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阅读下列材料,完成教学设计。 材料一:某版本高中物理必修1教材“摩擦力”一节内容节选。 摩擦力 摩擦力是一种常见的现象,同学门在初中已经知道,两个互相接触的物体,当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时,就会在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动
阅读下列材料,完成教学设计。 材料一:某版本高中物理必修1教材“摩擦力”一节内容节选。 摩擦力 摩擦力是一种常见的现象,同学门在初中已经知道,两个互相接触的物体,当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时,就会在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动
admin
2015-12-22
26
问题
阅读下列材料,完成教学设计。
材料一:某版本高中物理必修1教材“摩擦力”一节内容节选。
摩擦力
摩擦力是一种常见的现象,同学门在初中已经知道,两个互相接触的物体,当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时,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(frictional force)。
思考与讨论
互相接触的物体相对静止的时候,是不是也可能产生摩擦力?
静摩擦力 如图3.3-1中,小孩轻推箱子,箱子有相对地面运动的趋势,但他没有推动,箱子与地面仍然保持相对静止。根据初中所学的二力平衡知识,这是一定有一个力与推力平衡。这个力与小孩对箱子的推力大小相等,方向相反。这个力就是箱子与地面之间的摩擦力
①
。由于这是两个物体之间只有相对运动的趋势,而没有相对运动,所以这时的摩擦力叫做静摩擦力(static frictional force)。静摩擦力的方向总是沿着接触面
②
,并且跟物体相对运动趋势的方向相反。
小孩用更大的力推,箱子还是不动(图3.3-1乙)。同样根据二力平衡的知识,这是箱子与地面间的静摩擦力还跟推力大小相等。只要箱子与地面间没有产生相对运动,静摩擦力的大小就随着推理的增大而增大,并与推力保持大小相等。
演示
把木块放在水平长木板上,用弹簧测力计沿水平方向拉木块,在拉力F增大到一定值之前,木块不会运动。
在弹簧测力计的指针下轻参塞一个小纸团,它可以随指针移动,并作为指针到达最大位置标记(图3.3-2)。继续用力,当拉力达到某一数值时木块开始移动,此时拉力会突然变小。
如果用力的传感器代替弹簧测力计做这个实验,能够在计算机屏幕上直接得到拉力变化的图线。
静摩擦力的增大有一个限度。静摩擦力的最大值F
max
在数值上等于物体刚刚开始运动时的拉力。两物体间实际发生的静摩擦力F在0与最大静摩擦力F
max
之间,即0<F≤F
max
。
说一说
能把线织成布,把布缝成衣服,靠的是啥限制件静摩擦力的作用。拿在手中的瓶子,毛笔不会滑落,皮带运输机把货物送往高处(图3.3-3)也是静摩擦力作用的结果,你还能说出日常生活和生产中利用静摩擦力的事例吗?
滑动摩擦力 在图3.3-2的实验中,木块在木板上开始滑动后,拉力明显减小,表明摩擦力明显减小。当一个物体在另一个物体表面滑动的时候,会受到另一个物体阻碍它滑动的力,这种力叫做滑动摩擦力(sliding frictional force)。滑动摩擦力的方向总是沿着接触面,并且跟物体的相对运动方向相反。
实验表明:滑动摩擦力的大小跟压力成正比 ,也就是跟两个物体表面间的垂直作用力成正比。如果用F表示滑动摩擦力的大小,用F
N
表示压力的大小,则有
F=μF
N
其中p是比例常数(它是两个力的比值,没有单位),叫做动摩擦因数(dynamic friction factor),它的数值跟相互接触的两个物体的材料有关,材料不同,两物体间的动摩擦因数也不同,动摩擦因数还跟接触面的情况(如粗糙程度)有关。
在我国东北寒冷的冬季,橇是常见的运输工具,一个有钢制滑板的橇,连同车上木料的总质量为4.9×10
4
N,在水平的冰道上,马要在水平方向用多大的力,才能够拉着橇匀速前进?
分析: 从图3.3-5可以看到与这个问题相关的几个力,马队橇的拉力可以近似认为沿水平方向,因此橇在水平方向受到两个力的作用;马的拉力F
1
,冰道对橇的滑动摩擦力F
2
。在这两个力的作用下,橇匀速前进。
由于二力平衡,匀速前进时马在水平方向的拉力F
1
与摩擦阻力F
2
大小相等,即F
1
=F
2
。滑动摩擦力F
2
的大小可以由F
2
=μF
N
,其中F
N
是橇对地面的压力,它的大小等于橇的总重量G,钢与冰之间的动摩擦因数μ可以在表中看出。重量G是已知的,由此可以求出F
2
、进而求出马在水平方向的拉力F
1
。
解 G=4.9×10
4
N,μ=0.02。雪橇匀速运动,拉力与阻力大小相等,所以F
1
=F
2
。
F
2
=μF
N
而 F
N
=G
所以 F
1
=μG
代入数值后,得
F
1
=0.02×4.9×10
4
N=980N
马要在水平方向用980N的力,才能够拉着橇匀速前进。
除滑动摩擦外,还有滚动摩擦。滚动摩擦是一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦。当压力相同时,滚动摩擦比滑动摩擦小很多,滚动轴承就是根据这一点制成的。
材料二:该节内容位于高中物理必修1,其在该教材中的位置如下。
第三章 相互作用
1.重力 基本相互作用
2.弹力
3.摩擦力
4.力的合成
5.力的分解
材料三:《普通高中物理课程标准(实验)》与“摩擦力”相关的内容标准:
通过实验认识滑动摩擦、静摩擦的规律,能用动摩擦因数计算摩擦力。
根据上述材料,回答下列问题:
设计该节课程的教学目标;
选项
答案
教学目标 知识与技能 认识静摩擦力的规律,知道静摩擦力的变化范围及其最大值; 能根据静摩擦力的规律,判断静摩擦力的方向; 知道滑动摩擦力的产生条件,认识滑动摩擦力的规律; 知道动摩擦因素与哪些因素有关,会判断滑动摩擦力的大小和方向; 知道最大静摩擦力略大于滑动摩擦力,滑动摩擦力比滚动摩擦力大; 会根据物体的平衡条件简单的计算摩擦力的大小。 过程与方法 培养学生利用物理语言分析、思考、描述摩擦力的概念和规律的能力; 培养学生的实验探究能力,学会在实验中控制变量和实验条件; 通过自己动手实验,培养学生分析问题、解决问题的能力; 通过学生自己设计实验并参与比赛等形式,激发兴趣提高探究创新意识。 情感、态度与价值观 利用实验和生活实例激发学生的学习兴趣,培养学生的合作精神和对科学的求知欲。 培养学生实践──认识(规律)──实践(解决实际问题)的思想。 在研究问题时,要培养突出主要矛盾,忽略次要矛盾的思维方法。 认识科学技术对于社会发展和人类生活的影响,能说明生活、生产中应用摩擦力的实例,发展观察能力。
解析
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