué)思維方法的訓(xùn)練。教學(xué)器材：實(shí)驗(yàn)器材：水杯、塑料袋、藍(lán)墨水、自制教具、力學(xué)傳感器等。多媒體：ppt,圖片、flash動畫、視頻實(shí)驗(yàn)感知，對比分析，產(chǎn)生條件歸納總結(jié)，下定義創(chuàng)設(shè)物理情景引入課題實(shí)驗(yàn)感知，對比分析，產(chǎn)生條件歸納總結(jié)，下定義創(chuàng)設(shè)物理情景引入課題演示教具，分析現(xiàn)象，得到靜摩擦力的方向規(guī)律。利用人站在扶梯上樓，深化學(xué)生對定義的理解。定性探究靜摩擦力的大小學(xué)生自主探究靜摩擦力的大小分析人走路時地面對前后腳的靜摩擦力方向，鞏固知識。利用力學(xué)傳感器定量探究大小歸納總結(jié)，建立靜摩擦力的大小規(guī)律：介紹靜摩擦力在生活中的應(yīng)用演示課堂小魔術(shù)：空杯困沙，鼓勵動手制作。課堂總結(jié)，歸納知識。教學(xué)過程：教學(xué)環(huán)節(jié)和教學(xué)內(nèi)容教師活動學(xué)生活動設(shè)計(jì)意圖一、創(chuàng)設(shè)情境，引入課題：介紹器材：塑料袋、水杯、藍(lán)墨水、演示實(shí)驗(yàn)：塑料袋提杯實(shí)驗(yàn)二、實(shí)驗(yàn)感知建立概念1．參與實(shí)驗(yàn)，感受靜摩擦力(1)手握瓶子實(shí)驗(yàn)(2)手壓桌子向前推實(shí)驗(yàn)2.對比實(shí)驗(yàn)，得到產(chǎn)生條件（1）第一個產(chǎn)生條件①不加水，塑料袋不能提起杯子。②手松開杯子，杯子掉下來通過對比分析得到，靜摩擦力的第一個產(chǎn)生條件：兩物體相互接觸并擠壓。（2）第二個產(chǎn)生條件①雙手壓在涂有洗潔精的桌面，雙手可以輕易地向前推。②在杯子周圍涂上食用油，杯子較難握起來。對比分析，得到靜摩擦力的第二個產(chǎn)生條件：兩物體的接觸面粗糙。（3）第三個產(chǎn)生條件①分析杯子被提起來后，由于重力想往下掉，但是實(shí)際上沒有往下掉。引出相對運(yùn)動趨勢。分析向拉塑料袋時，杯子才被提起來。②手壓在桌子上，不往前推后向后拉，感受不到靜摩擦力的阻礙作用。對比分析，得到靜摩擦力的第三個產(chǎn)生條件：兩物體保持相對靜止并有相對運(yùn)動趨勢。歸納總結(jié)，得到定義兩相互接觸并擠壓，同時保持相對靜止的物體由于具有相對運(yùn)動趨勢而在粗糙的接觸面上產(chǎn)生的阻礙物體相對運(yùn)動趨勢的力叫靜摩擦力。類比滑動摩擦力的定義，進(jìn)一步簡化靜摩擦力的定義：阻礙物體相對運(yùn)動趨勢的摩擦力叫靜摩擦力。4.運(yùn)用概念，深化理解觀察視頻，運(yùn)用靜摩擦力分析現(xiàn)象，加深對“靜”的理解：兩物體間相對位置保持不變。三、實(shí)驗(yàn)探究，建立規(guī)律1.建立靜摩擦力的方向規(guī)律（1）分析定義，提出猜想分析定義中的“阻礙物體相對運(yùn)動趨勢的力”，引導(dǎo)學(xué)生提出猜想：靜摩擦力的方向與相對運(yùn)動趨勢方向相反。（2）實(shí)驗(yàn)探究靜摩擦力方向與相對趨勢方向的關(guān)系演示木塊式靜摩擦力演示儀，讓學(xué)生觀察現(xiàn)象，同時對木塊進(jìn)行受力分析，可以知道木塊受到靜摩擦力，根據(jù)二力平衡得到靜摩擦力的方向，然后通過假設(shè)法得到相對運(yùn)動趨勢方向。演示毛刷式靜摩擦力方向演示儀，介紹教具引出毛刷可以讓我們看到力的方向。讓學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)，分析得到毛的彎曲方向得到靜摩擦力的方向，觀察毛刷的頭部，分析得到毛刷的相對運(yùn)動趨勢，從而直接觀察到兩者方向相反。（3）靜摩擦力的方向規(guī)律靜摩擦力的方向與相對運(yùn)動趨勢方向相反。判斷靜摩擦力的方向的方法：①利用二力平衡逆向分析得到靜摩擦力的方向；②用假設(shè)法分析物體間的相對運(yùn)動趨勢方向，根據(jù)靜摩擦力的方向。（4）運(yùn)用靜摩擦力的方向規(guī)律判斷人走路時，地面對前后腳的靜摩擦力方向。演示毛刷鞋讓學(xué)生直接觀察到前腳的靜摩擦力的方向變化。2.建立靜摩擦力的大小規(guī)律（1）定性探究靜摩擦力的大小演示木塊式靜摩擦力演示儀，增加鉤碼，木塊受到的靜摩擦力不斷增大但有一個限度，讓學(xué)生感性認(rèn)識靜摩擦力大小變化規(guī)律。提出猜想：在拉力增大時，靜摩擦力也逐漸增大，但有一個限度。(2)定量探究靜摩擦力的大小規(guī)律引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合課本的探究實(shí)驗(yàn)，利用二力平衡，設(shè)計(jì)測量摩擦力的大小的方法，進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，記錄數(shù)據(jù)。通過自主實(shí)驗(yàn)，更加直觀地了解靜摩擦力的大小的變化規(guī)律。（3）用力學(xué)傳感器探究靜摩擦力的大小規(guī)律學(xué)生直接觀察靜摩擦力大小變化規(guī)律（4）靜摩擦力的大小規(guī)律靜摩擦力隨著拉力的增大而增大，但是有個最大值，這個最大值稱為：最大靜摩擦力。大?。核?、學(xué)以致用，拓展延伸1.分析靜摩擦力在生活中的應(yīng)用①斜坡式自動扶梯②電工爬電線桿使用的腳扣③汽車車輪2.利用靜摩擦力展示小魔術(shù)兩端開口的塑料瓶裝滿沙子，但是沙子沒有掉下來。引起學(xué)生疑問，激發(fā)學(xué)生動手制作的欲望。提問：“如果將塑料袋裝進(jìn)水杯里還能提起水杯嗎？”提問：塑料袋是利用什么力將水杯提起的？進(jìn)一步引導(dǎo)得出塑料袋是利用摩擦力提起水杯的。對瓶子進(jìn)行受力分析，利用二力平衡得到靜摩擦力，讓學(xué)生直觀地了解靜摩擦力。帶領(lǐng)學(xué)生一起參與手壓桌子的活動，用語言引導(dǎo)學(xué)生去感受桌面對雙手的靜摩擦力。提問①：加水后杯子里的塑料袋發(fā)生什么變化呢？②手松開瓶子后，手還會對瓶子有壓力作用嗎？提問：①如果雙手與桌子的接觸面變?yōu)楣饣?，雙手還能受到桌面對手的靜摩擦力嗎？②如果手與瓶子的接觸面變?yōu)楣饣诌€能握起瓶子嗎？提問：①杯子是什么時候被提起來的？②向拉塑料袋時，杯子相對塑料袋是不是有一個向下運(yùn)動趨勢。引導(dǎo)學(xué)生利用三個產(chǎn)生條件，對靜摩擦力下定義。提問：①行李是否靜摩擦力？②行李相對地面是靜止的嗎？③行李與傳送帶的相對位置是否發(fā)生改變？提問：①靜摩擦力是阻礙物體的相對運(yùn)動趨勢的力，那靜摩擦力的方向與相對運(yùn)動趨勢方向會存在怎樣的關(guān)系呢？提問：①木塊受到一個向左的拉力，但是木塊相對木板保持相對靜止，說明它受到一個怎樣的力？提問②：木塊受到木板對它的靜摩擦力方向向哪邊？提問③：假設(shè)木板與木塊的接觸面是光滑的，木塊相對木板會往哪邊運(yùn)動？引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真觀察毛刷的頭部及底部提問①：毛刷的毛向右彎曲，說明木板對毛刷的靜摩擦力方向是向哪邊？提問②：毛刷的頭部想往哪邊動？提問③：毛刷相對木板的運(yùn)動趨勢方向向哪邊？引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)靜摩擦力方向的判斷方法組織學(xué)生在課堂感受走路時前后腳相對地面的運(yùn)動情況，分析前后腳受到的靜摩擦力方向提問①：人走路時后腳相對地面是向哪邊蹬？②后腳相對地面的運(yùn)動趨勢方向向前還是向后？③前腳受到的靜摩擦力是向前的，還是向后的？演示實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生提出猜想組織學(xué)生進(jìn)行分組探究實(shí)驗(yàn)觀察學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究及時幫助糾正學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作過程中的錯誤分析數(shù)據(jù)得到結(jié)論利用力學(xué)傳感器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到靜摩擦力的大小變化曲線總結(jié)靜摩擦力的大小規(guī)律介紹超市常見的斜坡式自動扶梯提出①：扶梯是利用什么力把人送上樓？介紹靜摩擦力為電工的工作帶來的便利分析腳扣如何利用靜摩擦力讓電工爬上電線桿講解車輪如何利用靜摩擦力使汽車前進(jìn)展示課堂小魔術(shù)：空杯困沙提問：①為什么沙子沒有掉下來？②怎樣才能使沙子不掉下來？認(rèn)真觀察，產(chǎn)生好奇心，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣?；卮饐栴}：參與活動：手握瓶子，體驗(yàn)生活中的靜摩擦力，對瓶子受力分析，了解到手對瓶子的靜摩擦力。參與活動，感受靜摩擦力。對問題進(jìn)行思考回答問題討論分析，得到靜摩擦力的第一個產(chǎn)生條件。參與活動，思考問題，討論分析得到靜摩擦力的第二個產(chǎn)生條件。思考分析，討論分析得到靜摩擦力的第三個產(chǎn)生條件。觀看視頻，對現(xiàn)象進(jìn)行分析回答問題，進(jìn)一步理解靜摩擦力的定義。思考問題提出猜想觀察實(shí)驗(yàn)分析現(xiàn)象回答問題觀察毛刷的彎曲情況分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象回答問題分析歸納總結(jié)判斷靜摩擦力方向的方法回顧走路時，前后腳與地面的相互作用，再次體驗(yàn)回答問題判斷方向回答問題判斷后腳受到的靜摩擦力方向思考前腳的靜摩擦力方向是向哪邊？觀察實(shí)驗(yàn)，根據(jù)所看到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提出猜想進(jìn)行分組探究實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)觀察靜摩擦力的大小變化過程結(jié)合所學(xué)知識進(jìn)行分析回答問題思考腳扣是利用力讓電工爬上電線桿分析車輪轉(zhuǎn)動時，受到的靜摩擦力方向觀察小魔術(shù)產(chǎn)生疑問動手實(shí)踐，了解原因以情激學(xué)、以趣導(dǎo)學(xué)，激發(fā)學(xué)生探究靜摩擦力特點(diǎn)的欲望，同時幫助學(xué)生回顧舊知識。讓學(xué)生體驗(yàn)靜摩擦力的作用，便于靜摩擦力的概念的形成。讓學(xué)生的雙手感受到靜摩擦力的阻礙作用。通過實(shí)驗(yàn)，對比分析，幫助學(xué)生分析靜摩擦力產(chǎn)生條件。通過對比實(shí)驗(yàn)和對比分析，讓學(xué)生討論分析，鍛煉學(xué)生的思維能力。利用生活實(shí)例，幫助學(xué)生糾正錯誤的前概念：只有靜止的物體才能受到靜摩擦力。幫助學(xué)生明確后續(xù)實(shí)驗(yàn)的探究目的，同時幫助學(xué)生理清思路。通過兩個實(shí)驗(yàn)探究靜摩擦力的方向規(guī)律，讓學(xué)生逐步建立靜摩擦力的方向規(guī)律，注重知識的構(gòu)建過程。利用毛刷式靜摩擦力方向演示儀讓靜摩擦力方向可視化，幫助學(xué)生化解這一難點(diǎn)的理解讓學(xué)生帶著問題分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，保持學(xué)習(xí)興趣讓學(xué)生總結(jié)靜摩擦力方向規(guī)律，鍛煉學(xué)生的科學(xué)思維能力通過判斷人走路時前后腳的靜摩擦力方向，加深對靜摩擦力方向規(guī)律的認(rèn)識。先讓學(xué)生感性認(rèn)識靜摩擦力的大小是可以變化的并且存在一個范圍。探究實(shí)驗(yàn)增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰由钇鋵o摩擦力的大小變化規(guī)律認(rèn)識，同時鍛煉學(xué)生動手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α＠昧W(xué)傳感器讓學(xué)生觀察靜摩擦力大小的變化曲線，加深學(xué)生對最大靜摩擦力大于滑動摩擦力的認(rèn)識。介紹靜摩擦力生活中應(yīng)用，讓學(xué)生體驗(yàn)生活中物理增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣讓學(xué)生了解靜摩擦力在日常工作中的奇妙應(yīng)用分析汽車?yán)渺o摩擦力前進(jìn)糾正學(xué)生錯誤的前概念：靜摩擦力一定是阻力。讓學(xué)生在動手制作的同時，進(jìn)一步熟悉知識，讓學(xué)生體驗(yàn)物理的趣味性。板書設(shè)計(jì)靜摩擦力5.最大靜摩擦力：靜摩擦力的增大有一個限度，其最大值5.最大靜摩擦力：靜摩擦力的增大有一個限度，其最大值叫做最大靜摩擦力§靜摩擦力1.定義：阻礙物體相對運(yùn)動趨勢的摩擦力叫靜摩擦力2.產(chǎn)生條件：①接觸并擠壓