基于初高中物理内容衔接的教学设计——以人教版必修一 第三单元 相互作用-力  摩擦力教学为例

基于初高中物理内容衔接的教学设计——以人教版必修一 第三单元 相互作用-力  摩擦力教学为例

郭看看

滨州行知中学 山东滨州  256600

摘要：创设关于摩擦力的问题情境，基于初中对摩擦力学习的基础上，深入探讨滑动摩擦力的方向和大小规律，从初中定性研究到高中定量探究滑动摩擦力和正压力的关系。初中只介绍静摩擦力和滑动摩擦力的区别，对静摩擦力的方向、大小变化和最大静摩擦力需要在本节课深入研究，培养学生从现象观察到公式表达的物理思路。

关键词：摩擦力 滑动摩擦力 静摩擦力 初中 高中  实验

一、教材分析

本节内容是对初中摩擦力知识的延伸和拓展。教材先通过回忆初中知识，说明什么是滑动摩擦力并说明滑动摩擦力的大小和方向，然后再介绍静摩擦力及其方向后，通过实验探究静摩擦力的大小。

二、学情分析

学生在初中已经有了滑动摩擦力的概念，知道影响滑动摩擦力大小的因素是接触面的粗糙程度和压力大小但没有定量探究得出结论。

三、重难点

重点：通过实验认识摩擦力的规律  难点：判断摩擦力的方向

四、学习目标

1. 通过分析摩擦现象，理解摩擦力的产生条件，会区分静摩擦力和滑动摩擦力。
2. 会根据相对运动方向判断滑动摩擦力的方向，并根据Ff=μFN计算其大小。
3. 会根据相对运动趋势判断静摩擦力的方向，并会根据物体受力和运动情况，分析静摩擦力的大小和方向。通过实例，了解最大静摩擦力。
4. 知道生产和生活中增大或者减小摩擦力的实例，有将摩擦力知识应用于生产和生活思维意识。

五、新课导入

方案一：准备 2.5L大肚果汁瓶  静止一夜没有泡沫的洗洁精水

上课邀请一位又高又壮的男生和一位女生 要求：女生直接用手握起瓶子，男生要在“清水”中洗过手再去握起瓶子。

现象：女孩子轻松把瓶子握起来，男生却怎么也握不起来。

方案二：准备 两本物理书将每一页交叉在一起  另外两本书只交叉一次 邀请一位又高又壮的男生和一位女生 要求：女生直接用手分开交叉一次的两本书，男生用力分开交叉多次物理书。

现象：女生轻松分开，男生却怎么也分不开。

老师问：这是什么原因呢？学生答：摩擦力 老师：今天我们一起学习第三种力摩擦力

六、教学过程

老师：初中同学们已经学习了摩擦力，大家还记得什么是摩擦力吗？摩擦力是怎么定义的吗？

学生：两个相互接触的物体，如果发生相对运动或具有相对运动的趋势时，在接触面上会产生一种阻碍它们相对运动或相对运动趋势的力，这个力叫做摩擦力。（这里如果回答不全，可以请多位同学完善补充。）

老师：从定义上看，我们可以将摩擦力分成两种，发生相对运动的叫滑动摩擦力，发生相对运动趋势的是静摩擦力。

学生活动一：同学们利用面前的实验器材纸条、物块、毛刷完成三次体验观察，感受一下想产生滑动摩擦力需要什么条件？找找滑动摩擦力的方向？

体验1：手紧贴在桌子上向前滑动  观察2:抽出压在物块下面的纸带  观察3:在桌面上推动毛刷观察刷毛的方向

学生：滑动摩擦力产生需要满足接触挤压并发生相对运动。其他同学补充，老师引导：接触面粗糙，接触挤压目的是产生弹力。

老师：滑动摩擦力的方向呢？

学生：与相对运动的方向相反  

老师：你可以举例子吗？（老师随手在黑板上画图斜面上的物块沿斜面下滑）请同学到黑板上画力的示意图？

设计意图：通过作图，老师强调滑动摩擦力作用在接触面上，方向是与接触面平行，与物体相对运动的方向相反。

老师：那滑动摩擦力的大小跟什么因素有关呢?

学生：接触面粗糙程度、压力大小

老师：今天我们一起深入探究一下滑动摩擦力和正压力的定量关系？思考三个问题：

1. 如何测量滑动摩擦力的大小？2.实验方法？3.如何改变物体的压力和接触面的粗糙程度？

学生：使用弹簧测力计匀速拉动物体，原理利用二力平衡。老师随及给出拉动下面长木板的方案，让学生选择并说出原因?

学生：方案2 不要求拉动的速度，更加易于操作并读数稳定。

学生继续回答：控制变量法  加砝码改变压力  长木板上铺毛巾改变接触面的粗糙程度

老师：班内12个小组1-6组选择长木板做接触面7-12组选择铺毛巾的长木板做接触面，进行三次实验，记录实验数据绘制图像，拍照上传。实验时间5分钟，组内分工，一人改变压力，一人拉动长木板，一人读数，一人绘制数据，完成后思考学案上的问题。

实验注意事项：1.先称取重物的重力作为不加钩码时的压力2.弹簧测力计读数读取示数稳定的那一段，注意分度值和估读 3.图像的绘制采用统一的坐标数值。4.图像不能画成折线必须是直线或者平滑的曲线。

学生数据和图像的展示发现问题：1.不是所有的点都在直线上？学生：读数误差

2. 直线没有过原点？学生：弹簧测力计使用前没有调零

设计意图：培养学生实事求是的科学态度，重视对实验结果的修正。

误差分析后，学生发现接触面不同但是滑动摩擦力的大小和正压力的大小成正比。老师将长木板和铺毛巾的图像对比，发现直线斜率不同，斜率反映的就是接触面的不同。

老师：Ff表示滑动摩擦力的大小，FN表示正压力，则F

f=μFN，μ动摩擦因数指μ没有单位，动摩擦力因数的大小和材料有关，让学生查看课本几种材料间的动摩擦力因数。

练习：

在东北的冬季伐木工作中，伐下的木料常装在雪橇上，马拉者雪橇在冰道上滑行，将木料运出。一个有钢制滑板的雪橇，连同木料的总重量为4.9×104N在水平的冰道上，马要在水平方向用多大的力，才能够拉着雪橇匀速前进？

学生展示解题步骤，老师强调规范，如匀速时拉力等于滑动摩擦力二力平衡，水平面时重力等于压力。

学习活动二

同学们利用面前的实验器材毛刷、书桌完成3次体验观察，感受一下想产生静摩擦力需要什么条件？找找静摩擦力的方向？

体验1：手紧贴在桌子上向前滑但未动  体验2：双手推桌子未动    观察2:在桌面上推毛刷但未动观察刷毛的方向

学生回答：静摩擦力产生需要满足接触面粗糙 接触挤压并发生相对运动趋势

老师：方向呢？

学生回答：沿接触面平行与物体相对运动趋势方向相反

出示四幅图片让学生找出静摩擦力的方向？老师利用动画展示并进行方法指导假设法。

老师：静摩擦力的大小呢？老师直播演示实验。

设计意图：放大弹簧测力计的示数变化的过程。

将小滑块放在水平木板上，用弹簧秤轻轻地拉小滑块但不能拉动，观察弹簧秤示数。考虑以下问题：

1、小滑块静止不动，则弹簧秤的示数与小滑块所受静摩擦力大小是什么关系，依据是什么？

2、在逐渐增大拉力的过程中，弹簧秤示数如何变化，说明了什么？

3、拉力增大到一定程度，滑块还会静止吗，说明了什么？

学生回答：1.小滑块静止不动，则弹簧秤的示数与小滑块所受静摩擦力大小是相等，依据二力平衡

2.在逐渐增大拉力的过程中，弹簧秤示数变大，说明静滑动摩擦力是变化的  3.拉力增大到一定程度，滑块不会静止，说明静摩擦力有最大值。

老师总结：静摩擦力的大小：0静≤Fmax  最大静摩擦力就是物体刚好拉动的拉力大小

老师举例子：2N的推力没有推动物体，物体受静摩擦力2N;再用5N推还是不动，静摩擦力为5N，用10N刚好推动，最大静摩擦力是10N。

练习:如图所示，某人用手握住一个保温杯，则下列说法中正确的是（　　）

A、若保持保温杯始终静止，则手握得越紧，保温杯受到的摩擦力越大

B、握着保温杯匀速向上运动，保温杯所受的摩擦力向上

C、握着保温杯匀速向下运动，保温杯所受的摩擦力向下

D、握着保温杯水平匀速运动，保温杯不受摩擦力

学生采用平板截图作答功能限时1分钟后，老师统计出错率。一位学生代表通过受力分析和运动状态分析，静摩擦力和重力二力平衡并画出受力分析。

老师：总结物体的运动方向和摩擦力的方向无关，摩擦力的方向和相对运动或者相对运动的趋势相反，摩擦力可以作为阻力也可以作为动力。

老师引导学生举例子，学生：走路、跑步就是静摩擦力作为动力。

老师再次深入发问：静止的物体受静摩擦力，运动的物体受滑动摩擦力，对吗？

学生举例：传送带上的物体是运动的但是受到的是静摩擦力，擦黑板黑板是静止的但是受到的就是滑动摩擦力。

七、课堂总结