3.2摩擦力〖教材分析〗高中数学的难点在于力分析,力分析的难点在于判断有无摩擦力。 中学生在中学时就已经学习过摩擦力摩擦力概念教学教案,但还没有很好的辨别滑动摩擦力清河摩擦概念的能力。 本课讨论摩擦力的定义、方向、大小和作用点,然后比较两者,找出联系和区别。 在中学时,只是定量地描述,并没有扩展到条件描述,所以中学生对静摩擦力的大小以及三者之间的关系还没有足够的认识。 因此,本课需要用大量的演示实验来让中学生体验和理解摩擦。 〖教学目标及核心素质〗物理概念:了解滑动摩擦力的概念及其形成条件,并能判断滑动摩擦力的方向。 科学思维:通过实验了解静摩擦力的规律,知道最大静摩擦力。 科学探究:让中学生体验从静摩擦力到滑动摩擦力的研究过程,培养中学生在此过程中观察、实验和分析问题的能力。 科学心态和责任感:能从数学角度正确描述和解释自然现象,能综合运用数学知识解决实际问题,指导工作和生活实践。 〖教学重点与难点〗重点: 1、滑动摩擦力大小和方向的估计。 2、判断有无静摩擦力及静摩擦力的方向。 3.静摩擦力形成的条件和规律,正确理解最大静摩擦力的概念。 难点:1、判断有无静摩擦力以及静摩擦力的方向。
2.静摩擦力大小的估计。 〖教学方法〗教师启发引导教学与探究法相结合,辅以问题法、演示法、归纳法等。 〖教学计划〗木块、弹簧测力计、多媒体讲义。 〖教学流程〗 1、通过多媒体讲义动画展示新课的介绍:两端同时驱动,哪一端先并列? 通过猜测,恐怕很多人都会认为小的先扎成辫子,再扎成绳子。 这就介绍了我们的课堂摩擦。 教学设计描述:创设问题场景,激发探索动机,引导中学生发现问题。 通过多媒体讲座的动画,展示了水平固定的木板上的铁块用弹簧测力计拖动,使其匀速运动。 测力计的读数等于铁块上的摩擦力。 改变铁块与木板之间的压力,摩擦力的大小也会发生剧烈的变化。 如果摩擦力的大小和压力的大小之间存在某种定量关系,那么它们之间的关系如何? 想必会是:反比,正比,或者…… 二、新课教学 (1)通过多媒体讲义动画展示滑动摩擦力:农村路滑。 所以我们知道,当两个相互接触的物体相对滑动时,接触面上会形成限制相对运动的力,这些力称为滑动摩擦力。 滑动摩擦并不意味着光滑,它意味着滑动。 因此,只要物体之间有相对运动,就会有滑动摩擦,不应该与光滑联系起来。 从滑动摩擦力的定义我们可以初步得知,滑动摩擦力的形成原因是根据力的大小、方向和作用点存在相对运动的三个要素。 在滑动摩擦力的定义中,我们能得到这三个要素的知识吗? 经分析可知,滑动摩擦力的作用点位于接触面上。
教学设计说明:在降低课堂趣味性的同时,引入滑动摩擦力的概念。 通过多媒体讲义动画展示:两支画笔互相摩擦。 观察画笔的方向与画笔运动的方向? 为什么? 刷子的方向始终与运动方向相反。 我们知道,运动状态的差异必然受到力的影响。 画笔总是向另一个方向移动,这意味着有一个力拉它。 这个力就是滑动摩擦力。 那么这个方向就是滑动摩擦的方向。 推论:滑动摩擦的方向总是沿着接触面,与物体的相对运动方向相反。 注意:不要将“物体的相对运动方向”与“物体的运动方向”等同起来。 相对意义与参考系类似。 物体的相对运动是指以与其接触的物体为参考系的物体的运动方向。 例如,右边的物体相对于木板向左移动,因此深受滑动摩擦力的影响。 方向向右。 通过多媒体讲义动画演示:摩擦方向和传送带。 滑动摩擦的方向可以与物体的运动方向相反,也可以与物体的运动方向相同。 在第一张图中可以看出,滑动摩擦力的方向与物体的移动方向相反。 第二张图中的滑动摩擦力是通过多媒体讲义动画展示的:不同激励下摩擦力大小的实验。 我们还知道,滑动摩擦力的大小通常与接触表面压力的大小不同。 教学设计描述:化物为象,课堂上没有那么多实验,加上这个越来越能体现课堂的严谨性。 推论:影响摩擦力大小的因素有弹力(压力)的大小、粗糙程度和材质等。
通过进一步定量实验,检测了同一接触面上不同压力下滑动摩擦力的大小,结果表明,滑动摩擦力的大小与压力的大小成反比。 如果用F表示滑动摩擦力的大小,用F表示压力的大小,那么其中,μ是比例常数,称为动摩擦的素数。 其值与接触面有关,接触面材料不同,粗糙程度不同,动摩擦的素数也不同。 至此,滑动摩擦力三要素的大小、方向、作用点均已求得。 其形成的原因进一步细化,从影响摩擦力大小的因素出发,包括弹性(压力)的大小、粗糙程度和材质等。 我们可以推断滑动摩擦形成的原因:相互接触,并挤压(弹性),接触面粗糙且有相对运动。 接下来,我们以铁块在水平木板上滑动为例,铁块受到的支撑力为 。 由于铁块对木板的压力等于F,动摩擦诱发μ也可表示为,因此铁块在接触面上的两个力,Ff在接触面上且与相对运动,F与接触面垂直。 如图所示,不同物体之间产生动摩擦的原因是不同的。 例:我国西南地区严酷的夏季,有些地方用雪橇作为交通工具。 带有钢滚轮的雪橇加上木头,总重量为 4.9104N。 在水平冰道上,马需要在水平方向施加多大的力才能拉动雪橇匀速前进? 解决方案:(1)确定研究对象,建立模型(2)分析该物体的受力:垂直向上的重力mg; 根据平衡条件的知识,做匀速运动时地面对物体向下的支撑力:上方的力与下方的力相等,左右两侧的力也相等。
该力可以是合力或分力。 所以:雪橇上的重力mg=4.910N,查表中μ=0.02。 mg=Fmg 带入数据可得: F=μmg=0.024./kg=980N (2)静摩擦力 当相互接触的物体相对静止时,是否也存在摩擦力? 通过多媒体讲义动画演示:推椅子。 观察动画,我们可以看到人用与地面平行的力推动椅子。 椅子往往会相对于地面移动,但不会被推动,椅子和地面保持相对静止。 根据椅子的受力分析,根据两个力平衡的知识摩擦力概念教学教案,此时力和推力一定是平衡的。 这个力与人对椅子的推力大小相等,方向相反。 这个力就是椅子和地面之间的摩擦力。 因为此时相互接触的两个物体之间只有相对运动的趋势,而没有相对运动,所以此时的摩擦力称为静摩擦力。 那么我们如何理解趋势呢? 根据新华字典的解释,趋势:表示事物发展的趋势。 因此,相对运动的趋势可以简单地理解为:“我想动但我不动”或者“我可以动但我还没动”。 意思是物体的位置要发生变化,由于静摩擦力,物体不会移动,但如果失去静摩擦力,物体就会移动。 假设没有摩擦力,看看它会怎么动,如果动了,如果不动,就说明没有摩擦力。 假设方法是判断是否存在摩擦的基础。 在推椅子的受力分析中,如果没有与推力相反的方向(即运动趋势)的摩擦力,椅子就会移动,这与问题的含义不一致。
所以摩擦力与推力方向相反。 静摩擦力的方向:总是与物体相对运动的方向相反。 从力平衡知识的角度,静摩擦力的大小描述如下:只要椅子与地面没有相对运动,静摩擦力的大小就随着推力的减小而减小,始终等于推力。 也就是说,静摩擦力不是一个固定值:F 与滑动摩擦力相比,静摩擦力形成的原因是:相互接触,并挤压(弹性),接触面为粗糙,且有相对运动的趋势。 区别在于,一个已经锻炼了,另一个还没有锻炼。 接下来我们通过实验进一步研究静摩擦力的大小。 演示:静摩擦力的大小随拉力的变化而变化(读数) 将铁块放在水平长木板上,用弹簧测力计沿水平方向拉动铁块。 在拉力F减小到一定值之前,铁块不会移动。 在这种情况下,静摩擦力等于拉力。 在弹簧测力计的针下轻轻插入一个小纸团,它可以与针相通,作为针到达最大位置的标记(图3.2-4)。 继续用力,当拉力达到一定值时,铁块开始连接,拉力会突然减小。 如果用力传感器代替弹簧测力计进行该实验,则可以在计算机屏幕上直接获得张力随时间变化的Ft图像(图3.2-5)。 通过多媒体讲座的动画展示静摩擦力的大小随拉力的变化而变化。 观察动图可以看出,静摩擦力的大小随着拉力的减小而减小。 当达到一定值时,会突然下降。 这时,物体开始运动,静摩擦力变成滑动摩擦力并保持不变。
画出拉力和摩擦力的图,并标出相应图线的位置、摩擦力的大小。 教学设计说明:通过实验分析,滑动摩擦力和静摩擦力的关系有图有真相,更容易分析,也能很好地在教材中得到呼应。 为中学生提供具体、生动的感性材料,提高感性认识,同时使中学生产生认知冲突,萌发探索、发现新知识的欲望。 静摩擦力的降低是有限度的。 图中,铁块上静摩擦力的最大值F在数值上等于物体正式开始运动时的拉力。 两个物体之间实际形成的静摩擦力max,即:Fmax 通过多媒体讲义动画显示:传送带。 杯子可以拿在手上,依靠的是静摩擦力的作用。 带式输送机能够将货物送到高处也是静摩擦力的结果。 科目练习1:将一个重力为100N的木架放置在水平地板上,需要至少35N的水平推力才能使其从原处移动。 木架从原来的地方连接起来后,30N的水平推力可以使木架继续匀速直线运动。 由此可见:木架与地板之间的最大静摩擦力Fmax; 当木架上的滑动摩擦力F35N的水平推力时,木架就可以从原来的地方开始移动,此时水平推力正好等于最大静摩擦力,因此木架之间的最大静摩擦力地板为35N。 30N的水平推力使木架继续匀速运动,在上、下、左、右力相等的平衡条件下获得匀速。 木架上的滑动摩擦力为:F=30N。
(3) 因mg=F,则 (4) 木架有与同方向外力相等的静摩擦力,为20N。 〖黑板设计〗3.2 摩擦力 1.滑动摩擦力 1.定义:当两个相互接触的物体相对滑动时,在接触面上会形成一个限制相对运动的力。 这些力称为滑动摩擦力。 。 2、方向:滑动摩擦的方向总是沿着接触面,与物体的相对运动方向相反。 3、影响摩擦力大小的激励因素:弹力(压力)的大小、粗糙程度和材质。 4、大小:滑动摩擦力的大小与压力的大小成反比。 F2。 静摩擦力 1、定义:相互接触的两个物体之间只有相对运动的趋势,但不存在相对运动,所以此时的摩擦力称为静摩擦力。 2、方向:总是与物体相对运动趋势的方向相反。 3、大小:静摩擦力的大小随着推力的减小而减小,并始终与推力相等。 max〖教学反思〗1. 这节课的难点很多,而且都是具体的、难以理解的。 探究的任务重,一些探究活动不能让中学生充分感受和理解,变得很草率。 比如摩擦方向的判定就比较复杂,课上时间不够,所以中学生课后需要多练习、多理解。 因此,这堂课应该安排在1.5小时。 2、本课插入大量动图辅助学习,很多重难点都是在动图的指导下推导出来的。
充分利用先进的教学成果,他山之石可以为玉,并在引用他人优秀成果的基础上进行补充,从而达到适合自己学术情况的课堂。 3、刚引入摩擦力时,中学生应重点理解相对运动,为后面的相对运动趋势做好铺垫。 本课还有平衡知识,这是下一节的内容。 在这里你可以结合生活经验来理解学习。 只有将难点分散,贯穿于整个教学,才能让中学生层层理解、接受。