3.2 摩擦力 教学设计-2024-2025学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

配套中学部编版 摩擦力 一、教材分析 承上启下：在学习了力的基本概念和重力、弹力等知识后，摩擦力的学习进一步深化了学生对力的认识，是对前面所学的力的概念、受力分析等知识的深化和拓展，也为后续学习牛顿运动定律、功和能等知识奠定了基础。 知识体系完整：教材先介绍摩擦力的概念，包括摩擦力的定义、产生条件等；接着对摩擦力进行分类，详细讲解了静摩擦力和滑动摩擦力的特点，如静摩擦力的大小和方向随外力的变化而变化，有一个最大值，滑动摩擦力的大小与正压力成正比等；最后还介绍了摩擦力在生活和生产中的广泛应用以及增大和减小摩擦力的方法，使学生对摩擦力有一个全面而系统的认识。 注重实验探究：教材通过多个实验探究活动，如探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关、探究静摩擦力的大小等，让学生亲身体验和感受摩擦力的存在和变化规律，培养学生的实验探究能力和科学思维。 二、教学目标 物理观念：理解摩擦力的概念、分类及其产生条件，掌握摩擦力大小的计算方法，尤其是滑动摩擦力的计算公式。能够清晰地区分静摩擦力和滑动摩擦力，并能准确判断摩擦力的方向，认识到摩擦力在生活和生产中的重要作用。 科学思维：通过实验探究和实例分析，培养学生的观察能力、逻辑思维能力、推理能力和创新意识。例如，在探究滑动摩擦力和静摩擦力的大小及方向时，引导学生运用控制变量法、等效替代法等科学方法进行分析和推理，提高学生运用物理原理解决实际问题的能力。 科学探究：引导学生设计实验、进行实验操作和数据分析，培养学生的实验探究能力和合作精神。如组织学生进行探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关的实验，让学生学会独立思考、提出猜想、设计实验方案、收集和处理数据、得出结论等科学探究的环节，提高学生的科学探究水平。 科学态度与责任：让学生认识到摩擦力在生活中的重要性，培养学生严谨认真的科学态度和学以致用的责任意识。通过介绍摩擦力在日常生活、工业生产、交通运输等领域的应用和危害，引导学生关注物理知识与生活实际的联系，激发学生学习物理的兴趣和积极性，同时培养学生的环保意识和社会责任感。 三、教学重难点 教学重点： 摩擦力的概念、分类及其产生条件：这是理解摩擦力的基础，只有掌握了这些内容，学生才能准确地判断物体是否受到摩擦力以及受到何种摩擦力。 滑动摩擦力大小的计算公式及其应用：滑动摩擦力大小的计算公式是一个重要的物理规律，在解决很多力学问题中都会用到，因此需要学生熟练掌握并能灵活运用。 静摩擦力方向的判断：静摩擦力的方向与物体相对运动趋势的方向相反，而相对运动趋势的判断对于学生来说比较抽象和困难，需要通过大量的实例和实验进行分析和讲解，帮助学生掌握判断方法。 教学难点： 理解静摩擦力和滑动摩擦力的区别及转化条件：静摩擦力和滑动摩擦力在产生条件、大小和方向的特点等方面都存在差异，而且在一定条件下两者会相互转化，学生容易混淆，需要通过对比分析和实例讲解帮助学生理解。 摩擦力方向的判断及在实际问题中的应用：在实际问题中，物体的运动情况往往比较复杂，确定物体的相对运动或相对运动趋势方向以及摩擦力的方向具有一定的难度，需要学生具备较强的逻辑思维能力和空间想象能力。 最大静摩擦力的理解：最大静摩擦力是静摩擦力的最大值，它的大小与压力大小和接触面粗糙程度有关，但它与滑动摩擦力的关系以及在实际问题中的应用对于学生来说比较难理解，需要通过实验和实例进行深入讲解。 四、教学过程 导入新课 教师活动：展示一些生活中常见的与摩擦力有关的图片或视频，如运动员在冰面上滑行、汽车刹车、人走路等。提问学生：“在这些现象中，物体之间存在着一种怎样的力，阻碍着物体的运动或相对运动趋势呢？” 引导学生思考并回答。 学生活动：观察图片或视频，思考老师提出的问题，结合生活经验，回答出是摩擦力在起作用。 新课讲授 摩擦力的概念及产生条件： 教师活动：让学生将手掌放在桌面上，然后尝试向前推。提问：“大家有感受到有力在阻碍手掌的运动吗，这个力是什么力呢？” 引导学生回答出是滑动摩擦力。接着提问：“现将手掌离开桌面，然后让手在空中移动一段距离，此时手还受到桌面的滑动摩擦力了吗？这个体验活动说明摩擦力的产生需要满足什么条件呢？” 学生活动：按照老师的要求进行手掌在桌面推的活动，感受滑动摩擦力，并回答老师的问题，得出产生滑动摩擦力的两个物体需要相互接触的结论。 教师活动：继续提问：“如果桌面是光滑的还会存在摩擦力吗？” 然后在桌面上放上玻璃，让学生再次感受手受到桌面的滑动摩擦力的变化。 学生活动：思考并回答如果桌面光滑将不会产生滑动摩擦力，通过感受玻璃桌面上手受到的摩擦力变化，进一步理解摩擦力产生与接触面粗糙程度的关系。 教师活动：进行黑板刷在没有压力作用下下落的实验，提问：“黑板刷能擦干净黑板是因为黑板刷与黑板之间存在滑动摩擦力，当黑板刷在没有压力作用下下落，如果黑板刷能擦干净黑板说明黑板刷与黑板之间存在滑动摩擦力，如果黑板刷不能擦干净黑板说明黑板刷与黑板之间不存在滑动摩擦力。我们发现黑板刷在没有压力作用下下落时，黑板没有被擦干净，这说明摩擦力产生还需要什么条件呢？” 学生活动：观察实验现象，回答出滑动摩擦力的产生需要两个接触的物体间要有压力。 教师活动：再提问：“书本静止放在讲台上会有摩擦力吗？” 引导学生思考并回答，然后进行总结。 学生活动：回答书本没有受到摩擦力，与老师一起总结出滑动摩擦力产生条件为：两物体相互接触挤压；物体间的接触面粗糙；两物体间存在相对运动。 滑动摩擦力大小的探究： 教师活动：提问学生：“同学们经过初中的学习，滑动摩擦力与哪些因素有关呢？” 然后组织学生进行探究滑动摩擦力与压力关系的实验。先向学生介绍实验器材和实验步骤，即先用弹簧测力计测出一个滑块的重力大小，将弹簧测力计固定，让弹簧测力计勾住一个物块并放于长木板上。拉动长木板，观察弹簧测力计的示数，并记录下来。在滑块上再加一块物块，重复上述实验，并记录弹簧测力计示数。然后依次让弹簧拉着三个滑块和四个滑块在长木板上滑动，记录数据。 学生活动：回忆初中所学知识，回答滑动摩擦力与压力的大小、接触面的粗糙程度和接触材料有关。两名学生上台进行实验操作，其他学生通过投影观察实验过程，并记录数据。 教师活动：引导学生对实验数据进行处理，通过 Excel 作图，得到滑动摩擦力与压力的关系图。提问：“通过实验得到的滑动摩擦力与压力，可以得到什么结论呢？” 学生活动：观察图像，回答从图片中可以看出，通过描点得到的直线经过原点，说明滑动摩擦力与压力成正比。 教师活动：组织学生进行探究滑动摩擦力与接触面的粗糙程度和接触材料关系的实验，利用控制变量法，控制长木板上只放一个木块，改变滑块木块和接触面的材料。在长木板上依次垫上毛巾和书本，拉动长木板，记录弹簧测力计上的数据。 学生活动：两名学生进行实验操作，其他学生观察并记录数据。 教师活动：提问：“当木块压力一定，接触面的材料不同时，滑动摩擦力大小相同吗？这说明了什么？” 引导学生回答并进行总结。 学生活动：回答当接触面材料不一样时，滑动摩擦力的大小不一样，说明滑动摩擦力的大小与接触面的材料有关。与老师一起总结出当压力一定时，接触面不一样，木块所受到的摩擦力会不同，接触面的粗糙程度和材料实际上和动摩擦因数有关。 教师活动：展示常见接触面间的动摩擦因数表格，提问：“由该表可以看出，哪一个接触面动摩擦因数最大呢？这样设计有什么好处？” 学生活动：观察表格，回答橡胶轮胎 - 路面（干）的动摩擦因数最大，在汽车与地面压力一定时，这样增大了汽车与地面之间的滑动摩擦力，在汽车启动行驶刹车过程中，汽车车轮与地面之间不容易打滑，这样设计更安全。 滑动摩擦力的方向： 教师活动：进行鞋刷与讲台的实验，将鞋刷与讲台挤压，并在讲台上向右运动，提问：“鞋刷的毛向左弯曲，这是为什么呢？” 学生活动：观察实验现象，回答当鞋刷与讲台挤压，并在讲台上向右运动过程中，鞋刷受到向左的摩擦力，所以鞋刷的毛向左弯曲。 教师活动：回顾探究滑动摩擦力与接触面的粗糙程度和接触材料的实验，提问：“当长木板向左运动时，长木板受到的摩擦力向哪个方向呢？” 引导学生总结滑动摩擦力的方向特点。 学生活动：思考并回答当长木板向左运动时，长木板受到木块的摩擦力向右，总结出物体所受滑动摩擦力的方向总是与物体相对运动的方向相反。 静摩擦力的概念及产生条件： 教师活动：展示图片，如人推未动的箱子、斜面上静止的物体等，提问学生：“这些物体都没有相对运动，它们是否受到摩擦力呢？如果受到，这种摩擦力与滑动摩擦力有什么不同呢？” 引导学生思考并回答。 学生活动：观察图片，结合生活经验，回答出这些物体受到摩擦力，这种摩擦力是静摩擦力，与滑动摩擦力的不同在于物体没有相对运动。 教师活动：与学生一起总结静摩擦力的产生条件：两物体相互接触挤压；物体间的接触面粗糙；两物体间有相对运动趋势。 静摩擦力大小和方向的探究： 教师活动：进行用弹簧测力计拉静止在水平桌面上的木块的实验，缓慢增加拉力，让学生观察弹簧测力计的示数变化和木块的状态。提问：“弹簧测力计的示数在逐渐增大，说明什么？木块为什么没有被拉动呢？” 学生活动：观察实验现象，回答弹簧测力计示数增大说明拉力在增大，木块没有被拉动是因为受到了静摩擦力的作用，且静摩擦力的大小与拉力大小相等。 教师活动：继续增大拉力，直到木块刚好开始运动，记录此时弹簧测力计的示数。提问：“木块刚要运动时，弹簧测力计的示数达到最大值，这个最大值与静摩擦力有什么关系呢？” 学生活动：思考并回答这个最大值就是最大静摩擦力，静摩擦力的大小在物体未运动时是随着外力的变化而变化的，且有一个最大值。 教师活动：改变拉力的方向，再次进行实验，让学生观察并思考静摩擦力的方向有什么特点。 学生活动：观察实验现象，总结出静摩擦力的方向总是与物体相对运动趋势的方向相反。 最大静摩擦力与滑动摩擦力的关系： 教师活动：提问学生：“最大静摩擦力和滑动摩擦力有什么关系呢？” 引导学生进行思考和讨论。 学生活动：结合实验现象和所学知识，进行讨论和分析，回答出一般情况下，最大静摩擦力略大于滑动摩擦力，但在实际计算中，通常近似认为它们相等。 课堂小结 教师活动：引导学生回顾本节课所学的内容，包括摩擦力的概念、分类、产生条件、大小和方向的计算方法等。提问：“哪位同学能总结一下滑动摩擦力和静摩擦力的区别与联系呢？” 学生活动：积极思考，主动回答问题，与老师和其他同学一起总结出滑动摩擦力和静摩擦力的区别与联系，如产生条件、大小和方向的特点等。 五、板书设计 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$