“摩擦力”一节的课前准备及教学构思

“摩擦力”一节的课前准备及教学构思 一、课前准备 【教材分析】 “摩擦力”一课是高一《物理》第一章第四节内容，该节知识是本章教学的重点，同时也是教学的难点，它不但是力学的基础，也是组成整个高中物理知识的一块“基石”，所以对这节内容的教学必须引起高度的重视，要把它放在一个较高的教学层面上来对待。由于摩擦力问题的复杂性，且在具体问题中又表现出“动中有静，静中有动”，尤其静摩擦在许多情形下似乎又是“若有若无，方向不定”，因此，对于初学者来说真是扑朔迷离，不易理解。也正是由于教材内容的上述特点，本节课又易于激起学生的求知欲，易于培养学生的辩证观点，易于锤炼学生的物理素质。要充分用好该节教材内容，深入挖掘知识间的有机联系，对学生开展针对性的思维训练，进而提高学生应用物理知识解决实际问题的能力和创新思维能力。 本节课中的主要知识点有：相互接触的物体间有相对运动趋势或发生相对运动时，在接触面处产生的阻碍物体间相对运动的力，叫做摩擦力。由定义出发，摩擦力又可具体分为静摩擦力和滑动摩擦力。（1）静摩擦力：物体受到的静摩擦力随其它的外力或运动状态的变化而变化，大小可在零与fmax之间变化，方向亦可变化、一般需根据物体的运动状态，由物体的平衡条件或牛顿运动定律来计算它的大小。虽然静摩擦力的方向与物体间相对运动趋势的方向相反。但有时由于物体的相对运动趋势难以判断，所以它的方向往往也需由物体平衡条件或牛顿运动定律等来确定。（2）滑动摩擦力：大小为f＝μN，方向与物体间相对运动的方向相反。一般情况下，相对于静摩擦力来说，滑动摩擦力还是比较容易确定的，它像一个恒力似的，但有时滑动摩擦力在问题中亦是一个变化的力，其大小与方向均可改变。这两种摩擦之间也没有绝对的界限，在一定的条件下，这两种摩擦也可以相互转换。 【学生情况】 学生在初二时已学过有关摩擦力的初步知识，并且初中把摩擦力详尽地分成了静摩擦、滑动摩擦、滚动摩擦三种形式，同时，在初中阶段学生也较为完整地学习了二力平衡的知识，初步学习了在同一直线上力的合成的知识，进入高一以来，又学习了力、重力、弹力等三节知识内容，其数学知识在物理方面的应用能力也随着各科的学习而有所提高，尤其是前一节弹力的知识，与本节摩擦力的知识是有很多相似之处的：首先，它们都是被动力，在求解时，其大小和方向往往要由其它力的大小及方向来确定；其次，它们均为接触力，物体间必须相互接触才能发生此类相互作用。当然，关键的是它们之间是有很大的区别：首先，力的性质不同；其次，弹力是法向力，摩擦力是切向力；物体与物体接触之处，有弹力未必有摩擦力，但有摩擦力时则必有弹力存在，等等。这些不同之处也正是要认真学习的。在教学中，要注意复习旧知识，做到恰当而有益的迁移，但同时又要让学生正确牢固地树立新概念，严防头脑中已有的相关知识、概念的“负迁移”，使学生对该部分知识和技能达到顺利的“内化”，同样，教学重心不宜提得过高，应关注学生的“知识最近发展区”，调整教学内容、步骤和设计教学方法，力争使学生“奋力一跃”后，便可达到学习目标要求，让学生切实尝到经努力后“成功”所带来的喜悦。 【教具准备】 教师做演示静摩擦力用的教具有：毛刷、滑块、弹簧秤、毛巾等；教师做演示滑动摩擦力用的教具有：滑块、厚白纸、定滑轮、弹簧秤、细线等。学生每两人一组随堂实验用的教具有：小木板、滑块、简易测力计、重物、细绳等。为使学生便于观察教师的演示实验，还需使用大屏幕实物投影仪，此外，为了演示静摩擦与滑动摩擦相互间的转换，还需利用多媒体以及相应课件，以强烈的动画效果给学生留下深刻的印象，为学生提供足够的想象和思维空间，因而要认真完成课件的设计和制作。 【教法选用】 课堂中应多使用观察法、实验法等直观教学手段，以激起学生的学习兴趣。整个教学过程及其各部分的过渡、衔接，均应采取启发式的教学，做到恰当铺垫，适时点拨，以确保学生的主体地位得到切实维护，必要的讲授、讲解都要紧紧围绕这一宗旨而适可而止。课堂内在引导学生做实验或根据情景思考问题时，教师要主动巡视，巡视时要重视对个别学生的学法指导，以求全体学生在各自原有的水平上都得到提高和发展。 【解法指导】 习题练习也是学习物理的一个重要环节，因而，教学中也要注意对学生进行习题训练的具体解法的指导，处理本节习题的常用方法有下述几种： （1）假设法，即假设接触面光滑，看物体是否会发生相对运动，若发生相对运动，则说明物体原来的静止是有运动趋势的“静止”，且假设接触面光滑后物体发生的相对运动方向，即为原来相对运动趋势的方向，从而确定静摩擦力的方向。 例1　如图1所示，物体A、B在力F的作用下，一起以相同速度沿F的方向匀速运动，则物体A所受摩擦力的方向为（　　） A．甲、乙两图中物体A均受摩擦力作用，方向均与F相同 B．甲、乙两图中物体A均受摩擦力作用，方向均与F相反 C．甲、乙两图中物体A均不受摩擦力作用 D．甲图中物体A不受摩擦力作用，乙图中物体A受摩擦力作用，方向和F相同 解析　甲图中，假设物体A不受摩擦力，由于物体A和B均保持匀速直线运动状态，物体A与B无相对运动，故假设成立，所以物体A不受静摩擦力作用；乙图中，假设物体A也不受摩擦力，则物体A沿斜面向上做减速运动，即相对物体B有沿斜面向下的运动，而题设中物体A是随物体B一起做匀速运动的，显然，假设与题意不符，假设不成立，所以物体A受到物体B对它沿F方向的静摩擦力的作用。 （2）规律法，根据物体所处的运动状态，应用力学规律判定。由于学生受所学知识的限制，规律的应用只能选用初中所学的二力平衡的情况。具体的解题步骤是：先假设出物体受摩擦力的方向，再对物体进行全面的受力分析，然后使用物体的平衡条件列方程求解，最后根据对所得结果的讨论，若解得摩擦力大小为零，说明物体不受这一假设的力；若解得摩擦力的结果为负值，说明物体受摩擦力作用，但作用力的方向与假设的方向相反。 例2　如图2所示的是一锁拿物体的装置示意图，中间为两块表面情况完全相同的正方体物块，若每块物体重均为G，试求图中物块1的左、右两侧面受到的摩擦力的大小？ 解析　对物块1、2整体作受力分析，设物块1左侧受到的静摩擦力方向向上，大小为f，由题设知物块2右侧受到的静摩擦力方向向上，大小亦为f，根据整体的受力平衡条件得 f+f＝G+G，则f＝G。 再对物块1单独作受力分析，设物块1右侧受到的静摩擦力方向也向上，大小为f，根据物块1受力平衡条件得：f+f=G，又f=G，所以f=0，即物块1、物块2之间无静摩擦力作用。 （3）概念分析法，滑动摩擦力阻碍的是物体间的相对运动，并不是总是阻碍物体的运动。在有些情况下，它也可能是使物体运动的动力。 例3　如图3所示，在以速度v运行的水平传送带上放一初速度为零的工件C，在工件C未达到与传送带速度相等前，试问：皮带对工件C的摩擦力方向如何？对工件C来说，该滑动摩擦力是动力还是阻力？ 解析　开始时工件C静止，由于皮带向右运动，则可看成工件C相对于传送带向左滑动，工件C必定要受滑动摩擦力作用，在此力作用下，工件C相对地面仍向右运动，但运动的速度小于v，所以工件工件C受到滑动摩擦力的方向与其运动的方向是一致的，对工件C来说，滑动摩擦力是动力，而不是阻力。 二、教学构思 1．激发学习兴趣 在课堂上，可穿插如下几个演示实验： 实验1　如图4所示，在长木板上放一块毛巾，先把一把毛刷带毛的一侧轻放在毛巾上，再把带有钩子的长方体滑块放到刷子上，用弹簧秤通过钩子沿水平方向逐渐用力拉滑块（力不要过大，防止滑块与毛刷分离），在毛刷与滑块还没有一起运动之前，观察与毛巾接触的刷毛的形变情况，就能详尽研究静摩擦力的方向以及了解静摩擦力的大小随外力大小的变化而变化等情况。 实验2　为更好地演示滑动摩擦力的大小与各因素的关系，改进传统的用弹簧秤直接拉物块的做法：如图5所示，把定滑轮固定在水平台面右端的竖直墙壁或挡板上，弹簧秤通过细绳与滑块相连接，粗糙的厚白纸放在滑块与水平台面之间，抓住厚白纸的左端向左水平匀速拉动，此时，弹簧秤的读数恒定；用毛巾换下厚白纸，重复上述实验步骤；保持滑块与接触面的情况不变，在滑块上面放一重物，再做一次对比实验。此组演示实验能较好地说明滑动摩擦力的有关问题。改进后的实验有下述优点：1弹簧秤上的示数易于观察，避免了直接拉动滑块时弹簧秤示数的不稳定性。2相对台面静止的滑块，滑块受到的是白纸对它的滑动摩擦力，这样能使学生较为完整地掌握滑动摩擦力的概念。 另外，课堂中宜采取边实验边教学的方法，给学生每两人一组准备好随堂实验器材，在教学提纲和教师的引导下，学生自觉地去开展带有研究性的学习。 这样做必定会引起学生的好奇心，激起学生的求知欲。教师再告诉学生，有关这些现象的原理都是我们要学习的内容，使学生对学习该课产生浓厚的兴趣。此外还可利用实物投影、电脑多媒体课件等现代化教学手段，将丰富多彩的摩擦现象，生动地展现在每个学生的面前，使学生便于观察，利于思考，把形象思维与逻辑思维结合起来，帮助学生由具体形象思维顺利向抽象逻辑思维发展。 2．培养学习动机 课堂教学中，教师要关爱学生，对学生的学习要满怀期望，并使学生感受到这份“关爱”，学生必会树立起学习信心，激发出强烈的求知欲，这必将激励学生明确学习目标，产生愉悦的学习热情，增强学习的内驱力，使学生的兴趣较快地转化为学习物理的志趣，良好的学习动机易于形成。 3．贯彻启发原则 课堂教学中，步步深入地引导学生自觉地向知识的更高层次攀登，要贯彻教学的启发性原则，可通过设疑、激疑、点拨、引导、拓展等手段促使学生层层深入地进行学习。课堂提问的难度要化深为浅，或设计出“台阶式”的问题系列，使各个层次的学生都有所思索，有所提高。比如，在引入摩擦力概念时，可通过学生比较熟悉的重力、弹力作为切入点，讲清静摩擦力和滑动摩擦力的区别，再由对静摩擦力的大小及方向问题的学习、研究过渡到滑动摩擦等有关问题的学习。在学生对这部分内容有了感性认识后，再通过例题、巩固练习等形式使学生深入地对摩擦的知识理解、掌握和应用，上升到理性认识水平上。教学过程中要循循善诱，使每个学生都有所得，不搞“一步到位”，一开始就“难倒”一批学生，这样做往往“欲速则不达”。 4．重视主体地位 心理学认为，知识、技能的掌握，思想、观念的形成，都是在主体的积极参与中完成的。学生学习一个新问题时，不论是按照“层次扩散”，还是按照“激活扩散”模式，都要通过主体的努力，才能将所学的知识纳入已有的认知结构或改造原有的认知结构，达到新知的内化。在教与学双边活动中，是学生从“学会”到“会学”的催化剂，对终身学习已成潮流的当今世界更具有不言而喻的重要性。应试教育选择适合教育的学生，素质教育选择适合学生的教育，前者压抑学生的主体意识，后者高扬学生的主体精神。总之，在教学中，教师不仅要对教材认真分析，而且还要根据学生的具体情况，采用适当的教学方法，这样才能教学相长，提高教学效率。