高中物理摩擦力一節(jié)的課前準(zhǔn)備及教學(xué)構(gòu)思

高中物理：“摩擦力”一節(jié)的課前準(zhǔn)備及教學(xué)構(gòu)思一、課前準(zhǔn)備【教材分析】“摩擦力”一課是高一《物理》第一章第四節(jié)內(nèi)容，該節(jié)知識是本章教學(xué)的重點，同時也是教學(xué)的難點，它不但是力學(xué)的基礎(chǔ)，也是組成整個高中物理知識的一塊“基石”，所以對這節(jié)內(nèi)容的教學(xué)必須引起高度的重視，要把它放在一個較高的教學(xué)層面上來對待。由于摩擦力問題的復(fù)雜性，且在具體問題中又表現(xiàn)出“動中有靜，靜中有動”，尤其靜摩擦在許多情形下似乎又是“若有若無，方向不定”，因此，對于初學(xué)者來說真是撲朔迷離，不易理解。也正是由于教材內(nèi)容的上述特點，本節(jié)課又易于激起學(xué)生的求知欲，易于培養(yǎng)學(xué)生的辯證觀點，易于錘煉學(xué)生的物理素質(zhì)。要充分用好該節(jié)教材內(nèi)容，深入挖掘知識間的有機聯(lián)系，對學(xué)生開展針對性的思維訓(xùn)練，進(jìn)而提高學(xué)生應(yīng)用物理知識解決實際問題的能力和創(chuàng)新思維能力。本節(jié)課中的主要知識點有：相互接觸的物體間有相對運動趨勢或發(fā)生相對運動時，在接觸面處產(chǎn)生的阻礙物體間相對運動的力，叫做摩擦力。由定義出發(fā)，摩擦力又可具體分為靜摩擦力和滑動摩擦力。（1）靜摩擦力：物體受到的靜摩擦力隨其它的外力或運動狀態(tài)的變化而變化，大小可在零與fmax之間變化，方向亦可變化、一般需根據(jù)物體的運動狀態(tài)，由物體的平衡條件或牛頓運動定律來計算它的大小。雖然靜摩擦力的方向與物體間相對運動趨勢的方向相反。但有時由于物體的相對運動趨勢難以判斷，所以它的方向往往也需由物體平衡條件或牛頓運動定律等來確定。（2）滑動摩擦力：大小為f＝μN，方向與物體間相對運動的方向相反。一般情況下，相對于靜摩擦力來說，滑動摩擦力還是比較容易確定的，它像一個恒力似的，但有時滑動摩擦力在問題中亦是一個變化的力，其大小與方向均可改變。這兩種摩擦之間也沒有絕對的界限，在一定的條件下，這兩種摩擦也可以相互轉(zhuǎn)換?！緦W(xué)生情況】學(xué)生在初二時已學(xué)過有關(guān)摩擦力的初步知識，并且初中把摩擦力詳盡地分成了靜摩擦、滑動摩擦、滾動摩擦三種形式，同時，在初中階段學(xué)生也較為完整地學(xué)習(xí)了二力平衡的知識，初步學(xué)習(xí)了在同一直線上力的合成的知識，進(jìn)入高一以來，又學(xué)習(xí)了力、重力、彈力等三節(jié)知識內(nèi)容，其數(shù)學(xué)知識在物理方面的應(yīng)用能力也隨著各科的學(xué)習(xí)而有所提高，尤其是前一節(jié)彈力的知識，與本節(jié)摩擦力的知識是有很多相似之處的：首先，它們都是被動力，在求解時，其大小和方向往往要由其它力的大小及方向來確定；其次，它們均為接觸力，物體間必須相互接觸才能發(fā)生此類相互作用。當(dāng)然，關(guān)鍵的是它們之間是有很大的區(qū)別：首先，力的性質(zhì)不同；其次，彈力是法向力，摩擦力是切向力；物體與物體接觸之處，有彈力未必有摩擦力，但有摩擦力時則必有彈力存在，等等。這些不同之處也正是要認(rèn)真學(xué)習(xí)的。在教學(xué)中，要注意復(fù)習(xí)舊知識，做到恰當(dāng)而有益的遷移，但同時又要讓學(xué)生正確牢固地樹立新概念，嚴(yán)防頭腦中已有的相關(guān)知識、概念的“負(fù)遷移”，使學(xué)生對該部分知識和技能達(dá)到順利的“內(nèi)化”，同樣，教學(xué)重心不宜提得過高，應(yīng)關(guān)注學(xué)生的“知識最近發(fā)展區(qū)”，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容、步驟和設(shè)計教學(xué)方法，力爭使學(xué)生“奮力一躍”后，便可達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)要求，讓學(xué)生切實嘗到經(jīng)努力后“成功”所帶來的喜悅。【教具準(zhǔn)備】教師做演示靜摩擦力用的教具有：毛刷、滑塊、彈簧秤、毛巾等；教師做演示滑動摩擦力用的教具有：滑塊、厚白紙、定滑輪、彈簧秤、細(xì)線等。學(xué)生每兩人一組隨堂實驗用的教具有：小木板、滑塊、簡易測力計、重物、細(xì)繩等。為使學(xué)生便于觀察教師的演示實驗，還需使用大屏幕實物投影儀，此外，為了演示靜摩擦與滑動摩擦相互間的轉(zhuǎn)換，還需利用多媒體以及相應(yīng)課件，以強烈的動畫效果給學(xué)生留下深刻的印象，為學(xué)生提供足夠的想象和思維空間，因而要認(rèn)真完成課件的設(shè)計和制作。【教法選用】課堂中應(yīng)多使用觀察法、實驗法等直觀教學(xué)手段，以激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。整個教學(xué)過程及其各部分的過渡、銜接，均應(yīng)采取啟發(fā)式的教學(xué)，做到恰當(dāng)鋪墊，適時點撥，以確保學(xué)生的主體地位得到切實維護(hù)，必要的講授、講解都要緊緊圍繞這一宗旨而適可而止。課堂內(nèi)在引導(dǎo)學(xué)生做實驗或根據(jù)情景思考問題時，教師要主動巡視，巡視時要重視對個別學(xué)生的學(xué)法指導(dǎo)，以求全體學(xué)生在各自原有的水平上都得到提高和發(fā)展?！窘夥ㄖ笇?dǎo)】習(xí)題練習(xí)也是學(xué)習(xí)物理的一個重要環(huán)節(jié)，因而，教學(xué)中也要注意對學(xué)生進(jìn)行習(xí)題訓(xùn)練的具體解法的指導(dǎo)，處理本節(jié)習(xí)題的常用方法有下述幾種：（1）假設(shè)法，即假設(shè)接觸面光滑，看物體是否會發(fā)生相對運動，若發(fā)生相對運動，則說明物體原來的靜止是有運動趨勢的“靜止”，且假設(shè)接觸面光滑后物體發(fā)生的相對運動方向，即為原來相對運動趨勢的方向，從而確定靜摩擦力的方向。例1如圖1所示，物體A、B在力F的作用下，一起以相同速度沿F的方向勻速運動，則物體A所受摩擦力的方向為（）A．甲、乙兩圖中物體A均受摩擦力作用，方向均與F相同B．甲、乙兩圖中物體A均受摩擦力作用，方向均與F相反C．甲、乙兩圖中物體A均不受摩擦力作用D．甲圖中物體A不受摩擦力作用，乙圖中物體A受摩擦力作用，方向和F相同解析甲圖中，假設(shè)物體A不受摩擦力，由于物體A和B均保持勻速直線運動狀態(tài)，物體A與B無相對運動，故假設(shè)成立，所以物體A不受靜摩擦力作用；乙圖中，假設(shè)物體A也不受摩擦力，則物體A沿斜面向上做減速運動，即相對物體B有沿斜面向下的運動，而題設(shè)中物體A是隨物體B一起做勻速運動的，顯然，假設(shè)與題意不符，假設(shè)不成立，所以物體A受到物體B對它沿F方向的靜摩擦力的作用。（2）規(guī)律法，根據(jù)物體所處的運動狀態(tài)，應(yīng)用力學(xué)規(guī)律判定。由于學(xué)生受所學(xué)知識的限制，規(guī)律的應(yīng)用只能選用初中所學(xué)的二力平衡的情況。具體的解題步驟是：先假設(shè)出物體受摩擦力的方向，再對物體進(jìn)行全面的受力分析，然后使用物體的平衡條件列方程求解，最后根據(jù)對所得結(jié)果的討論，若解得摩擦力大小為零，說明物體不受這一假設(shè)的力；若解得摩擦力的結(jié)果為負(fù)值，說明物體受摩擦力作用，但作用力的方向與假設(shè)的方向相反。例2如圖2所示的是一鎖拿物體的裝置示意圖，中間為兩塊表面情況完全相同的正方體物塊，若每塊物體重均為G，試求圖中物塊1的左、右兩側(cè)面受到的摩擦力的大??？解析對物塊1、2整體作受力分析，設(shè)物塊1左側(cè)受到的靜摩擦力方向向上，大小為f，由題設(shè)知物塊2右側(cè)受到的靜摩擦力方向向上，大小亦為f，根據(jù)整體的受力平衡條件得f+f＝G+G，則f＝G。再對物塊1單獨作受力分析，設(shè)物塊1右側(cè)受到的靜摩擦力方向也向上，大小為f，根據(jù)物塊1受力平衡條件得：f+f=G，又f=G，所以f=0，即物塊1、物塊2之間無靜摩擦力作用。（3）概念分析法，滑動摩擦力阻礙的是物體間的相對運動，并不是總是阻礙物體的運動。在有些情況下，它也可能是使物體運動的動力。例3如圖3所示，在以速度v運行的水平傳送帶上放一初速度為零的工件C，在工件C未達(dá)到與傳送帶速度相等前，試問：皮帶對工件C的摩擦力方向如何？對工件C來說，該滑動摩擦力是動力還是阻力？解析開始時工件C靜止，由于皮帶向右運動，則可看成工件C相對于傳送帶向左滑動，工件C必定要受滑動摩擦力作用，在此力作用下，工件C相對地面仍向右運動，但運動的速度小于v，所以工件工件C受到滑動摩擦力的方向與其運動的方向是一致的，對工件C來說，滑動摩擦力是動力，而不是阻力。二、教學(xué)構(gòu)思1．激發(fā)學(xué)習(xí)興趣在課堂上，可穿插如下幾個演示實驗：實驗1如圖4所示，在長木板上放一塊毛巾，先把一把毛刷帶毛的一側(cè)輕放在毛巾上，再把帶有鉤子的長方體滑塊放到刷子上，用彈簧秤通過鉤子沿水平方向逐漸用力拉滑塊（力不要過大，防止滑塊與毛刷分離），在毛刷與滑塊還沒有一起運動之前，觀察與毛巾接觸的刷毛的形變情況，就能詳盡研究靜摩擦力的方向以及了解靜摩擦力的大小隨外力大小的變化而變化等情況。實驗2為更好地演示滑動摩擦力的大小與各因素的關(guān)系，改進(jìn)傳統(tǒng)的用彈簧秤直接拉物塊的做法：如圖5所示，把定滑輪固定在水平臺面右端的豎直墻壁或擋板上，彈簧秤通過細(xì)繩與滑塊相連接，粗糙的厚白紙放在滑塊與水平臺面之間，抓住厚白紙的左端向左水平勻速拉動，此時，彈簧秤的讀數(shù)恒定；用毛巾換下厚白紙，重復(fù)上述實驗步驟；保持滑塊與接觸面的情況不變，在滑塊上面放一重物，再做一次對比實驗。此組演示實驗?zāi)茌^好地說明滑動摩擦力的有關(guān)問題。改進(jìn)后的實驗有下述優(yōu)點：1彈簧秤上的示數(shù)易于觀察，避免了直接拉動滑塊時彈簧秤示數(shù)的不穩(wěn)定性。2相對臺面靜止的滑塊，滑塊受到的是白紙對它的滑動摩擦力，這樣能使學(xué)生較為完整地掌握滑動摩擦力的概念。另外，課堂中宜采取邊實驗邊教學(xué)的方法，給學(xué)生每兩人一組準(zhǔn)備好隨堂實驗器材，在教學(xué)提綱和教師的引導(dǎo)下，學(xué)生自覺地去開展帶有研究性的學(xué)習(xí)。這樣做必定會引起學(xué)生的好奇心，激起學(xué)生的求知欲。教師再告訴學(xué)生，有關(guān)這些現(xiàn)象的原理都是我們要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，使學(xué)生對學(xué)習(xí)該課產(chǎn)生濃厚的興趣。此外還可利用實物投影、電腦多媒體課件等現(xiàn)代化教學(xué)手段，將豐富多彩的摩擦現(xiàn)象，生動地展現(xiàn)在每個學(xué)生的面前，使學(xué)生便于觀察，利于思考，把形象思維與邏輯思維結(jié)合起來，幫助學(xué)生由具體形象思維順利向抽象邏輯思維發(fā)展。2．培養(yǎng)學(xué)習(xí)動機課堂教學(xué)中，教師要關(guān)愛學(xué)生，對學(xué)生的學(xué)習(xí)要滿懷期望，并使學(xué)生感受到這份“關(guān)愛”，學(xué)生必會樹立起學(xué)習(xí)信心，激發(fā)出強烈的求知欲，這必將激勵學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，產(chǎn)生愉悅的學(xué)習(xí)熱情，增強學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力，使學(xué)生的興趣較快地轉(zhuǎn)化為學(xué)習(xí)物理的志趣，良好的學(xué)習(xí)動機易于形成。3．貫徹啟發(fā)原則課堂教學(xué)中，步步深入地引導(dǎo)學(xué)生自覺地向知識的更高層次攀登，要貫徹教學(xué)的啟發(fā)性原則，可通過設(shè)疑、激疑、點撥、引導(dǎo)、拓展等手段促使學(xué)生層層深入地進(jìn)行學(xué)習(xí)。課堂提問的難度要化深為淺，或設(shè)計出“臺階式”的問題系列，使各個層次的學(xué)生都有所思索，有所提高。比如，在引入摩擦力概念時，可通過學(xué)生比較熟悉的重力、彈力作為切入點，講清靜摩擦力和滑動摩擦力的區(qū)別，再由對靜摩擦力的大小及方向問題的學(xué)習(xí)、研究過渡到滑動摩擦等有關(guān)問題的學(xué)習(xí)。在學(xué)生對這部分內(nèi)容有了感性認(rèn)識后，再通過例題、鞏固練習(xí)等形式使學(xué)生深入地對摩擦的知識理解、掌握和應(yīng)用，上升到理性認(rèn)識水平上。教學(xué)過程中要循循善誘，使每個學(xué)生都有所得，不搞“一步到位”，一開始就“難倒”一批學(xué)生，這樣做往往“欲速則不達(dá)”。4．重視主體地位心理學(xué)認(rèn)為，知識、技能的掌握，思想、觀念的形成，都是在主體的積極參與中完成的。學(xué)生學(xué)習(xí)一個新問題時，不論是按照“層次擴散”，還是按