八年級物理-第五節(jié)-摩擦力教材分析-滬科版

wordword/word第五節(jié)科學探究：摩擦力（一）教學建議：課標的基本要求1．通過實驗，探究滑動摩擦力和接觸面粗糙程度、接觸面之間的壓力大小的關(guān)系。2．經(jīng)歷探究過程，體驗如何就探究的問題進行猜想和假設(shè)。3．知道增大和減小摩擦力的方法并能在日常生活中應(yīng)用這些知識。內(nèi)容分析本節(jié)內(nèi)容包括滑動摩擦、滾動摩擦以及增大和減小的方法等，課程標準對本節(jié)的要求不高，基本上屬于“知道”層次。對摩擦現(xiàn)象，學生有豐富的感性認識。讓學生認識到摩擦力的存在，了解壓力和接觸面粗糙程度對摩擦力大小的影響及增大和減小摩擦的方法等，都不困難。但本節(jié)教材將摩擦力安排為一次比較完整的探究活動，就賦予了它新的教育意義。在“科學探究”的各個環(huán)節(jié)中，本節(jié)主要突出“猜想與假設(shè)”這個環(huán)節(jié)，同時在“制定計劃”環(huán)節(jié)中認識變量控制的意義和方法。教學建議：1．教學時，從學生熟悉的各種摩擦現(xiàn)象引入新課，使學生認識到摩擦力的存在后，很自然的提出問題：“摩擦力的大小和哪些因素有關(guān)呢？”然后，就發(fā)動學生思考和討論，提出自己關(guān)于該問題的“猜想和假使”。課本上給出了幾個主要的猜想，但不要用這幾個猜想去限制學生的猜想，即使學生提出的某些猜想顯得很幼稚甚至荒誕（比如“摩擦力的大小是否和推力拉力有關(guān)”、“是否和運動方式有關(guān)”等），也要發(fā)掘其合理因素并予以鼓勵。同時要引導學生對其猜想的結(jié)果進行假使和預測，比如說猜想與“壓力有關(guān)”，在預測一下有什么樣的關(guān)系，正比？反比？平方正比或其他關(guān)系。在各種猜想均列出之后，然后確定兩個猜想讓大家在課堂內(nèi)進行實驗探討。對此，可以向同學們指出，摩擦力并非看起來那樣簡單，其產(chǎn)生的機理和制約因素都很復雜，對摩擦的研究已形成一門系統(tǒng)的學科“摩擦學”，其中一些問題至今仍在探索之中。在初中階段，我們只對課本上安排的兩個問題進行實驗探索。接著，進入“科學探究”的“制定計劃”階段。在制定探究計劃時，可引導學生注意到摩擦力發(fā)生在相對運動的兩個接觸面上，并結(jié)合學生提出的猜想指出影響摩擦力的因素可能和接觸面的粗糙程度、接觸面的材料、接觸面的大小、接觸面之間的壓力、接觸面之間的運動快慢、運動的方向等一系列因素。對這些因素與摩擦力大小的關(guān)系，只能一個一個的單獨研究，而且在研究某一因素的變化怎樣影響摩擦時，必須保持其他因素不變，否則，你如何才能知道摩擦力的變化是由哪個因素的變化引起的？這就是在研究多因素問題時必須注意的“變量控制”方法。應(yīng)當指出，課本上的實驗[圖5—30（a）、（b）、（c）]在改變粗糙程度時，實際也改變了相互摩擦的材料，會不會摩擦力的改變是因為相互摩擦的材料改變引起的呢？學生能夠發(fā)現(xiàn)這一點是很了不起的，教師應(yīng)當給予大力鼓勵。老師也可向?qū)W生指出，這里影響摩擦力大小的主要因素是接觸面粗糙程度的改變（因為粗糙程度的改變更為顯著）。而我們探討的問題僅僅是看成摩擦力大小與接觸面粗糙程度有沒有關(guān)系，所以這個實驗還是可以達到這個目的的。此外，必須指出的是彈簧測力計的示數(shù)顯示的是測力計對木塊的拉力。由二力平衡條件可知，在拉木塊勻速直線運動時，這個拉力的大小與木塊所受的滑動摩擦大小相等。有關(guān)此知識點要第六章才學，因此課本在這里設(shè)置了一個“加油站”，說明這個事實。記錄實驗數(shù)據(jù)時，就把彈簧測力計的示數(shù)計作摩擦力的大小。如果學生能自己發(fā)現(xiàn)這個問題，一是要對學生進行鼓勵，二是可以告訴他第六章就可以回答他的問題，先把它作為一個問題儲存起來吧。實驗記錄的數(shù)據(jù)對不同的實驗條件是不同的，在實驗之前教師也是不知道的，要求學生實事求是的記下彈簧測力計示數(shù)，看的出示數(shù)的變化即可（只要求探究出“有關(guān)”，不要求建立定量的函數(shù)關(guān)系）。對于課本圖5-30（c）、（d）兩次實驗，不要去追求壓力加倍，摩擦力也加倍這樣的定量關(guān)系，只要看出壓力增大后摩擦力也隨之增大就行。因此，所加重物可以是一個墨水瓶，一個文具盒，不必去增大一個相同的木塊。實驗后，可多讓一些實驗小組公布自己的數(shù)據(jù)，這些不同的實驗數(shù)據(jù)共同說明了摩擦力和壓力與接觸面粗糙程度的關(guān)系。關(guān)于“增大和減小摩擦”，是“從物理走向社會”的重要素材。可以組織學生討論，讓學生提供更多有趣的利用摩擦、減小摩擦的事例，并總結(jié)出增大和減小摩擦的常有方法。其中，可以補充一個“用滾動替代滑動減小摩擦”的小實驗：先讓學生用手掌壓緊桌面拖動，感受桌面作用在手上的摩擦力；然后在手和桌面之間墊上二三支圓珠筆，再壓緊拖動，體會這時作用在手掌上的摩擦力是不是滑動時小得多。這種人人可做的小實驗很有效，老師們可以開動腦筋多補充一些。2．在做課本上拉木塊的實驗前，可以引導學生用他自己的手作一些小實驗作為“實驗探究”的鋪墊。比如，用手壓在桌面上拖動，感受一下手拖動時桌面作用在手上的阻力（摩擦力）。手對桌面壓得越緊（接觸面之間的壓力越大），手拖動就越困難（受到的摩擦力越大）。如果在桌面上鋪上毛巾（毛巾先要固定在桌面上）手再壓在毛巾上拖動，就比手在平滑的桌面上拖動更難一些（說明手所受的摩擦力較大）。先讓學生人人動手做做這些小試驗，對摩擦力有一個真切的感受，在進行課本上安排的實驗探究，學生的印象就會深刻的多。在作課本圖5-30（a）時，一是要將玻璃板和小木塊抹干，使其接觸面保持干燥。如果接觸面潮濕，實驗效果不還而且還可能適得其反。本節(jié)的實踐活動是寫調(diào)查報告，由于本章才開始學習力學，僅僅介紹了一些有關(guān)里的最簡單的知識，要學生寫出內(nèi)容十分豐富的報告是不現(xiàn)實的，因為實際生活中的物理現(xiàn)象都是許多知識的綜合應(yīng)用，即使說力的效果，往往也不是一個力單獨作用的效果。因此，對學生不要苛求，特別是在涉及受力分析是更不要在科學性上苛求，只要學生能將本章所學過的知識（如力的三要素，彈簧的應(yīng)用，重垂線的應(yīng)用，重心的應(yīng)用，增大和減小摩擦力的方法等）和生活、生產(chǎn)實際作一些聯(lián)系，有用這些知識去觀察我們身邊的自然、社會的意識就很不錯了。對好的報告要在全班交流，并對其進行積極的過程評價。課時安排：一課時（二）教學設(shè)計參考第五節(jié)科學探究摩擦力教學目標1．通過實驗，探究滑動，摩擦力和接觸面粗糙程度、接觸面之間壓力大小的關(guān)系。2．經(jīng)歷探究過程，體驗如何就探究的問題進行猜想和假設(shè)。3．知道增大和減小摩擦的方法并能在日常生活中應(yīng)用這些知識。教學重點與難點探究影響摩擦力大小的因素教學準備多媒體資料：1．2003年世錦賽雙人滑雪，趙宏博比賽錄象。2．某某磁懸浮列車圖片3．《身邊的科學》中“氣墊船”一部分學生實驗器材：木塊、長木板、砝碼、毛巾、棉布、彈簧測力計教學設(shè)計教師活動學生活動說明導入新課播放2003年世錦賽雙人滑冠軍申雪、趙宏博的比賽錄象片段。從錄象引入本課題。學生認真欣賞，興趣極高。同時思考老師提出的問題。教師可同時提出問題引入課題：世界雙人滑管家比賽結(jié)束停止用力后，將慢慢停下來，為什么？進行新課什么是滑動摩擦力。利用桌面上的木塊，讓學生在桌面上推動木塊運動，感受摩擦力的存在。并討論：摩擦力是怎樣產(chǎn)生的？教師和學生共同總結(jié)出滑動摩擦力的概念。探究影響摩擦力大小的因素。1．提出問題摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)呢？2．猜想讓學生踴躍猜想3．設(shè)計實驗根據(jù)學生的猜想，讓學生選擇桌面上的器材，設(shè)計實驗去驗證猜想的正誤。4．進行實驗讓學生從設(shè)計的實驗去進行驗證猜想，并把實驗數(shù)據(jù)記錄在表格中。5．分析與論證讓學生將實驗數(shù)據(jù)整理分析、歸納出結(jié)論摩擦力的大小與壓力的大小和接觸面的粗糙程度有關(guān)，同一接觸面時，壓力越大，摩擦力越大；在壓力一定時，接觸面越粗糙，摩擦力越大。6．評估與交流實驗設(shè)計中有沒有失誤之處？怎樣彌補不足？拉木塊運動是否勻速？彈簧測力計示數(shù)是否穩(wěn)定？怎樣進一步改進，減小誤差？三、增大摩擦和減小摩擦1．提出問題：同學們已經(jīng)成功探究了影響摩擦力大小的因素，那么有摩擦好不好呢？請同學們舉例說明自己的觀點。師生總結(jié)2．讓學生通過具體的事例說明生活和生產(chǎn)中，增大摩擦的方法。師生共同總結(jié)出增大有益摩擦的方法。3．讓學生通過具體的事例說明在生活生產(chǎn)中減小摩擦的方法。師生共同總結(jié)。課堂拓展1．投影某某的磁懸浮列車圖片。2．播放“氣墊船”VCD片。推動桌面上的木塊，感受摩擦力的存在。并積極提出自己的猜想，討論得出滑動摩擦力是怎樣產(chǎn)生的。學生根據(jù)問題積極猜想：與壓力的大小與接觸面的粗糙程度學生根據(jù)自己的猜想選擇對應(yīng)的實驗器材，驗證自己的猜想：驗證“摩擦力大小與壓力有關(guān)的器材”：長木板、棉布、毛巾、木塊、彈簧測力計。驗證“摩擦力大小與接觸面粗糙程度有關(guān)”的器材：長木板、棉布、毛巾、木塊、彈簧測力計。學生積極參與，分工合作，有的同學用彈簧測力計勻速拉木塊，有的同學記錄實驗數(shù)據(jù)。學生對數(shù)據(jù)進行整理、討論、分析、歸納、總結(jié)。學生對實驗數(shù)據(jù)進行評估，交流如何減小彈簧測力計讀數(shù)的誤差？讓學生通過具體的事例來闡明自己的觀點學生之間可以辯論。列舉事例來找出減小摩擦的方法。找出磁懸浮列車速度大的因素學生親自動手推動木塊，感受摩擦力的存在，激發(fā)求知欲和好奇心。教師將學生的所有猜想寫在黑板上。教師提出的問題讓學生猜想。教師將學生的所有猜想寫在黑板上，并肯定、表揚學生的勇氣。教師引導學生設(shè)計實驗，選擇相應(yīng)的實驗器材。注重培養(yǎng)學生整理數(shù)據(jù)分析問題、歸納結(jié)論的能力和勇于發(fā)表見解的意識。引導學生積極評估，養(yǎng)成科學探究和交流合作的好習慣。讓學生找出增大摩擦的方法。列舉事例時可以采用教材中的實例。可提供磁懸浮列車的一些資料。開拓知識面。測評與小結(jié)測試反饋。讓學生小結(jié)本節(jié)課的知識。讓學生談?wù)劚竟?jié)課的收獲。學生測評、小結(jié)、談?wù)劚竟?jié)課的收獲。布置作業(yè)教材P522。寫小作文――沒有摩擦的世界。板書設(shè)計第五節(jié)科學探究：摩擦力1、滑動摩擦力2、探究影響摩擦力大小的因素①壓力大小。②接觸面的粗糙程度。3、增大壓力用滾動摩擦代替滑動增大有益摩擦4、減小有害摩擦使接觸面粗糙使接觸面彼此地分開教學反思對于影響摩擦力大小的因素，本教案設(shè)計讓學生用探究的方法進行，讓學生進行猜想，設(shè)計實驗方案，對數(shù)據(jù)進行分析論證，評估交流等探究活動，讓學生從活動中初步體驗科學探究的過程，領(lǐng)會科學探究的方法。這種設(shè)計，不僅激發(fā)了學生學習物理的興趣，增加學生的求知欲，更培養(yǎng)了學生勇于探索的精神和嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。學生從被動接受知識型學習，轉(zhuǎn)化為積極主動地參與探究活動，從而獲取知識。另個，本教學設(shè)計充分利用多媒體設(shè)備來播放一些音像資料，充分地引起了學生的學習興趣，效果好。（三）參考資料1．滑動摩擦力產(chǎn)生的原因通常認為是接觸表面凹凸不平產(chǎn)生滑動摩擦，所以為了減小摩擦，總是使接觸面光滑些。但是，當物體表面研磨得相當平的時候，滑動摩擦反而增大很多，兩個接觸面像用膠水粘著似的更難滑動了。這是因為滑動摩擦產(chǎn)生的原因除表面粗糙外，還有物體表面層分子間引力的作用。當接觸面比較粗糙時，表面的隆起使物體間只有一些點互相接觸，分子間的距離很大，引力小到可以忽略不計。但當接觸面光滑到一定程度后，由于凸凹不平而產(chǎn)生的摩擦力變的很小，因接觸面積增大，大量分子間的距離縮短，使兩物體表面層分子間的引力變的很大，阻礙著表面的相對滑動。所以，使表面光滑而減小摩擦是有一定的限度的。當然，當表面還比較粗糙時，滑動摩擦力的大只跟壓力大小、表面的粗糙程度有關(guān)。而跟接觸面積的大?。◤暮暧^看的“接觸面積大小”）無關(guān)?？傊Σ廉a(chǎn)生的原因比較復雜，尚在研究中，目前還沒有完整的定論。2．滾動摩擦一物體在另一物體表面作無滑動得滾動或有滾動得趨勢時，由于兩物體在接觸部分受壓力發(fā)生形變而產(chǎn)生的對滾動的阻礙作用，叫“滾動摩擦”。滾動摩擦一般用阻力矩來量度，其力的大小與物體的性質(zhì)、表面的形狀以及滾動物體壓力有關(guān)，滾動摩擦實際上是一種阻礙滾動的力矩。當一個物體在粗糙的平面上滾動時，如果不在受動力或動力矩的作用，它的運動將會逐漸地慢下來，直到靜止，這個過程中，滾動的物體除了受到重力、彈力外，一般在接觸部分受到靜摩擦力。由于物體和平面接觸處發(fā)生形變，物體受重力作用而陷入支撐面，同時物體本身也受壓縮而形變（圖5-19）。當物體向前滾動時，接觸處前方的支撐面隆起，而使支撐面作用于物體滾動的合彈力的作用點從最低點向前移。正是這個彈力，相對于物體的質(zhì)心產(chǎn)生一個阻礙物體滾動的力矩，這就是滾動摩擦。對于初中生來說，他們還未掌握力矩的概念，就不要把滾動摩擦講成一種摩擦力，只能講滾動摩擦就是一個物體在另一個物體上滾動時所受到的對滾動的阻礙作用。圖5-19圖5-20圖5-19圖5-20一個物體沿著另一個物體表面有運動的趨勢時所產(chǎn)生的摩擦叫靜摩擦。這時兩物體之間不發(fā)生相對運動。但是有相對運動的趨勢。一個物體所受的摩擦力的方向總是跟這個物體的相對另一個物體運動趨勢的方向相反。生活、生產(chǎn)中存在大量的靜摩擦現(xiàn)象，我們能拿住物體，房屋能裝配起來并保持牢固，無不是靜摩擦起作用。下面再分析幾個實例：（1）皮帶傳動皮帶和皮帶輪的接觸面之間沒有相對運動，但是有相對運動的趨勢。假定主動輪在動力作用下逆時針方向轉(zhuǎn)動（圖5-20），皮帶上某點A相對于主動輪上和它表面來，運動趨勢是向上的，所以皮帶在這點所受的靜摩擦力F1的方向是向下的。皮帶上與主動輪接觸的其他各點，所受的靜摩擦力也可作類似分析。這樣，皮帶在靜摩擦力的作用下被主動輪所帶動。皮帶能夠帶動從動輪也是靠靜摩擦力。對于從動輪表面的某點B來說，它相對于和它接觸的皮帶表面的運動趨勢，與皮帶的運動方向相反，方向是向下的，所以它所受的靜摩擦力F2的方向是向上的。這樣，從動輪在靜摩擦力的作用下沿逆時針轉(zhuǎn)動。（2）車輛的驅(qū)動輪圖5-21車輪路面（或鐵軌）上滾動時，車輪上與路面接觸的那一點A(圖5-21)相對與路面的B點來說，在一瞬時時沒有相對運動的，車輪以車輪以A點作為順時轉(zhuǎn)動中心而轉(zhuǎn)動。隨著車輪的滾動，車輪與路面的接觸點不斷改變，即車輪在順勢轉(zhuǎn)動中心不斷改變，但是不論哪一點作瞬時轉(zhuǎn)動中心，它跟路面的接觸點這瞬間都沒有相對運動，所以車輪與路面之間的摩擦力是靜摩擦。設(shè)想沒有摩擦，車輪就會：“打滑”，在原地轉(zhuǎn)動。由于車輪上A點相對于路面B點是向后運動的，所以A點對B點的相對運動趨勢的方向向后，A點所受靜摩擦力的方向就是向前的。正是這個靜摩擦力形成了車輛的牽引力，使車輛向前運動。此外，車輪滾動時還受到滾動摩擦力，阻礙車輛運動。圖5-214．干摩擦與濕摩擦固體和固體之間的摩擦（包括滑動摩擦、滾動摩擦和靜摩擦）都屬于干摩擦，用加潤滑油的方法去減小摩擦其實質(zhì)是用濕摩擦去代替干摩擦。固體與液體，固體與氣體之間的摩擦叫濕摩擦。對于同一個物體來說，濕摩擦力顯力小于干摩擦力。而固體與氣體間的摩擦又小于固體與液體之間的摩擦力。在固體之間涂上一層潤滑油，就把干摩擦改變成了濕摩擦，使摩擦力大大減小。穿著冰鞋在冰面上溜冰，腳下的摩擦力會變得很小，那是因為冰刀壓在冰面上的時候，會使冰面上少量的冰在瞬間化成水，把冰刀和冰水之間的干摩擦變成濕摩擦。你如果穿上冰鞋在水磨石地面上溜滑，即使地面像冰那樣平坦、光滑，但是由于干摩擦也變不成濕摩擦，冰刀依然滑動不起來。第五章熟悉而陌生的力（學案）一、學習目標1．知道什么是滑動摩擦力。2．了解滑動摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)。3．知道增大和減小摩擦的方法。二、學習指導1．影響摩擦力的因素有哪些？請看課本圖5-26的實驗步驟。其中，（a）、（b）、（c）是保持_________不變，研究___________對摩擦力的影響。其中（c）、（d）是保持__________不變，____________研究____________對摩擦力的影響。你知道這種研究方法嗎？想想看，在前面學過的什么實驗中用過？2．增大和減小摩擦的方法請看課本圖5-27，你能否找到增大摩擦的方法？看圖5-28，它們是減小摩擦的實例，用的什么方法？你認為摩擦力是有益的還是有害的？增大有益摩擦的方法：（1）增大壓力（2）增加接觸面的粗糙程度（3）滑動代替滾動減小有害摩擦的方法：（1）減小壓力（2）減小接觸面的粗糙程度（3）用滾動代替滑動（4）在互相接觸的摩擦面之間加潤滑油形成一層油膜，或加壓縮氣體形成一層氣墊（5）使相互接觸物體彼此離開（磁懸浮列車）三、釋疑解難1．問：在探究滑動摩擦力和哪些因素有關(guān)的實驗中，為什么要用彈簧測力計水平拉著木塊勻速滑動？答：滑動摩擦力的大小無法直接測出，當用彈簧測力計水平拉著木塊勻速滑動時，彈簧測力計示數(shù)的大小就反映了滑動摩擦力的大小。2．問：在測定滑動摩擦力大小時，彈簧測力計勻速拉動的速度大小對測定的滑動摩擦力的大小是否有影響？答：在測定滑動摩擦力大小時，只有用彈簧測力計水平拉著物體勻速滑動，彈簧測力計示數(shù)的大小才等于滑動摩擦力的大小?；瑒幽Σ亮Φ拇笮∨c速度的大小無關(guān)，只要是勻速即可。3．問：滑動摩擦力究竟與哪些因素有關(guān)？答：摩擦產(chǎn)生的原因比較復雜，當物體接觸面比較粗糙時，滑動摩擦力的大小只跟壓力大小，接觸面的粗糙程度有關(guān)，而跟接觸面的大小（從宏觀看的接觸面的大?。┑纫蛩責o關(guān)。但當接觸面光滑到一定程度后，影響滑動摩擦力的因素會發(fā)生變化。同學們?nèi)绻信d趣，可上網(wǎng)查閱相關(guān)資料。4．問：摩擦除了滑動摩擦外，還有靜摩擦和滾動摩擦。用力推地面上的物體，用的力小了，推不動它，就是由于地面對它的靜摩擦力阻礙它發(fā)生相對運動的緣故。像這種兩個互相接觸的物體，當它們要發(fā)生相對運動時，在接觸面上產(chǎn)生的阻礙相對運動的力，就叫做靜摩擦力。自行車在公路上行駛時，前輪在地面上滾動，車輪會受到地面的摩擦，這種摩擦叫滾動摩擦，它比滑動摩擦小的多，因此，人們?yōu)榱藴p小摩擦時，常用滾動摩擦代替滑動摩擦。5．問：自行車剎車是怎樣工作的？答：自行車要剎車時，用手緊握剎車把手，固定在車架上的橡皮就會壓緊車輪，對車輪產(chǎn)生摩擦力的作用，使車輪逐漸停止轉(zhuǎn)動。四、自我檢測1．在泥濘的道路上空手行走往往比挑適量的擔子行走滑得厲害些，這是由于挑擔后對地面____________增大，從而___________也增大的緣故。2．關(guān)于摩擦，以下說法中正確的是（