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物理

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8.3第八章 运动和力 第三节 摩擦力 重难点突破  

2014-12-07 12:54:22|  分类: 重难点突破 |  标签: |举报 |字号 订阅

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8.3第八章 运动和力 第三节 摩擦力 重难点突破

《摩擦力》

一、教学内容分析

 

本专题是在弹力、重力之后,研究第三种常见的力──摩擦力。弹力、重力等知识的学习可以对摩擦力的学习起到正向迁移的作用,另一方面,本节的知识又为力的概念的形成起到巩固和深化的作用。

 

本节内容由“摩擦力”和“摩擦的利用与防止”两部分内容组成。教学的重点是测量水平运动的物体受到的滑动摩擦力。这个实验是《课程标准》中规定的必做的测定性实验。为突出重点,选取研究影响滑动摩擦力大小的因素作为探究性实验,这需要学生具有测量滑动摩擦力的实验技能。另一方面,它又是一个难得的训练学生开展科学猜想、实验检验、分析论证的好选题。因为学生虽然对摩擦现象不陌生,但对滑动摩擦力的大小与哪些因素有关却不清楚。

 

摩擦现象在生活中很常见,有些摩擦是有益的,有些是有害的。有益的摩擦应该增大,有害的摩擦应该减小。针对这些问题的讨论,有助于学生领悟客观事物之间的辩证关系。

 

二、重难点突破

 

对于摩擦现象学生已有一定的感性认识,在教师的引导下通过学生亲身经历探究活动和过程,了解影响滑动摩擦力的因素,实现学科核心向学生核心的转移,让学生主动获取知识;通过具体事例将知识应用于生活和生产实际,让学生体会物理知识的应用价值,培养学生热爱科学的态度与价值观,实现STS教育。

 

1.摩擦力

 

突破建议:

 

对摩擦现象,学生们有丰富的感性认识。可播放一组视频:足球在草地上滚动越来越慢,最后停下来;矿泉水的瓶盖上有许多竖纹;运动员赛跑时穿着带有铁钉的跑鞋;汽车在雪地上行走艰难,而当轮胎上裹有铁链后就能前进自如了;生锈的铁锁打不开,当加了几滴油后就可以打开了等。让学生思考:这些现象都与什么有关?摩擦总是阻力吗?摩擦总是有害吗?

 

为增强学生体验,可以让学生参与小实验:请同学们把手平放在桌面上,手心朝下,一起来做几个小实验。

 

(1)手平放在桌面上,用力推或拉,使手在桌面上运动,感受有没有一个阻碍手运动的力;

 

(2)手平放在桌面上,用力推或拉,但保持手不动,感受有没有一个阻碍手运动的力;

 

(3)手平放在桌面上,保持手不动,也不用力推或拉,感受有没有一个阻碍手运动的力。

 

这样能让学生亲身感受,使其初步感知摩擦力的存在。为了比较现象、直观地观察到摩擦力的方向与物体相对运动方向的关系,可以教师演示,或者让学生分组实验:用二个长毛刷,毛对毛合在一起,并产生相对运动。让学生看到两个毛刷的毛分别产生向不同方向的弯曲。这样就可以顺利得出摩擦力的产生条件:两个相互接触的物体,当它们做相对运动时,会在接触面上产生阻碍物体相对运动的力;摩擦力的作用点:物体的接触面上;摩擦力的方向:与物体相对运动的方向相反;摩擦力的作用是阻碍物体间的相对运动。

 

2.测量滑动摩擦力

 

突破建议:

 

测量水平运动的物体受到的滑动摩擦力是教学的重点。可以在受力分析的基础上,再让学生思考如何测量的问题。先演示:把木块放到水平桌面上,弹簧测力计通过绳子拉着木块前进。思考:木块在水平方向受哪些力?画出力的示意图。怎样知道木块所受摩擦力的大小?

 

8.3第八章 运动和力 第三节 摩擦力 重难点突破 - 物理 - 物理

图1

 

进一步提问让学生思考:用什么工具来测量滑动摩擦力?弹簧测力计能直接测量滑动摩擦力吗?用弹簧测力计测量滑动摩擦力的原理是什么?测量时要让拉力与滑动摩擦力相等,木块必须做怎样的运动?拉力的方向必须满足什么条件?桌面不水平行不行?

 

引导学生通过交流讨论,总结出测滑动摩擦力的工具是弹簧测力计;弹簧测力计直接测量的是拉力,不能直接测量摩擦力;测量时应用了二力平衡的知识;只有把物体放在水平支持面上,让弹簧测力计沿水平方向拉着物体做匀速直线运动时,滑动摩擦力的大小才等于弹簧测力计示数。

 

3.研究影响滑动摩擦力的因素

 

突破建议:

 

摩擦现象学生比较熟悉,要先引导学生对摩擦与哪些因素有关做出猜想,然后让学生按照课本提示,独立完成实验,包括自己设计实验,自己设计表格记录实验数据,自己得出实验结论等等。教师只需提供必要的实验设备即可。教学时,可以按照科学探究的顺序来组织。由于学生能提到的影响滑动摩擦力的因素较多,不建议一次实验把这些因素都进行探究,建议多次实验,逐步探究,以减少探究难度。比如先探究滑动摩擦力与压力和接触面粗糙程度的关系,再探究与接触面积或运动速度的关系等。

 

(1)提出问题:根据你的生活经验,请你猜想一下滑动摩擦力的大小可能跟哪些因素有关?

 

(2)猜想或假设:滑动摩擦力可能与接触面的粗糙程度有关,可能与压力有关,可能与物体运动速度有关,可能与接触面积的大小有关。

 

(3)设计实验:影响滑动摩擦力大小的因素可能不止一个,那我们在设计实验时应该注意运用怎样的科学研究方法?如果我们先探究滑动摩擦力与压力和接触面粗糙程度的关系,应怎样改变压力大小?怎样改变接触面的粗糙程度?请设计实验步骤和实验记录的表格。

 

下面是研究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度和压力大小关系的实验记录表格,供参考。

 


实验次数

接触面的材料

压力变化情况

弹簧测力计示数F/N

摩擦力f摩/N

1

木块与木板

不变

 

 

2

木块与棉布

不变

 

 

3

木块与毛巾

不变

 

 

4

木块上放1个钩码,再放到木板上

变大

 

 

5

木块上放2个钩码,再放到木板上

最大

 

 


 

(4)进行实验与收集证据:按设计好的步骤进行实验,将实验数据记录在表格中。

 

(5)得出结论:在压力相同时,接触面越粗糙滑动摩擦力越大;在接触面的粗糙程度相同时,压力越大滑动摩擦力越大。

 

研究滑动摩擦力大小与物体运动速度和接触面积是否有关,请同学们继续探究。

 

下面是研究滑动摩擦力大小与接触面积的实验记录表格供参考。

 

实验次数

木块放置方式

接触面积大小

弹簧测力计示数F/N

摩擦力f摩/N

1

平放

 

 

2

侧放

 

 

3

立放

最小

 

 

 

最后,引导学生总结影响滑动摩擦力的大小的因素:接触面的粗糙程度和压力的大小。滑动摩擦力大小与速度大小、接触面积大小无关。

 

4.摩擦的利用与防止

 

突破建议:

 

让学生回忆或回放刚开始上课时的视频,思考并回答:摩擦总是阻力吗?摩擦总是有害吗?怎样增大和减小摩擦?

 

实验:用滚动代替滑动能减小摩擦。

 

(1)将一个实验小车放在水平桌面上,用弹簧测力计沿水平方向拉动,使小车做匀速直线运动,记录示数大小。

 

(2)将小车倒过来,轮子朝上放在水平桌面上,再用弹簧测力计沿水平方向拉动,使小车做匀速直线运动,记录示数大小。

 

(3)比较两次弹簧测力计示数,能得出什么结论?

 

通过联系生产和生活中的摩擦实例,认识生活中摩擦无处不在,有些摩擦对我们有益,有些有害。

 

让学生归纳总结出增大有益摩擦的方法:(1)增大接触面之间的压力。如皮带打滑时拉紧皮带,骑自行车刹车时捏紧车闸等。(2)增大接触面的粗糙程度。如皮带打滑时向皮带上涂皮带蜡;冬季冰雪封路时卡车车轮上要装防滑链;足球守门员戴的手套手心部分的外表面凹凸不平;钢丝钳口上刻有条纹;螺丝刀的塑料把柄上刻有一排凹槽等。(3)变滚动摩擦为滑动摩擦。如汽车急刹车后,车轮就由滚动变为滑动。

 

有的摩擦(如机械转动时的摩擦)是不利的,这类有害摩擦就要设法减小,以减少能量的损耗,延长机械的寿命。减小有害摩擦的方法:(1)减小接触面之间的压力。如木工锯条的锯齿左右错开等。(2)减小接触面的粗糙程度。如菜刀要经常磨磨,把两侧磨的光亮些等。(3)变滑动摩擦为滚动摩擦。如机械鼠标底部有一个球形的轮子;行李箱底部常安有小轮子;搬动笨重物体是在地面上铺几根圆钢棍等。(4)使接触面彼此分离。如在机器的轴与轴承之间加润滑油,可以在两表面之间形成一层油膜,使它们互不接触;气垫船利用压缩空气使摩擦面脱离接触;磁悬浮列车利用电磁力使接触面彼此分离等。


 

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