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1、浅谈“摩擦力”的教学研究 循序渐进学好摩擦力 【摘要】：本文结合高中物理摩擦力教学的实际，指出在摩擦力教学过程中要遵循循序渐进的规律。在摩擦力教学过程中，不能随意加大教学的深度和难度，而要通过研究课标及考纲、明确各个学段的教学任务和目标，有效分解摩擦力教学的难点，使学生能够有步骤的学好摩擦力【关键词】 摩擦力教学；教学规律 摩擦力的教学是高中物理的一个重点，也是学生学习过程中的难点。教学过程中要让学生能够轻松的突破难点、准确的把握重点，必须结合摩擦力教学的规律特点进行。高中阶段摩擦力的教学是个循序渐进的过程，对摩擦力的学习是螺旋式上升，逐步加深的。这就要求我们在教学过程中，牢牢把握摩擦力教学各
2、个阶段的重点和难点，有计划有步骤的进行教学。更重要的是，教师在这一过程中不能操之过急而试图将摩擦力的教学一步到位，忽视了学生对摩擦力的认识必须经历的过程。本文就摩擦力教学各个阶段的重点和难点及教学作一粗浅分析。一 摩擦力新课教学的重点和难点。新课教学的主要任务是建立摩擦力的概念。在新课教学中，要从两种摩擦力产生的条件、及其大小方向来理解两种摩擦力的异同。重点掌握滑动摩擦力大小的计算。静摩擦力的大小及其方向的判断是难点。 教学的过程中要牢牢把握新课教学的重点：滑动摩擦力的大小计算。首先要让学生深刻理解滑动摩擦力公式f=FN中的动摩擦因素和正压力FN。明确动摩擦因素的大小取决于接触面材料及其接触面
3、的粗糙程度而与接触面的大小无关。重要的是弄清楚正压力是指接触面间相互作用的弹力，明白压力和重力是两种不同的性质力。在学完力的合成与分解以后处理习题时，要注意指出压力与重力在数值上的关系。正压力在数值上可以等于重力、可以比重力大、也可以比重力小，还可能与重力毫无关系。教学中设计以下例题：例 1如图所示，重20N的物体放在粗糙水平面上，用F8N的力斜向下推物体F与水平面成30角，物体与水平面间的动摩擦因数0.5，则物体所受的摩擦力为多少？解析： 对物体进行受力分析，竖直方向有：FN =Fsin30+G 则水平方向有滑动摩擦力f=FN=（Fsin30+G）。在本例中物体间相互作用的弹力FNG，若是斜
4、向上的拉力则FNG。因此正压力在数值上可以比重力大、也可以比重力小。而学生刚学习时往往容易认为FN=G。例2如图所示，用力F将质量为1kg的物体压在竖直墙上，F=50N方向垂直于墙，若物体匀速下滑，物体受到的摩擦力是_N，动摩擦因数是_。解析 对物体进行受力分析，竖直方向有：f=G=10N ，水平方向则有FN= F，又因为f=FN=F 可解得=0.2。本例中弹力FN与重力G在数值上毫无关系。通过这两了例子学生便可准确的理解滑动摩擦力公式中FN的意义。有助于学生对滑动摩擦力的大小计算这个重点知识的掌握。静摩擦力的大小及其方向的判断这一难点贯穿整个高中物理力学教学，新课教学中难度不宜太大。面对高一
5、新生着重从力的平衡条件去判断静摩擦力的大小及其方向。教学中设计如下例题：例3如图所示,水平面上有一重为40N的物体,受到F1=13N和F2=6N的水平力的作用而保持静止,F1与F2的方向相反.求: 物体所受摩擦力的大小和方向.解析：因为物体静止时处于平衡状态，故竖直方向有：FN=G，水平方向有f静= F1-F2 且静摩擦力的方向水平向右。本例中从力的平衡条件判断了静摩擦力的大小及方向。这一方法是新课教学中常用的基本方法，在此不宜处理过难的问题。二 从力与运动关系着重理解静摩擦力的被动性。通过牛顿运动定律的学习，使学生具有了力和运动关系的基本知识。这些知识可以使学生对静摩擦力的被动性有一个初步的
6、认识。还可通过典例的剖析和训练使学生能够初步结合物体的运动状态来分析和计算静摩擦力，并初步具备这种处理物理问题的思想方法。静摩擦力是一种被动力，其大小和方向的确定要结合物体的受力情况和运动情况来分析。在牛顿运动定律学习过程中，要注意通过分析物体的运动情况加深对静摩擦力被动性的认识。教学中设计典例如下：例4如图所示，A、B两物块叠放在一起，在粗糙的水平面上保持相对静止地向右做匀减速直线运动，运动过程中B受到的摩擦力（ ） A方向向左，大小不变 B方向向左，逐渐减小C方向向右，大小不变 D方向向右，逐渐减小解析：因为A、B保持相对静止，故A、B看成整体，整体向右做匀减速直线运动，整体具有向左的加速
7、度。因此B也具有向左的加速度，依牛顿第二定律A对B静摩擦力水平向左，且大小fAB=mBa。故选A。本例中A对B的静摩擦力的大小及方向由B的运动状态来决定。通过本例的分析，使学生能认识到静摩擦力是一种被动力。例5.如图，光滑斜面固定于水平面，滑块A、B叠放后一起冲上斜面，且始终保持相对静止，A上表面水平。则在斜面上运动时，B受力的示意图为（）解析：因为A、B保持相对静止故把A、B看作整体，整体具有沿斜面向下的加速度。则B也具有沿斜面向下的加速度，即B的合力沿斜面向下。因此B受到竖直方向的重力G、支持力FN，水平方向受到向右的静摩擦力Ff，才能使B受到的合力沿斜面向下，故选A。本例中A对B的静摩擦
8、力的大小及方向由B的运动状态来决定，因此弄清楚B的运动情况，才能弄清楚B受到的静摩擦力方向。通过这两个例子的剖析，学生可以从力与运动的角度认识到静摩擦力是一种被动力，并初步掌握结合物体的运动状态判断静摩擦力的大小及方向的思想方法。三 高三复习备考要研究考纲和课标，明确高考中的重点和热点。在学生系统学习摩擦力知识点以后，复习备考中一定要加强对课标及考纲的研究，要能紧紧抓住复习的重点和难点，加强解题思想方法的训练。同时要对近年各地的高考试题进行研究，尤其要加强对新课标高考试题的研究，以便准确把握高考的热点及动向。对近几年摩擦力高考试题研究如下。热点一：通过实验结合牛顿运动定律考查滑动摩擦力公式，求
9、解动摩擦因素。对近几年高考试题的分析，可以看出在力学实验的考查中往往通过牛顿运动定律考查滑动摩擦力公式，求解动摩擦因素。抓住复习中的这一热点问题，用高考真题进行高效的训练，可以起到很好的复习效果。教学中引入如下高考典型真题：例1（2012山东理综）某同学利用图甲所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律。物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上（尚未到达滑轮处）。从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图议所示。打点计时器电源的频率为50Hz。通过分析纸带数据，可判断物块在相邻计数点 和 之间某时刻开始减速。计数点5对应的速度大小为
10、m/s，计数点6对应的速度大小为 m/s。（保留三位有效数字）。物块减速运动过程中加速度的大小为a= m/s2。若用 g来计算物块与桌面间的动摩擦因数（g为重力加速度），则计算结果比动摩擦因数的真实值 （填“偏大”或“偏小”）。解析 ：由于7、8之间距离小于6、7之间距离，所以可判断物体在相邻计数点6和7之间某时刻开始减速。计数点5对应的速度大小为V5 =1.00米每秒。由匀变速运动的特征方程，可以到物体加速运动的加速度a1=2.00米每二次方秒。计数点6对应的速度大小V6=1.20米每秒.同理可得物体匀减速运动过程中加速度的大小a2=2.00米每二次方秒.设纸带与打点计时器之间的阻力为f,由
11、牛顿第二定律可得物体匀减速运动过程中加速度a=+f，而用 g来计算物体与桌面间的动摩擦因素，则计算结果比动摩擦因素的真实值偏大。本题通过实验中的打点计时器问题，结合牛顿运动定律考查滑动摩擦力公式，求解动摩擦因素。在教学过程中要加强解题思想方法的训练，使学生从真题的解析中感悟从力与运动的角度解题的过程。提高学生读题、审题的能力；提高学生处理问题的思维能力。例2（2011山东理综卷第23题 ）某探究小组设计了“用一把尺子测定动摩擦因数”的实验方案。如图6所示，将一个小球和一个滑块用细绳连接，跨在斜面上端。开始时小球和滑块均静止，剪断细绳后，小球自由下落，滑块沿斜面下滑，可先后听到小球落地和滑块撞击
12、挡板的声音，保持小球和滑块释放的位置不变，调整挡板位置，重复以上操作，直到能同时听到小球落地和滑块撞击挡板的声音。用刻度尺测出小球下落的高度H、滑块释放点与挡板处的高度差h和沿斜面运动的位移。（空气阻力对本实验的影响可以忽略）滑块沿斜面运动的加速度与重力加速度的比值为_。滑块与斜面间的动摩擦因数为_。以下能引起实验误差的是_。a滑块的质量b当地重力加速度的大小c长度测量时的读数误差d小球落地和滑块撞击挡板不同时解析 ：由于同时听到小球落地和滑块撞击挡板的声音，说明小球和滑块运动时间相同，由x=1/2 at2 和H=1/2gt2 联立解得滑块沿斜面运动的加速度与重力加速度的比值= x H.对滑块
13、受力分析 ，应用牛顿第二定律，m g sin mg cos ma.,而sin=h/x (x2 -h2 ) 12 /x, 联立解得动摩擦因素u可知。能引起实验误差的是x 、 h 、 H 测量时的读数误差和滑块撞击挡板不同时造成的误差。本题也是从力与运动的角度，利用动摩擦力公式求解动摩擦因素的一道实验探究题。教学过程中要注意剖析思维的起点，使学生学会如何去分析问题。通过典型真题的解析，使学生掌握实验的原理，学会设计探究性实验。热点二：通过选择题结合平衡条件判断静摩擦力的有无及大小。静摩擦力的有无、大小及方向的判断是教学重点也是难点。新课教学中对此问题的处理不宜太难，而对近几年高考试题的分析和研究，
14、可以看到这也是高考中的热点问题。题型多为选择题，对这一热点问题，解答时可以结合平衡条件判断静摩擦力的有无及大小。教学中引入如下高考典型真题：例1（2012海南卷）.如图，粗糙的水平地面上有一斜劈，斜劈上一物块正在沿斜面以速度v0匀速下滑，斜劈保持静止，则地面对斜劈的摩擦力A.等于零 B.不为零，方向向右C.不为零，方向向左D.不为零，v0较大时方向向左，v0较小时方向向右解析：斜劈和物块都平衡对斜劈和物块整体受力分析知地面对斜劈的摩擦力为零，故选A。本题是一个典型的利用平衡条件判断静摩擦力的有无及大小的问题。教学中要注意培养学生选择研究对象的能力。例如本题求解地面对斜劈的摩擦力，故可以把物块及
15、斜劈看成整体。更重要的是掌握对整体应用平衡条件来判断静摩擦力的有无、大小及方向的方法。例2（2012浙江卷）.如图所示，与水平面夹角为300的固定斜面上有一质量m=1.0kg的物体。细绳的一端与物体相连。另一端经摩擦不计的定滑轮与固定的弹簧秤相连。物体静止在斜面上，弹簧秤的示数为4.9N。关于物体受力的判断（取g=9.8m/s2）.下列说法正确的是（ ）A斜面对物体的摩擦力大小为零。B斜面对物体的摩擦力大小为4.9N,方向沿斜面向上。C. 斜面对物体的支持9 N，方向竖直向上。D.力大小为4. 斜面对物体的支持力大小为4.9N，方向垂直斜面向上。解析：物体重力沿斜面向下的分力恰好等于物体受到的拉力故无静摩擦力，故选 A。本题是一个典型的判断静摩擦力有无的题目。教学中要让学生领会到，本题中静摩擦力的有无、大小及方向，取决于沿斜面方向的拉力与重力沿斜面方向的分力的大小关系。通过这些热点问题的剖析，使学生掌握判断静摩擦大小及力方向的思路和方法。能够从平衡条件准确判断静摩擦力的大小及方向。中学物理非常重
