《靜摩擦力》教學設計

【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行探究式合作學習的教學設計，以突破《靜摩擦力》教學中的重難點，激發學生自主探究的興趣，培養創新能力，提升學生的科學素養。

【關鍵詞】靜摩擦力? 最大靜摩擦力? 合作探究

【中圖分類號】G? 【文獻標識碼】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》第三節的內容。力學是整個高中物理的基礎，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。摩擦力是力學中的三大性質力之一，正確認識摩擦力對后面知識的學習有著至關重要的作用。這是一節科學探究課，教材從生活中的摩擦現象入手，以探究靜摩擦力和滑動摩擦力與哪些因素有關為主線，安排學生猜想、設計實驗、實驗探究、合作交流等教學過程，讓學生經歷探討兩種摩擦力與壓力、接觸面粗糙程度關系的過程。體現新教材讓學生在體驗知識的形成、發展過程中，主動獲取知識的精神。這節教材的內容與學生的生活實際及生產實際聯系十分密切，教材的編寫也突出了這一點。學生通過實驗得出摩擦力的有關知識后，教師引導學生運用所學的知識去分析、解釋大量生活生產中的摩擦現象。教師可將學生在初中學過的相關概念與本節的內容有機地融合在一起，力圖從兩種摩擦力的區別與聯系出發，讓學生從摩擦力產生的條件，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。

【教學目標】

1.了解靜摩擦力的產生條件;

2.掌握靜摩擦力方向的判斷方法及大小的計算方法;

3.能正確區分靜摩擦力與最大靜摩擦力。

【教學重點】

掌握靜摩擦力方向的判斷方法及大小的計算方法。

【教學難點】

能正確區分靜摩擦力與最大靜摩擦力。

【實驗器材準備】

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。

【教學方法】

實驗探究、分析歸納、觀察提問、討論分析。

【教學模式】

合作探究模式。

【教學過程】

一、課本圖片導入，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？

〖設計意圖〗導入靜摩擦力的課題：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，課后都將獲得一枚胸章（笑臉）。

〖設計意圖〗

鼓勵學生積極參與到課堂中來，積極思考。

2.師：初中時，我們初步學習了靜摩擦力，今天我們要進一步學習。

〖設計意圖〗

首先，告訴大家不只是復習;然后，引發同學們思考到底進一步要學習什么？初中時僅學習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。

3.師：研究一個力，通常要研究它的哪些方面？

〖設計意圖〗

確定本節課研究的目標：產生條件及三要素。

二、探究靜摩擦力的產生條件

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

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）。

師復述并追問：（1）用力推與不用力推雖然結果都沒有推動，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，手對筆產生了壓力，從而產生靜摩擦力，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，產生的擠壓，才會產生靜摩擦力。

〖設計意圖〗

生匯報，師復述并適時追問引導。一方面，意在讓其他同學跟上思路，參與進來;另一方面，給學生思維上設計“關卡”，反復推敲，加深理解，舉一反三，最終歸納出靜摩擦力產生的條件。

（師板書：1.產生條件。（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）

〖設計意圖〗

引導學生層層推進，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。你認為靜摩擦力的大小跟哪些因素有關？

（生逐一回答。師副板書：粗糙程度、壓力大小、接觸面積、拉力大小）

〖設計意圖〗

引導學生積極思考，敢于發表自己的意見。板書是為了能如實記錄大家的想法，尊重學生的意見，同時為后面作進一步的探究打下基礎。

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，要設計實驗來進行驗證。請根據所給的儀器設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。

〖設計意圖〗

（1）表達清楚所設計實驗的原理及操作步驟，培養學生的語言表達、圖樣表達、實驗設計能力。

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

3.師：按照自己的設計方案進行實驗，設定待測量的物理量，并設計表格紀錄數據，定量驗證。

〖設計意圖〗

培養學生設計實驗記錄表格的能力。

4.師：通過實驗，你得出的結論是什么？

〖設計意圖〗

培養學生處理實驗數據、進行歸納的能力。

5.師：把實驗過程中你所發現的感興趣的事情記錄下來。

〖設計意圖〗

課堂的延續性。

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

（注意：學生做實驗時，老師巡堂，積極地參與到學生討論當中去，發現問題并引導，務必在 10 分鐘內找到一組表現較好的，而且能幫助教師發現學生所存在的問題的小組，引導他們作好詳細記錄。并告訴他們這個小組要派代表上臺展示，讓他們做好準備）

〖設計意圖〗

培養學生團結合作的能力，自主探究的能力，實踐動手的能力，整理思路和語言表達的能力。

7.師：時間到。下面請第×××組的同學代表上臺展示。

學生代表投影展示所設計的實驗裝置圖示及操作方法，對所測量的數據進行分析并得出結論。然后問其他同學是否有不同意見。若有同學指出了錯誤，那就順理成章的找出正確方法及結論。若無同學指出錯誤，則教師采用提問或質疑的方式啟發學生發現錯誤，并找到正確結論。挖掘各個環節的亮點與不足，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，改變壓力大小（在木塊上加鉤碼），測量靜摩擦力大小。

結論：

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。

結論：

典型錯誤：同學們發現剛好拉動時，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）：剛好發生滑動時，靜摩擦力達到了最大值，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，與接觸面積無關。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，與接觸面積無關。正壓力越大、接觸面越粗糙，則 fmax 越大）

師（問該同學）：你們組還發現了什么其他的結論？沒有發生滑動時，靜摩擦力跟哪些因素有關呢？若有，就繼續說，若沒有，對該同學提出表揚，然后再問其他同學。若沒有同學發現，教師繼續引導。

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。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生變化，可見靜摩擦力大小與粗糙程度無關。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.大小：0

〖設計意圖〗

暴露學生的易錯點，并加以糾正，加深對靜摩擦力的理解。

五、教師總結，激趣存疑

如果兩個物體之間發生相對滑動，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系呢？

下節課我們繼續學習。

〖設計意圖〗留下兩個疑問以激發學生聯想，激發學生學習第二課的興趣。

請課堂上回答過問題的同學上來領取笑臉胸章，希望大家以后每天都開開心心地學習。

〖設計意圖〗教師兌現諾言，以身作則，教育學生要誠信做人。

〖板書設計〗

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

（責編 盧建龍）