教學(xué)設(shè)計(jì)

課程基本信息學(xué)科物理年級(jí)高一年級(jí)學(xué)期秋季課題摩擦力教學(xué)目標(biāo)1、物理觀念知道滑動(dòng)摩擦力是指兩個(gè)相互接觸的物體，當(dāng)它們發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在接觸面上會(huì)產(chǎn)生一種阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力。方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反，大小為f=μN(yùn)知道靜摩擦力是指兩個(gè)相互接觸的物體，當(dāng)它們具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，在接觸面上會(huì)產(chǎn)生一種相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力。方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反，大小介于0和最大靜摩擦力之間知道最大靜摩擦力略大于滑動(dòng)摩擦力，實(shí)際應(yīng)用中可視為相等。2、科學(xué)思維具備從物理現(xiàn)象中抽象出力學(xué)模型的能力，并能夠通過(guò)推理、計(jì)算分析摩擦力大小和方向。學(xué)生能夠理解滑動(dòng)摩擦力的計(jì)算公式f=μN(yùn)并根據(jù)實(shí)際問(wèn)題應(yīng)用此模型，通過(guò)對(duì)摩擦力模型的掌握，解決實(shí)際生活中的摩擦現(xiàn)象。3、實(shí)驗(yàn)探究與實(shí)踐能力學(xué)生通過(guò)課堂活動(dòng)或案例討論，能夠主動(dòng)探究摩擦力的規(guī)律，理解摩擦力的產(chǎn)生條件，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析摩擦力的變化，提升探究和動(dòng)手實(shí)踐能力。通過(guò)課堂思考和動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，學(xué)生善于在實(shí)踐中提出問(wèn)題，大膽猜想，會(huì)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單方便操作的實(shí)驗(yàn)同時(shí)也會(huì)用精準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)儀器，分析數(shù)據(jù)并得出結(jié)論。4、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。學(xué)生能夠結(jié)合生活實(shí)際，如擦黑板、推箱子等，認(rèn)識(shí)到摩擦力在生活中的廣泛應(yīng)用，增強(qiáng)其解決實(shí)際問(wèn)題的能力。理解通過(guò)調(diào)整接觸材料和表面粗糙度，能夠有效控制摩擦力大小，培養(yǎng)物理知識(shí)應(yīng)用于生活的能力。教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：1、認(rèn)識(shí)滑動(dòng)摩擦力和靜摩擦力的定義、方向及其大小。2、掌握滑動(dòng)摩擦力的公式f=uN及其計(jì)算方法.3、了解靜摩擦力的變化規(guī)律，理解最大靜摩擦力的概念。教學(xué)難點(diǎn)：1、準(zhǔn)確區(qū)分滑動(dòng)摩擦力和靜摩擦力及方向。2、理解摩擦力的大小變化規(guī)律，尤其是靜摩擦力的最大值和動(dòng)態(tài)變化。教學(xué)過(guò)程導(dǎo)入部分目標(biāo)：通過(guò)生活實(shí)例激發(fā)學(xué)生對(duì)摩擦力的興趣，導(dǎo)入課題。教師活動(dòng)：向?qū)W生展示擦黑板和推箱子的圖片，提出問(wèn)題：“擦黑板和推箱子受到摩擦力了嗎？是何種摩擦力？產(chǎn)生摩擦力的條件是什么？”引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)討論和思考，初步接觸摩擦力的概念。學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生思考并自由討論，發(fā)表看法。引導(dǎo)學(xué)生找出摩擦力的前提條件，教師總結(jié)：教師闡明滑動(dòng)摩擦力的產(chǎn)生條件：物體間接觸且擠壓；物體相對(duì)滑動(dòng)。強(qiáng)調(diào)滑動(dòng)摩擦力的方向始終阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)。靜摩擦力的產(chǎn)生條件：物體間接觸且擠壓；物體沒(méi)有相對(duì)滑動(dòng)，但存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。強(qiáng)調(diào)靜摩擦力的方向始終阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。新課講解環(huán)節(jié)一：滑動(dòng)摩擦力和靜摩擦力的定義目標(biāo)：了解滑動(dòng)摩擦力的定義、產(chǎn)生條件以及其方向。教師講解：滑動(dòng)摩擦力的定義：當(dāng)兩個(gè)物體接觸并擠壓且相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，接觸面會(huì)產(chǎn)生一種阻礙滑動(dòng)的力，這種力叫做滑動(dòng)摩擦力。靜摩擦力:出現(xiàn)在兩個(gè)接觸的物體沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。教師總結(jié)：對(duì)比兩種摩擦力可知：滑動(dòng)摩擦力要求相對(duì)接觸面運(yùn)動(dòng)，靜摩擦力則要求不動(dòng)但要有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。環(huán)節(jié)二：學(xué)習(xí)滑動(dòng)摩擦力和靜摩擦力的方向目標(biāo)：滑動(dòng)摩擦力與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反，與物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)。靜摩擦力與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)相反，與物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)。用摩擦力的定義判斷。視頻活動(dòng)一a:準(zhǔn)備a4紙、滑塊，紅色筆桿固定在桌面上作為相對(duì)于桌面運(yùn)動(dòng)的參考點(diǎn)，將紙放置在水平桌面上，滑塊與紙相互接觸并擠壓，快速拉動(dòng)紙，可以看到，滑塊相對(duì)桌面向前運(yùn)動(dòng)，一定要注意判斷物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)要以大地為參考系，而相對(duì)接觸面向后滑動(dòng)，請(qǐng)同學(xué)們思考滑塊所受的滑動(dòng)摩擦力方向如何，由定義中的前提條件可知滑動(dòng)摩擦力向前，靜摩擦力的前提條件是兩接觸面相對(duì)靜止，但存在運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)相反。思考，怎么理解趨勢(shì)？滑塊放在一個(gè)小本上，保持接觸面相對(duì)靜止，抬高一端形成斜面，可以感受到滑塊有沿斜面向下運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，其他方向也是如此，靜摩擦力與運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反沿斜面向上。學(xué)生觀察思考:滑動(dòng)摩擦力的方向如何？相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)怎么理解？2、用力與物體運(yùn)動(dòng)的關(guān)系判斷。學(xué)生思考:當(dāng)滑塊被紙拉動(dòng)向前加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向？活動(dòng)一b:水平拉動(dòng)a4紙向前運(yùn)動(dòng)保持接觸面相對(duì)靜止。教師講解:當(dāng)我們不能直觀判斷出運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，可以從物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和力的關(guān)系入手，初中學(xué)過(guò)力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，當(dāng)滑塊從靜止前運(yùn)動(dòng)時(shí)，這個(gè)方向一定有使之向前加速的力，它就是沿著接觸面向前的靜摩擦力，從而反推出相對(duì)接觸面有向后運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。3、假設(shè)法教材中《彈力》這節(jié)我們學(xué)過(guò)用放大法判斷桌面因微小壓縮形變而產(chǎn)向上的彈力，這樣微小形變真實(shí)存在，然而肉眼觀察不到，可以假設(shè)是一個(gè)壓縮明顯的凹陷的“坑”?；顒?dòng)二:我們用海綿代替a4紙，鑷子代替滑塊，先來(lái)看滑動(dòng)摩擦力，鑷子與海綿接觸并擠壓，形成一個(gè)明顯的凹陷的坑，推動(dòng)鑷子相對(duì)海綿向某方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，鑷子碰到坑的某個(gè)側(cè)面，它會(huì)沿著接觸面羈絆鑷子的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，繼續(xù)向前滑行，換到下一個(gè)坑去持續(xù)羈絆鑷子運(yùn)動(dòng)，這種羈絆物體相對(duì)滑動(dòng)的力，就是滑動(dòng)摩擦力，而靜摩擦力要求相對(duì)接觸面靜止但有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，也就是不換坑羈絆，我們還可以讓鑷子沿其他不同方向有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，可以看到，總有坑的其他側(cè)面在羈絆鑷子滑出坑。教師總結(jié):用假設(shè)法解題容易理解，快捷準(zhǔn)確。環(huán)節(jié)三：實(shí)驗(yàn)探究滑動(dòng)摩擦力與靜摩擦力的大小目標(biāo)：滑動(dòng)摩擦力的公式f=μN(yùn)。掌握靜摩擦力的大小及最大靜摩擦力的概念。1、實(shí)驗(yàn)一：探究滑動(dòng)摩擦力的大小實(shí)驗(yàn)一a:提前測(cè)出滑塊質(zhì)量20克，每個(gè)鉤碼的質(zhì)量均為20克，彈簧測(cè)力計(jì)的分度值0.02牛頓。為了方便采集數(shù)據(jù)，分別取滑塊加一鉤碼，滑塊加三鉤碼，滑塊加五鉤碼，改變壓力滑動(dòng)摩擦力如何測(cè)量呢？用彈簧測(cè)力計(jì)拉住滑塊，同時(shí)水平拉動(dòng)布?jí)K，給滑塊一個(gè)向前的滑動(dòng)摩擦力，保持滑塊靜止。根據(jù)二力平衡滑動(dòng)摩擦力與拉力等大反向彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)即為滑動(dòng)摩擦力的大小，滑動(dòng)摩擦力約為五小格，增大壓力，滑動(dòng)摩擦力約為十小格，再次增大壓力，滑動(dòng)摩擦力約為15小格，下面我們把布?jí)K換成a四紙，增大壓力滑動(dòng)摩擦力約為八小格再次增大壓力滑動(dòng)摩擦力約為十二小格。教師講解:處理數(shù)據(jù)得出結(jié)論。實(shí)驗(yàn)一b:把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入下表并處理數(shù)據(jù)，滑塊加一鉤碼為40g，壓力為0.10N，滑塊加三鉤碼為80g，壓力為0.8N，滑塊加五鉤碼壓力為1.2N，滑塊與布面的滑動(dòng)摩擦力分別為0.10N、0.20N、0.30N?；瑝K與紙的滑動(dòng)摩擦力為0.08牛頓0.16牛，0.24牛頓，可以看出壓力越大滑動(dòng)摩擦力越大，為了精確表明他們之間的關(guān)系，我們畫出壓力與摩擦力的函數(shù)圖像，為過(guò)原點(diǎn)一條直線，這說(shuō)明滑動(dòng)摩擦力f的大小與壓力n的大小成正比滑動(dòng)有關(guān)系嗎？學(xué)生思考:滑動(dòng)摩擦力大小與接觸面的材料有關(guān)系嗎？通過(guò)表格可以看出表面較粗糙的布料滑動(dòng)摩擦力與壓力的比值較大。教師講解:精確的實(shí)驗(yàn)研究表明，滑動(dòng)摩擦力f的大小跟壓力N成正比，也就是跟兩個(gè)物體表面間的垂直作用力成正比。即f=μN(yùn)其中：比例系數(shù)μ是動(dòng)摩擦因數(shù)，它沒(méi)有單位，大小與接觸面材料、粗糙程度等因素有關(guān)。以下是幾種材料間的動(dòng)摩擦因數(shù)比如鋼冰摩擦因數(shù)最小0.02,最小為橡膠輪胎與干路面摩擦因數(shù)最大為0.71,鋼制雪橇在冰面上滑行可以減小摩擦,汽車輪胎使用橡膠材料,表面是坑坑洼洼的花紋可以增大摩擦。實(shí)驗(yàn)二:探究靜摩擦力的大小和最大靜摩擦力。保持滑塊與a4紙接觸擠壓，彈簧測(cè)力計(jì)指針歸零，并在指針前塞一個(gè)小紙團(tuán)，用彈簧測(cè)力器拉動(dòng)滑塊，滑塊靜止，由二力平衡可知，拉力與滑塊所受靜摩擦力等大反向，繼續(xù)增大拉力，滑塊仍靜止，說(shuō)明靜摩擦力隨拉力的增大而增大，當(dāng)拉力突破某一特定值時(shí)，滑塊開始相對(duì)紙滑動(dòng)，同時(shí)小紙團(tuán)被推到最遠(yuǎn)處，指針回縮，可見(jiàn)，靜摩擦力在逐漸增大是存在一個(gè)極限，稱為最大靜摩擦力，計(jì)為fmax，紙團(tuán)的最遠(yuǎn)位置是最大靜摩擦力，比滑動(dòng)摩擦力略大。教師總結(jié):靜摩擦力根據(jù)外力的大小“按需”變化，存在最大值，即最大靜摩擦力。此時(shí)，靜摩擦力和外力平衡，一旦超出最大靜摩擦力，物體將開始運(yùn)動(dòng)。最大靜摩擦力通常比滑動(dòng)摩擦力稍大，在實(shí)際問(wèn)題中兩者可以近似相等。環(huán)節(jié)四：案例分析舉例：消防戰(zhàn)士在進(jìn)行徒手爬桿兒訓(xùn)練，戰(zhàn)士采用雙手互換握鐵桿兒的方式保持身體勻速上升，到達(dá)頂端后又采用手握腿夾的方式使身體勻速下滑到地面。已知消防戰(zhàn)士質(zhì)量為60kg，已知?jiǎng)蛩偕仙龝r(shí)握力為110kg，勻速下滑時(shí)握力為100kg，請(qǐng)問(wèn)上升和下滑所受到的鐵桿的摩擦力的大小和方向是多少？手與桿的摩擦因數(shù)可以算出來(lái)嗎？教師講解:勻速上升時(shí)，加速度為0，可知消防員在豎直方向受力平衡，也就是豎直向下的重力和豎直向上的摩擦力二力平衡，手握桿上升時(shí)沒(méi)有與桿發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，為靜摩擦力，靜摩擦力大小介于零與最大靜摩擦力之間，所以勻速上升時(shí)靜摩擦力和重力相等f(wàn)＝mg＝600N。勻速下滑時(shí)，受到滑動(dòng)摩擦力，受力分析可知此時(shí)滑動(dòng)摩擦力與重力等大反向，由滑動(dòng)摩擦力的公式f＝μN(yùn)＝mg＝600N，握力100kg轉(zhuǎn)換成壓桿的力為1000N，由公式μ=f/N=600N/1000N=0.6環(huán)節(jié)五：課堂小結(jié)目標(biāo)：復(fù)習(xí)本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，回答學(xué)生的問(wèn)題，進(jìn)一步鞏固摩擦力的相關(guān)概念?；瑒?dòng)摩擦力靜摩擦力定義兩個(gè)物體相互接觸并擠壓，當(dāng)它們沿著接觸面發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，每個(gè)物體的接觸面都會(huì)受到對(duì)方施加的沿接觸面阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力，這種力我們稱之為滑動(dòng)摩擦力。靜摩擦力出現(xiàn)在兩個(gè)接觸的物體沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。產(chǎn)生條件