初中物理《探究滑動摩擦力的大小》教學設計
初中物理《探究滑動摩擦力的大小》教學設計
1、教學目標：
知識與技能
⑴知道一個物體在另一個物體表面上滑動和滾動時，都會產生摩擦。
⑵知道影響滑動摩擦力大小的因素。知道增大和減小摩擦的方法，了解摩擦在現實生活中的應用。
過程與方法
⑶通過觀察和實驗，感知摩擦的存在。
⑷經歷探究“影響滑動摩擦力大小的因素”的過程，領悟其中的科學方法。
情感態度與價值觀
⑸通過對摩擦的利弊分析，使學生對事物的兩重性有具體的認識，有助于確立正確的世界觀。
2、教材說明
本節主要內容有：認識生活中的摩擦，探究滑動摩擦力的大小，了解增大摩擦與減小摩擦的方法。
摩擦是一種常見的現象，與人們的生活息息相關，摩擦力也是我們最常見的力之一。滑動摩擦力既是本章的重點，又是以后學習牛頓運動定律、力和運動的關系、力的平衡等知識的基礎。本節課通過實驗探究影響滑動摩擦力大小的因素，可進一步培養學生科學探究的能力。
本節的編寫思路是：教材首先展示5幅彩圖，指出這些現象都跟摩擦有關，引出滑動摩擦、滾動摩擦、滑動摩擦力的概念。然后通過生活中的兩個現象，提出要探究的問題：滑動摩擦力的大小跟哪些因素有關呢？激發學生探究的興趣。緊接著安排學生進行實驗探究，讓學生經歷較為完整的科學探究過程。然后教材通過“信息瀏覽”欄目，介紹了“摩擦定律”和“滾動摩擦”的有關知識，目的是拓寬學生的知識面。最后教材又指出，摩擦與人們的生活聯系密切，在生活中有些摩擦是有益的，有些是有害的。讓學生通過觀察和討論，指出在一些生活事例中，哪些地方是為了增大摩擦，哪些地方是為了減小摩擦，并總結出增大摩擦和減小摩擦的方法。
與傳統教材相比，該節教材的編寫更加注重教給學生科學探究的方法，培養學生自主探究的能力。如“探究滑動摩擦力的大小”，教材先結合生活中的兩個現象，創設問題情景，引發學生提出要探究的問題；再讓學生用手掌在桌面上摩擦，體驗滑動摩擦力的大小，為猜想滑動摩擦力的大小跟哪些因素有關提供依據。“制定計劃”、“設計實驗與收集證據”兩個環節，教材并沒把現成的方案和具體的實驗步驟詳盡地寫出來，而是指引思路，通過“金鑰匙”教給方法，利用簡捷明了的圖片提示實驗方法步驟，通過“想一想”引導學生解決實驗中需要解決的問題。科學探究的教學內容采用這種方法編寫，既給學生留出思維的空間，又不會使學生茫然無措，有利于引領學生自主探究。
本節教學重點：探究滑動摩擦力的大小跟哪些因素有關的實驗，能很好地培養學生的探究能力、創新精神、協作意識，使學生領悟其中的科學方法，增強學生對科學實驗的興趣，所以探究滑動摩擦力的大小跟哪些因素有關是本節教學的重點。
本節教學難點：滑動摩擦力的定義學生不容易理解，是本節教學的難點。
3、教學建議
生活中的摩擦
本節課可以從日常生活中常見的摩擦現象引入。例如先向學生提問：自行車在水平道路上行進時，如果不蹬腳踏板，無論路面多么光滑，總會慢慢停下來，為什么？滑旱冰的運動員穿的溜冰鞋的鞋底為什么裝有小輪子？飲料瓶的瓶蓋上為什么常刻有一些豎條紋？為什么沾油的手很難將杯子拿起……或播放一段滑雪、滑冰、汽車在泥地里打滑的錄像，然后提出相應的問題，引入新課。
也可以用新奇的小實驗引入，提高學生的興趣。教師出示一只氣球和一只燒杯，問學生：你們能利用這只氣球將這只燒杯提起來嗎？學生可能想不出辦法，教師演示：把氣球放在燒杯中，用嘴將氣球吹起，使氣球與燒杯內壁緊密接觸，向上提氣球時，就把燒杯提起來了。也可演示“筷子提米”的實驗：在玻璃杯里裝入大半杯大米，把筷子插在中間，往大米上加少許水，等一段時間，拿起筷子就可以把裝米的玻璃杯提起來（這個實驗需要的時間較長，可以上節課拿來演示加米、加水，下節課再展示提起筷子就可以把米和杯子提起。本實驗出乎學生預料，對于激發學生興趣，具有較好效果）。
還可以通過小游戲引入。挑選兩名同學，一名力氣大的男生和一名力氣一般的女生，進行拔河比賽；讓男生穿上旱冰鞋，再與女生進行拔河比賽，結果男生“輸”了。或利用一根不銹鋼棒（棒的一端事先涂上了潤滑油）進行拔河比賽。請學生分析其中的原因。
教師要引導學生再舉出生活中與摩擦有關的其他事例，相互交流和討論，體驗摩擦與生活密切相關，并由此提出滑動摩擦和滾動摩擦的概念。建議不要在此補充靜摩擦的概念，以免增大學生學習的難度。關于滑動摩擦力定義中“相對運動”的含義，學生不容易理解，可引導學生做一做下面的實驗：用毛刷在木板上滑動，觀察刷毛彎曲的方向；毛刷不動，抽動木板，觀察刷毛彎曲的方向。討論上述兩種情況下，毛刷相對木板的運動方向各是怎樣的？毛刷受到的滑動摩擦力方向各是怎樣的？摩擦力對毛刷相對木板的運動各起什么作用？通過上述實驗和討論，學生對“滑動摩擦力阻礙物體的相對運動”就容易理解了。
探究滑動摩擦力的大小
這部分教材是本節的核心內容。教學時教師應把學習的主動權放給學生，讓學生經歷科學探究的過程，體驗探究的樂趣和成功的喜悅；教師起引導和組織作用。
（1）提出問題
建議先通過幾個活動讓學生感受摩擦力的大小，再引導學生提出問題和猜想。例如可讓學生進行以下活動：把手放在桌面上，輕壓桌面，拖動，手用力壓桌面，再拖動；用鉛筆在紙上寫字，再在玻璃上寫字。讓學生談談：有什么發現？能提出什么問題？也可按教材中的問題情景，引導學生提出問題：滑動摩擦力的大小跟哪些因素有關？
還可采用下面的方法引導學生提出問題：
先放一段錄像，展現生活中與摩擦力大小有關的一些場景：①人在冰上打滑，一匹騾子在冰面上打滑；②汽車在冰面上打滑，加上防滑鏈后不打滑；③汽車陷入泥坑中，車輪打滑，加上草墊后順利通過；④抓魚時不用力，魚會滑脫，用力可以抓住；⑤傳送帶松了不能正常運轉，張緊皮帶后正常工作。
看完錄像后教師啟發學生思考：根據這些現象，同學們有什么發現，什么疑問？此時大部分學生提出的問題往往只能對觀察到的現象加個“為什么”。如“人為什么在冰面上易打滑，而在地面上不打滑？”學生提出這類問題后，教師繼續引導：“我們提出的這些問題都與什么有關？”學生回答得出“都與摩擦力的大小有關”。教師再追問：“對于摩擦力的大小，你還想知道什么？還能提出什么問題？”至此學生就能水到渠成地提出較為深刻、具有研究價值的問題。
（2）猜想與假設
學生根據實驗的感受和已有的知識、經驗，通過思考，可能會有這樣的猜想：滑動摩擦力大小跟壓力有關，跟物體的粗糙程度有關，跟物體運動的快慢有關，跟物體接觸面積的大小有關，跟物體的重力有關等。既要對學生大膽的猜想給予鼓勵，又要注意引導學生進行科學的猜想，讓學生說出猜想的依據。然后，師生共同對這些猜想進行分析、歸納，最后可合并為四個因素：滑動摩擦力的大小跟壓力、接觸面的粗糙程度、接觸面積、運動速度有關。這樣就可以有針對性地設計實驗和收集證據了。
（3）制定計劃與設計實驗
可以先讓學生交流和討論制定出實驗方案，教師可提醒學生注意影響滑動摩擦力大小的因素不止一個，應該采用怎樣的方法來研究呢？在實驗中如何控制這些變量？滑動摩擦力的大小如何測量？如何才能準確讀數？并且要求學生設計出記錄數據的表格。
通過學生的思考、交流和討論，老師的點撥，學生大都能制定出正確的探究計劃，然后讓學生介紹自己的方案，并且讓全體學生對該方案進行評估、糾錯、補充、完善。
除教材中的實驗方法外，鼓勵學生創造性地設計實驗。如：可用大玻璃瓶代替木塊，用細繩牽引玻璃瓶在木板表面上滑動，在研究摩擦力和壓力的關系時，可以通過改變加水的多少來改變壓力的大小；還可以通過瓶底朝下和瓶口朝下改變接觸面積的大小，研究摩擦力和接觸面積的關系；還可以讓瓶子滾動來研究滾動摩擦等等。
（4）進行實驗與收集證據
建議學生每2－4人為一組，因課堂時間有限，每個小組可選擇三個問題進行探究，必選問題：研究滑動摩擦力的大小與壓力大小和表面粗糙程度的關系；自選問題：其他幾個猜想任選其一進行實驗。鑒于學生的認知水平，在實驗中，要給學生做如下具體指導：
①勻速拉木塊運動時，拉動木塊所用的力與木塊受到的摩擦力大小相等，因此用彈簧測力計測出摩擦力的大小，就等于拉力的大小。
②使木塊在木板上做勻速直線運動的關鍵是拉力要均勻，眼睛注視彈簧測力計的指針，在指針不顫動時讀數。
③由于彈簧測力計本身受到重力的作用，為了保證拉力在水平方向上，牽引木塊時，可握住彈簧測力計的外殼，而不是只拉住吊環。
④實驗過程中，指導學生正確使用彈簧測力計并正確讀數，如實記錄實驗數據。
為方便操作和減小實驗的誤差，也可以采用圖6-17所示的方法進行實驗：將木板放在水平桌面上，將彈簧測力計的提環固定，彈簧測力計的掛鉤水平地拉住木塊，向左水平抽動木板，使木板在木塊下面勻速滑動。在這個方案中，由于彈簧測力計是靜止的，更容易讀準示數。
（5）分析與論證
實驗結束后，指導學生對實驗現象和數據進行分析，對實驗結果進行解釋和描述。小組之間互相交流、分類整理，得出結論。
實驗結論：滑動摩擦力的大小跟物體間接觸表面的粗糙程度以及壓力的大小有關。在壓力一定的情況下，接觸表面越光滑，滑動摩擦力越小；在接觸表面粗糙程度相同的情況下，壓力越大，滑動摩擦力越大。
同時鼓勵有興趣的同學，在課后可繼續探究滑動摩擦力是否與其他因素有關。
（6）收獲與反思
在課堂教學中，教師不僅要關注學生學習的結果，還要重視學生的學習過程。實驗結束后，可以詢問學生：在探究的過程中，你有什么收獲？還有什么問題無法解決？
這里的“收獲”不僅指學到了什么知識，而且指學生在學習過程中領悟到了哪些方法、有哪些情感體驗，如學生體驗到成功的喜悅及與同伴合作的快樂，即使是失敗了，學生也會積累一些經驗和教訓，并且失敗后會反思，會進行再實踐、再驗證，這也是他們的收獲。
“信息瀏覽”中關于“在相同壓力情況下，滾動摩擦比滑動摩擦小得多”，可以通過小實驗來驗證：把帶輪的小車車輪向下放在水平桌面上，用彈簧測力計拉著小車做勻速直線運動，讀出彈簧測力計的示數；再將小車倒置在水平桌面上，用彈簧測力計拉著小車做勻速直線運動，讀出彈簧測力計的示數；比較兩次彈簧測力計的示數可得出結論。或將一木塊放在水平桌面上，用彈簧測力計拉著它做勻速直線運動，讀出彈簧測力計的示數；在木塊下放幾根圓柱形的鉛筆，用彈簧測力計拉著木塊做勻速直線運動，讀出彈簧測力計的示數；比較兩次彈簧測力計的示數得出結論。
增大摩擦與減小摩擦的方法
可以先問學生：摩擦對我們的生活是有益的還是有害的？讓學生自由辯論，然后師生共同總結，指出摩擦有時是有益的，有時是有害的，認識到摩擦跟其他許多事物一樣，對我們的生活同樣具有兩面性，應該研究增大摩擦和減小摩擦的方法。然后讓學生根據所學知識總結出增大和減小摩擦的方法，并引導學生列舉生活中的事例，分析它們是如何增大和減小摩擦的，在減小摩擦的事例中，學生會提出加潤滑劑和用滾動代替滑動（如滾珠軸承）等方法。
接著讓學生閱讀課文，并回答課文中的問題。
學生根據探究所得到的影響滑動摩擦力大小的因素和滾動摩擦比滑動摩擦小得多的生活經驗，結合自己熟悉的生活事例分析，不難得出：增大有益摩擦的方法有增加接觸面的粗糙程度、增大物體間的壓力和用滑動代替滾動（如汽車急剎車）；減小有害摩擦的方法有加潤滑劑、減小壓力和用滾動代替滑動（如滾珠軸承）。
教學中應引導學生多列舉生活中的事例，分析它們是如何增大和減小摩擦的。這樣不僅可以更好地幫助學生了解物理知識，而且可以使學生充分認識到物理與生活的緊密聯系。還可以推來一輛自行車，讓學生觀察思考：哪些部位需要增大摩擦？哪些部位需要減小摩擦？分別采用什么方法實現的？
還可以介紹另一種減小摩擦的方法，使兩個互相接觸的摩擦面彼此離開。例如氣墊船就是利用氣墊來減小摩擦的；磁懸浮列車通過強磁場把列車從軌道上微微托起，使摩擦力大大減小（最好能用多媒體播放有關視頻資料）。
4．教學評價
●課堂測評
1．在光滑的冰面上，空手行走往往比挑擔子行走的人更容易打滑，這是由于挑擔后對冰面的 增大，從而使 增大的緣故。
2．下列各種摩擦中，屬于有害摩擦的是 ，屬于有益摩擦的是 （填序號）。
(1)機器運轉時，各部件之間的摩擦；
(2)拔河比賽時，手與繩子之間的摩擦；
(3)自行車行進時，后輪胎與地面間的摩擦；
(4)吃飯時，筷子與食物之間的摩擦。
3．下列現象中可以減小摩擦的是 （ ）
A．拔河時用力握住繩子
B．旅行箱的下面安裝小輪子
C．鋼筆帽擰得太緊不易打開，要把筆帽擰開，往往在手與鋼筆之間墊一塊毛巾
D．為了把桌面上的污漬擦干凈，常常用較大的力壓抹布
4．下列事例中，通過改變壓力的大小來改變摩擦的是（ ）
A.陷在泥濘中的汽車，車輪打滑時，常在車輪下鋪一些碎石或稻草
B.往生銹的鎖里滴一些油便于開鎖
C.自行車緊急剎車時，要用力捏緊車閘使自行車盡快停下
D.高低杠運動員上杠前，在手上涂鎂粉
5．人力三輪車是日常生活中常用的交通工具，請回答下列問題：
⑴三輪車輪胎上的花紋有什么作用？
⑵三輪車的哪些部位需要減小摩擦？請列舉兩例，并說明分別采用什么措施來減小摩擦。
⑶用三輪車拉貨時，若拉不動，常常卸下一些貨物，這樣做的道理是什么？
6．某小組正在探究“滑動摩擦力的大小與接觸面積、接觸面濕度是否有關”。他們選擇了一塊各側面粗糙程度相同并帶有掛鉤的長方體物塊作為研究對象。
⑴該實驗所用到的測量工具是____ ______。
序號 接觸面積S 接觸面的干濕程度 摩擦力f/N
1 小 干 0.5
2 中 干 0.5
3 大 干 0.5
4 大 較濕 0.6
5 大 濕 0.8
⑵上表是實驗記錄的數據，通過分析表中序號為__________的實驗記錄，可得到的初步結論是：滑動摩擦力的大小與_____________無關；表中序號為3、4、5的實驗記錄，則可說明滑動摩擦力的大小與_____________有關。
7．小明在探究滑動摩擦力的大小與哪些因素有關的實驗中，實驗過程如圖6-18所示。
（1）比較_______兩圖，說明滑動摩擦力的大小與壓力的大小有關；比較____ __兩圖，說明滑動摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度有關。
（2）在此基礎上，小明猜想：滑動摩擦力的大小可能與物體運動的速度有關。請你利用圖中已有器材驗證小明的猜想，寫出你的做法。
【參考答案】
1．壓力 摩擦(力) 2．(1) (2)(3)(4) 3．B 4．C
5．⑴增大摩擦 ⑵在軸承內加鋼珠，以滾動代替滑動減小摩擦；在軸承內加潤滑油，使接觸面隔開從而減小摩擦。 ⑶減小三輪車對地面的壓力，從而減小摩擦力。
6．（1）彈簧測力計 （2）1、2、3 接觸面積的大小 接觸面的干濕程度
7 ．（1）甲、乙 甲、丙 （2）利用甲（或乙或丙）圖的器材，用彈簧測力計分別以不同的速度勻速拉動木塊；觀察測力計的示數是否相同，從而得出結論。
●“自我評價與作業”指導
1．略
2．（1）滑動摩擦 （2）滾動摩擦 （3）滑動摩擦
3．自行車外胎制有凹凸不平的花紋，這是為了增大摩擦。剎車時，通過增大剎車閘片與車輪之間的壓力來增大摩擦。轉動軸承采用滾珠和加潤滑油的方法來減小摩擦。
4．新球鞋的鞋底凹凸不平更明顯，能增加接觸面的粗糙程度，從而增大鞋底與地面的摩擦。地面上有很多沙子，拔河時鞋底下的沙粒滾動，由于滾動摩擦較小，所以容易打滑。地面太平滑，鞋底與地面間的摩擦較小，也容易打滑。
5．（1）將鐵塊放在木塊上，用彈簧測力計水平勻速拉動木塊，記下測力計示數F1；（2）將木塊放在鐵塊上，用彈簧測力計水平勻速拉動鐵塊，記下測力計示數F2.。
（3）若F1＞F2，則說明木塊下表面更粗糙；若F1＝F2，則說明木塊和鐵塊下表面粗糙程度相同；若F1＜F2，則說明鐵塊下表面更粗糙。
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