利用多媒体信息技术导学《静摩擦力》

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利用多媒体信息技术导学《静摩擦力》
摘要：摩擦力是力学中三种重要性质的力之一，也是学生学习过程中感到最困难的一种力。本节教材从生活中的摩擦现象引入，以探究静摩擦力与哪些因素有关为主线，安排了学生猜想、设计实验、实验探究、合作交流等教学过程。让学生经历探讨静摩擦力与压力、接触面粗糙程度关系的过程，深入地理解静摩擦力的产生条件、大小和方向，为以后能对物体进行正确的受力分析奠定基础，也很好地体现了新教材让学生在体验知识的形成、发展过程中，主动获取知识的精神。
关键词：静摩擦力 导学案 信息技术
正文
【教材分析】
摩擦力是力学中三种重要性质的力之一，也是学生学习过程中感到最困难的一种力，高中物理力学问题的难点在于受力分析，受力分析的难点在于摩擦力的分析，是高中阶段物理学习必须跨越的的一道门槛。正确认识摩擦力对后面知识的学习有着至关重要的作用。在静摩擦力这节课中，难点在于否存在静摩擦力及静摩擦力方向的判断。本节教材从生活中的摩擦现象引入，以探究静摩擦力与哪些因素有关为主线，安排了学生猜想、设计实验、实验探究、合作交流等教学过程，让学生经历探讨静摩擦力与压力、接触面粗糙程度关系的过程。很好地体现了新教材让学生在体验知识的形成、发展过程中，主动获取知识的精神。
通过本节的学习将更加深入地理解静摩擦力的产生条件、大小和方向，为以后能对物体进行正确的受力分析奠定基础。
【学情分析】
学生在初中已经初步学习了有关摩擦力的知识，已初步认识了摩擦力的分类，以及影响摩擦力大小的因素，增大和减小摩擦的方法等。但这些认识是定性的，较为模糊的。这节教材的内容与学生的生活实际及生产实际联系又十分密切，学生有一定的感性认识，生活中的实例比较丰富。因此，一些看法和认识已在学生的脑海中留下深刻的印象。本节教学中必须纠正留在学生脑海中的错误认识，通过探究实验和科学的推理，深刻理解静摩擦力产生的条件，影响静摩擦力的大小的因素，静摩擦力的方向。从具体形象的思维上升到抽象的逻辑思维，从定性分析上升到定量计算。尤其是静摩擦力产生的条件中相对运动趋势和相对运动趋势方向的判断是学生学习的难点，从初中到高中这一步跨的比较大，因此一定要让学生经历实验的设计、探究的过程，充分体验知识的形成过程，来减缓学习的坡度，顺利越过这道力学学习的门槛。这对增强学生学习物理的自信心，消除学习物理的畏难情绪有很大的帮助。
【导学过程】
一、学习目标：
1、知道什么是静摩擦力、最大静摩擦力
2、能计算静摩擦力的大小并会判断其方向
3、通过静摩擦力的探究过程，培养学生科学的思想方法
二、重点、难点：
1、是否存在静摩擦力及静摩擦力方向的判断
2、静摩擦力产生的条件和大小的计算
三、说明及学习指导：
1、导学案提前发放（无答案版本），课前独立完成本导学案的“知识要点”和“基础自测题”。
2、课堂中完成导与学，课后完成练习题
3、教具准备：碗（两个）、玻璃小球（若干）、筷子（两双）、玻璃瓶、多媒体平台、电脑

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预习案
一、知识要点
1、        静摩擦力的定义：                                                      。
2、        静摩擦力的产生条件：          、          、            、            。
3、        静摩擦力的大小变化范围：                           。
4、        静摩擦力的方向：                                                       。
5、        静摩擦力的作用效果：                                                 。
二、基础自测题
1．关于静摩擦力，下列说法正确的是(    )
A．只有静止的物体才可能受静摩擦力  
B．有相对运动趋势的相互接触的物体间有可能产生静摩擦力
C．产生静摩擦力的两个物体间一定相对静止
D．两个相对静止的物体间一定有静摩擦力产生   
2．关于摩擦力的说法，下列说法中不正确的是（    ）  
A. 两个接触的相对静止的物体间一定有摩擦力
B. 受静摩擦作用的物体可能是静止的   
C. 物体间正压力一定时，静摩擦力的大小可以变化，但有一个限度
D. 正压力越大最大静摩擦力越大   
3. 关于相互接触的两个物体之间的弹力和摩擦力，以下说法中正确的是（    ）
A．有弹力必有摩擦力                  
B．有摩擦力必有弹力
C．静摩擦力的大小一定与弹力大小成正比
D．以上说法都不正确   
4．关于产生静摩擦力的条件，下列说法正确的是(    )
A．相互压紧的粗糙物体之间总有静摩擦力存在
B．相对运动趋势的物体间一定有静摩擦力存在  
C．只有相互挤压和相对运动趋势的粗糙物体之间才有摩擦力的作用
D．只有相互挤压和发生相对运动的物体之间才有摩擦力的作用   
5．用手握住一个油瓶(瓶始终处于竖直方向且静止不动)，下列说法中正确的是(    )
A．瓶中油越多，手必须握得越紧
B．手握得越紧，油瓶受到的摩擦力越大  
C．不管手握得多紧，油瓶受到的摩擦力总是一定的
D．摩擦力等于油瓶与油的总重力


导学案
一、新课引入――摩擦力
请学生观看视频《有关摩擦力的视频集》
1、导出摩擦力的概念：两个相互接触的物体，当它们发生相对运动或相对运动趋势时，就会在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力，这种力叫做摩擦力。（学生初中已学，可直接提问）
2、视频中哪些是属于静摩擦力？哪些是属于滑动摩擦力？
学生回答：
用Powerpoint分类出示静摩擦力和滑动摩擦力组图，并在下方显示静摩擦力和滑动摩擦力的概念
本节我们重点来研究一下静摩擦力。再次用Powerpoint出示静摩擦力组图
3、视频中哪些静摩擦力是有利的？哪些静摩擦力是有害的？
学生回答：
用Powerpoint分类出示有利和有害组图

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4、请同学们讨论怎样趋利避害？
请学生回答：
师：有利的摩擦要增大，有害的要减小。综合同学们的讨论，我们主要可通过改变接触面的粗糙程度和接触面的压力大小来趋利避害。一般来说，接触面越光滑，接触面压力越小，摩擦力就越小了。
二、深入分析：静摩擦力
1、静摩擦力的产生条件
    问题思考1：两个相互挤压的物体，接触面不光滑，是否会产生静摩擦力？（用Powerpoint显示）
学生回答：
中间插入两图：一是水平地面放着的箱子；另一是斜面上放着的箱子。师分析。
小结：静摩擦力的产生条件：接触面粗糙、接触面有挤压、有相对运动趋势。（在图下方显示）
活动体验：准备两只碗，分别放入若干的玻璃小球，一只碗内是光滑干净的，另一只碗内是粘有灰尘的。请两个同学把玻璃球从碗中用筷子夹出来，比赛看谁夹得快。然后让同学们别说出自己的感想。
2、静摩擦力的变化规律
问题思考2：静摩擦力是一恒定的力吗？怎样求静摩擦力的大小？（用Powerpoint显示）
（由于讲台离学生较远，弹簧秤又比较小，课堂演示实验探究效果不好。采用自录视频。）
插入《实验探究1》视频，内容：在水平桌面上放一块木块，用弹簧测力计沿水平方向用较小的力拉木块，但保持木块不动，并不断缓慢地增大拉力。
注意提示学生观察弹簧秤的求数变化。
实验现象：我们可以看到随着接力的增大，弹簧秤的求数不断增大。（用Powerpoint显示）
讨论总结：由二力平衡的知识可知，木块受到的静摩擦力大小等于弹簧秤的拉力，方向和拉力的方向相反。所以静摩擦力不是一固定值，它随外力的变化而变化，总是和外力大小相等、方向相反。（用Powerpoint显示）
插入《实验探究2》视频，内容：在弹簧秤指针下轻塞一个小纸团，它可随指针移动，并作为指针到达最大位置的标志。在刚才实验的基础上继续用力，当拉力达到一定的值时木块开始移动。观察：木块匀速移动所需的拉力与刚才的最大值是否一致？
结论：静摩擦力的增大有一个限度，这个限度就是最大静摩擦力Fmax，其值等于物体刚刚开始运动时的拉力。两物体间的静摩擦力F在0与最大静摩擦力Fmax之间。（用Powerpoint显示）
3、探究最大静摩擦力的大小和什么因素有关
问题：最大静摩擦力的大小和什么因素有关呢？（用Powerpoint显示）
猜想：压力、接触面的粗糙程度（用Powerpoint显示）
学生讨论：
设计方案参考：
方案一（插入视频）：装置如上面的实验，在木块上面增加砝码，验证在不同的压力作用下的最大静摩擦力的大小；保持压力不变，分别在桌面上、棉布上、毛巾上验证最大静摩擦力的值。
方案二（现场体验）：用手握一玻璃瓶，手的握力恰好使得瓶子不下落，此时最大静摩擦力等于瓶子的重力。不断增加瓶中的水，要想瓶恰不滑落，应该增加手的握力即压力，由此判断最大静摩擦力和压力的关系。换用不同粗糙程度的瓶子做实验，验证最大静摩擦力和接触面的粗糙程度的关系。
讨论总结：1、最大静摩擦力大小值并不唯一；2、最大静摩擦力与压力和接触面有关系。（用Powerpoint显示）
4、判断是否存在静摩擦力及静摩擦力的方向
问题思考3：力是矢量，那么怎样判断静摩擦力的方向？（用Powerpoint显示）

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课堂体验：（1）请同学们伸平手掌，尽量保持水平，在上面放一个小物块（如：橡皮擦）；（2）在上面的基础上，手掌缓慢倾斜，保持小物块不动。对比两次实验感觉，结合所学知识分析小物块的受力情况。（出示图片辅助）
师分析：两种情况下，小物块都受到了重力和支持力作用，区别在于（2）中还受到了一个静摩擦力作用，方向沿手掌向上（与小物块相对运动趋势方向相反）。因为（1）中小物块无相对运动趋势。
小结：判断是否存在静摩擦力方法
条件法：是否满足静摩擦力的产生条件。
假设法：假设存在静摩擦力，分析物体状态与原状态是否一致。一致，则假设成立，否则，就不存在静摩擦力。
状态分析法：根据运动状态，运用平衡条件（或牛顿定律来）判断。
静摩擦力的方向：总是与相对运动趋势方向相反
（用Powerpoint显示）
三、总结本节所学内容，反思自测题，公布自测题答案
（用Powerpoint显示答案：C、A、B、C、D）
练习案
（1－3题为课堂练习用Powerpoint显示，4－6题为课外练习）
1、如图甲、乙所示，物体A、B在力F作用下一起以相同速度沿F方向匀速运动，关于物体A所受的摩擦力，下列说法正确的是(　　)
A．甲、乙两图中物体A均受摩擦力，且方向均与F相同
B．甲、乙两图中物体A均受摩擦力，且方向均与F相反
C．甲、乙两图中物体A均不受摩擦力
D．甲图中物体A不受摩擦力，乙图中物体A受摩擦力，方向和F相同
解析：图甲中，假设A、B之间光滑接触，则物体A在水平方向不受任何外力作用，A仍可保持原来的匀速直线运动，故A不受摩擦力；图乙中，假设物体A不受摩擦力或所受摩擦力沿斜面向下时，则A将会在重力沿斜面向下的分力或该分力与摩擦力的合力作用下，沿斜面向上做匀减速直线运动，与题设条件矛盾，故A所受摩擦力应沿斜面向上．D正确．

2、一木块放在水平桌面上，在水平方向共受到三个力即F1、F2和摩擦力的作用，木块处于静止状态，如图所示，其中F1＝10 N，F2＝2 N，若撤去F1，则木块受到的摩擦力为(　　)
A．10 N，方向向左　　　　　B．6 N，方向向右
C．2 N，方向向右           D．0
解析：当物体受F1、F2及摩擦力的作用而处于平衡状态时，由平衡条件可知物体所受的摩擦力的大小为8 N，可知最大静摩擦力Ffmax≥8 N．当撤去力F1后，F2＝2 N<Ffmax，物体仍处于静止状态，由平衡条件可知物体所受的静摩擦力大小和方向发生突变，且与作用在物体上的F2等大反向．C正确．

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3、（双选）有三个相同的物体叠放在一起，置于粗糙水平地面上，物体之间不光滑，如图所示．现用一水平力F作用在乙物体上，物体仍保持静止，下列说法正确的是(　　)
A．丙受到地面的摩擦力大小为F，方向水平向左
B．甲受到水平向右的摩擦力作用
C．乙对丙的摩擦力大小为F，方向水平向右
D．丙对乙的摩擦力大小为F，方向水平向右
解析：甲、乙、丙均处于静止状态，确定丙与地面间的摩擦力可采用整体法．研究甲、乙、丙的受力情况时，需要将它们隔离开进行分析．
对于选项A，以甲、乙、丙三者整体为研究对象，此整体在水平方向上受平衡力的作用，因此丙受到地面的摩擦力大小等于拉力F，方向水平向左，选项A正确；对于选项B，以甲为研究对象，甲不受摩擦力，选项B错误；对于选项C，乙对丙的摩擦力
与丙对乙的摩擦力大小相等、方向相反，由此可知，乙对丙摩擦力的大小等于F，方向水平向右，故选项C正确，选项D错误．

4、分析人走路时，前、后脚底受力情况。
前、后脚都受到静摩擦力作用。方向：前脚向后，后脚向前。

5、课后实验：在一个小塑料杯子里倒一杯米，插一根筷子跟米里面，提问：筷子能把米提起来吗？有什么办法用一根筷子就能把米提起来呢？
方法：放一些水进米里面，压一压米，增大筷子和米之间的摩擦，筷子就能把米提起来了。

6、生活体验：把两本互相交替叠在一起的书分开：第一次，叠的页数较少，比较容易分开；第二次，叠的页数相对多一点，分开的难度增大。 思考：这又是为什么呢？
    静摩擦力增大。

【教学反思】
在教学过程中，根据教学内容需要，恰当的插入视频、图片，激发学生学习兴趣、丰富学生感知、帮助学生领悟《静摩擦力》概念、意义、作用；利用多媒体信息技术图文并茂，使学生多观察、多听、多说、多思考，多种感官的参与，大大提高学习的效率，且节省了时间，增加课堂的容量。
类似本节教学内容，开头就是用视频将同一类物理现象集合起来，让学生形成直观的感性认识，降低学习门槛，有利于学生观察、分析，逐步引导学生探究。对于某些比较难深奥的物理现象、规律，可以通过视频、图片放大、放细、放慢观察分析。例如：分析人走路时，前、后脚底受力情况。可录制一个《人在沙地上走路》的视频，然后慢放，请同学们仔细观察前、后脚溅起的沙子方向。根据相互作用力，沙子对脚底的静摩擦力方向定相反。再如：研究自由落体规律。可以用相机连拍功能拍出的相片，进行比较分析。那些没条件直接在课堂上实现的现象或在课堂上演示不利于学生观察体验的实验，多可以通过多媒体信息技术，带进我们的课堂。
总之，教育信息技术的合理应用，使我们的课堂变得更加的丰富多彩，便于学生的多种感官参与学习，体验物理在生活中的广泛应用与魅力，激发学生学习的兴趣，提高学习的效率。