静摩擦力（精选11篇）
静摩擦力 篇1
静摩擦力有两个特点:一是隐蔽性, 二是不确定性.由于静摩擦力的作用规律比较复杂, 特别是静摩擦力的方向, 学生对其的认识往往比较肤浅, 不完整, 有些认识甚至是错误的.下面笔者就结合平时的教学谈谈确定静摩擦力方向的五种方法.
一、采用假设法来判定
例1如图1所示, 物体A静止在斜面上, A是否受到静摩擦力的作用?若受方向如何?
分析:假设A不受斜面的静摩擦力作用, 就相当于A放在光滑的斜面上, 由于重力作用, A将沿斜面向下滑动, 实际物体没有沿斜面下滑, 故A有沿斜面向下运动的趋势, 它将受到沿斜面向上的静摩擦力.
点评:首先假设两物体接触面光滑, 这时若两物体不发生相对运动, 则说明它们原来没有相对运动趋势, 也没有静摩擦力;若两物体发生相对运动, 则说明它们原来有相对运动趋势, 并且原来相对运动趋势的方向跟假设接触面光滑时相对运动的方向相同.然后根据静摩擦力的方向跟物体相对运动趋势的方向相反确定静摩擦力方向.
练习1:小车向右做初速度为零的匀加速直线运动, 质量为m物体与车保持相对静止, 如图2所示.试分析物体所受摩擦力的大小和方向.
二、根据物体的受力平衡来判定
例2质量均为m的两物体A、B在水平推力F的作用下紧靠在墙壁上处于静止状态, 如图3所示.试确定A所受的静摩擦力的大小和方向.
分析:规定竖直向上方向为正, 设A的左表面受到墙对它的静摩擦力为f墙A, 以A、B整体为研究对象, 由竖直方向受力平衡得:
再以A为研究对象, 设B对A的静摩擦力为fBA, 由力的平衡得:
说明A的右面受到B施加的竖直向下的静摩擦力, 大小为mg (不少同学认为B对A的静摩擦力是竖直向上的, 这是主观臆断) .
点评:静摩擦力的大小和方向与物体所受外力和运动状态有关, 若物体处于静止状态, 则必定受力平衡, 可列出平衡方程, 根据平衡条件可以判断静摩擦力的方向.
练习2:如图4所示, 人重600牛, 木块A重400牛, 人与A、A与地面的动摩擦因数均为0.2, 现人用水平力拉绳, 使他与木块一起向右做匀速直线运动, 滑轮摩擦不计, 求:
(1) 人对绳的拉力;
(2) 人脚对A的摩擦力的方向和大小.
三、根据摩擦力产生的效果判定
例3如图5所示, 物体A放在转盘上, 当转盘绕轴OO'匀速转动时, A相对于转盘静止, A是否受静摩擦力作用?若受方向如何?
分析:A随着圆盘做匀速圆周运动, 若A与转盘之间无静摩擦力, 则无力提供向心力, A将沿切线方向飞出去.故静摩擦力的效果是为物体A做匀速圆周运动提供向心力, A所受静摩擦力方向沿半径指向圆心.
点评:静摩擦力可以产生各种各样的作用效果, 如静摩擦力可以作动力、阻力、提供向心力.我们可以根据这些效果来确定物体的相对运动趋势, 进而确定静摩擦力的方向.
练习3:某工厂的生产流水线上用水平放置的皮带传送装置传送工件, 当工件随皮带做减速运动时, 工件受到的静摩擦力的方向是 ()
(A) 跟速度方向相反
(B) 跟速度方向相同
(C) 跟速度方向无关
(D) 无法确定
四、用牛顿第二定律来确定
例4如图6所示, 叠放在斜面上的两物体A、B一起沿斜面加速下滑, A、B保持相对静止.试分析物体A是否受到静摩擦力的作用.
分析:应分两种情况: (1) 斜面是光滑的; (2) 斜面是粗糙的.
在 (1) 中, A、B保持相对静止, 将A、B作为整体, 那么A、B下滑的加速度都为gsinθ, 它们之间无相对运动趋势, 故A不受静摩擦力作用.
在 (2) 中, 假设A、B之间无静摩擦力, 则由牛顿第二定律得:A下滑的加速度仍然为aA=gsinθ, 而B下滑的加速度为 (式中μ是B与斜面间的动摩擦因数) , 显然aA>aB, 因此A将相对于B沿斜面向下运动, 但实际情况是A、B相对静止, 故A相对B沿斜面有向下的运动的趋势, A将受到沿斜面向上的静摩擦力.
点评:如果物体具有加速度, 处于非平衡状态, 就要根据牛顿第二定律来确定静摩擦力的大小和方向.用牛顿第二定律判断, 关键是先判断物体的运动状态, 即加速度的方向, 再利用牛顿第二定律确定合力的方向, 然后受力分析判定静摩擦力的方向.
练习4:如图7所示, m和M保持相对静止, 一起沿倾角为θ的光滑斜面下滑, 则M和m所受的摩擦力大小和方向如何?
五、利用牛顿第三定律来判定
例5如图8所示, 物块A和B在外力F作用下沿光滑水平面一起以加速度a做匀加速直线运动, 物块A的质量为m.求物体B受到静摩擦力的大小和方向.
分析:以A为研究对象, 由牛顿第二定律得:B对A的静摩擦力大小为fBA=ma, 方向水平向右.由于静摩擦力总是成对出现的, 所以由牛顿第三定律可得, A对B的静摩擦力大小为fAB=ma, 方向水平向左.
点评:此法关键是静摩擦力总是成双成对出现的.先确定受力较少的物体受到静摩擦力的方向, 再确定与之接触的物体受到的静摩擦力的方向.
练习5:运动员用双手握住竖直的竹竿匀速攀上和匀速攀下.竹竿所受的摩擦力分别是f1和f2, 那么 ()
(A) f1向下, f2向上, 且f1=f2
(B) f1向下, f2向上, 且f1>f2
(C) f1向下, f2向下, 且f1=f2
(D) f1向上, f2向下, 且f1=f2
以上判断静摩擦力方向的方法并不是单一的、孤立的, 而是相辅相成的, 我们可以对同样的问题采用不同的方法进行判断, 待到熟练掌握之后, 就不必拘泥于某种固定的方法.
参考答案
1. 大小mg, 方向竖直向上
2. (1) 100N (2) 100N方向向右○姜启时
3. (A)
4. 大小为f=mgsinθ·cosθ方向沿水平方向m受向左的摩擦力, M受向右的摩擦力.
5. (C)
三步搞定静摩擦力 篇2
第一步：明确产生条件
静摩擦力的产生必须具备三点：1.两个物体相互接触时存在压力；2.两个物体接触面粗糙；3.两个相互接触的物体存在相对运动的趋势。
例题1：物体A与B相互接触，其中A保持静止，判断静摩擦力的方向。
分析与解：图1中，由于F的作用使A、B间存在弹力，由于A的重力作用使A相对B有向下运动的趋势，且接触面粗糙，因此A受到B对它的静摩擦力。
图2中，由于A的重力使A、B间存在弹力，同时A具有沿斜面向下的运动趋势，且接触面粗糙，因此A受到沿斜面向上的静摩擦力。
第二步：与压力不成正比
因为滑动摩擦力与物体所受的压力或支持力成正比，当压力变化时，滑动摩擦力一定变化，但这种关系对于静摩擦力来说并不成立。
例2：如图3，物体P在水平力F的作用下保持静止，若增大F，则
A.物体对墙的压力不变
B.物体对墙的压力将增大
C.物体对墙的摩擦力不变
D.物体对墙的摩擦力变大
分析与解：物体P在水平力F的作用下保持静止，由于受重力的作用，具有向下的运动趋势，此时P受到的摩擦力与重力平衡。当外力增大时，P对墙的压力增大，且仍然静止，可知静摩擦力仍然等于重力，不能错误地认为正压力增大静摩擦力就增大了。
第三步：判断是否有相对运动趋势
1.用假设法
判断有无运动趋势最简单的方法是假设接触面是光滑的，看被研究的物体是否运动，向何方运动。若运动则有静摩擦力，其方向与相对运动的方向相反；不运动则无静摩擦力。
例3：如图4，物体A静止在斜面B上，判断A受到的静摩擦力；如果用绳把A系住，且绳是拉紧的（如图5），判断A受到的静摩擦力。
分析与解：图4中，假设A、B接触面光滑，A将沿斜面下滑，现在A静止，必然受到B对它的静摩擦力，方向与其下滑的方向相反，即沿斜面向上。
图5中，如果用绳把A系住，且绳是拉紧的，此时即使A、B接触面光滑，因绳的作用，A也不会下滑，所以A、B间无静摩擦力。
2.根据平衡条件
物体处于平衡状态时，物体各方向上受到的力都是平衡的，即各个方向合外力为0。
例4：如图6，斜面体B在水平地面上保持静止，物块A从斜面顶端匀速滑下，则
A.地面对B有静摩擦力，方向水平向左
B.地面对B有静摩擦力，方向水平向右
C.地面对B无静摩擦力
D.地面对B有向上的静摩擦力
分析与解：A、B两物体都处于平衡态，可对整体进行受力分析。竖直方向上，整体受到重力（mA+mB）g和地面对它的支持力N，这两个力是一对平衡力。水平方向上，整体受力也是平衡的。而对整体来说，没有受到静摩擦力以外的力，因此地面对整体也没有静摩擦力，否则整体就不能维持平衡状态，所以选项C是正确的。
在分析静摩擦力时，有时还要选取单个物体进行受力情况的分析。
3.根据物体的加速度分析静摩擦力。
使用这种方法时，首先要知道被研究物体的加速度，再判断物体所受其他力的合力能否产生这一加速度。若能，则无静摩擦力；若不能，则有静摩擦力。
例5：物体A放在水平放置的圆盘B上，随B一起作匀速圆周运动，如图7所示，试分析A受到的静摩擦力。
分析与解：假设A、B接触面光滑，以B作参照系，A将背离盘心滑动。现在A相对B静止，必受到B对它的静摩擦力，方向与其滑动方向相反，即沿半径指向盘心。
静摩擦力方向判断四法 篇3
方法一、假设法
判断物体间有无相对运动的趋势, 可以假设接触面光滑, 在此条件下, 若两物体仍相对静止, 则两物体间无相对运动的趋势, 则物体间无静摩擦力;若两物体相对滑动, 则两物体间有相对运动的趋势, 则物体间有静摩擦力.若无静摩擦力有运动趋势的物体就会向某个方向运动起来, 这个运动方向就是物体的运动趋势的方向, 它的反方向就是物体受静摩擦力的方向.
例1试分析人走平路时所受地面对人的摩擦力的方向.
分析:有的学生认为:人相对地面向前运动, 故人所受地面对人的摩擦力向后.这是错误的.人走路时, 脚与地面一般都没有相对滑动, 但有相对滑动趋势. 如何判断这滑动趋势的方向呢?假设地面是光滑的, 人在光滑的水平地面上行走时, 后脚总是向后滑动.由此可以判断人在粗糙水平路面上行走时, 脚相对地面有向后滑动的趋势, 故人所受地面对人的静摩擦力方向向前.
方法二、平衡法
当物体处于平衡状态, 受到静摩擦力时, 我们对物体作受力分析, 就很容易判断出物体所受的静摩擦力的方向来.
例2如图1 (甲) 所示, 质量为m的物体被水平推力F压在竖直的墙上, 静止不动.当水平力F逐渐增大时, 物体m所受的静摩擦力将怎样变化?
分析:静摩擦力在未达到最大值前, 与正压力的大小是没有关系的, 此时, 对物体m进行受分析, 分别是重力mg、压力F和墙对m的支持力N, 以及静摩擦力f, 如图 (乙) 所示.由于竖直方向上二力平衡, 所以静摩擦力方向是竖直向上的.
方法三、由运动状态判断
有些静摩擦力的方向与物体的运动状态紧密相关, 因此只有由物体的运动状态来判断物体所受的静摩擦力的方向.
例3如图2, 传送带将物体从低处匀速送往高处, 物体在传送带上不打滑, 试分析物体所受静摩擦力方向.
分析:传送带在机器带动下向上运动, 放在传送带上的物体有沿传送带下滑的趋势, 因此传送带对物体的静摩擦力方向沿传送带向上———作为动力带动物体运动.
方法四、有两种可能的静摩擦力方向的判断
有些静摩擦力在同一问题中有两种可能的方向, 处理这类问题有两种方法: 一是分两个方向进行讨论, 二是用绝对值不等式求解.
例4如图3所示, 一质量为m的物体放在倾角为θ的斜面上, 物体与斜面间的动摩擦因数为μ, 欲使物体相对斜面静止, 求所加水平力F的大小.
解法一:物体相对斜面静止时有两种可能的滑动趋势:当水平力较小时, 物体有向下滑动的趋势, 此物体所受的静摩擦力沿斜面向上, 如图4所示.当水平力较大时, 物体有向上滑动的趋势, 此物体所受的静摩擦力沿斜面向下, 如图5所示.
由图4知根据物体平衡条件有:
由题意知, 欲使物体相对斜面静止, 所加水平力的大小应满足下面的条件:
解法二:因为物体静止在斜面上的充要条件是f≤fmax, 而f的方向不定, 故物体静止于斜面上的充要条件可用下列不等式方程组表示出来:
小结:解法一分两种情况讨论静摩擦力的方向, 学生较易接受.解法二避开静摩擦力的方向而用绝对值不等式求解, 技巧性较强.
静摩擦力 篇4
首先我们要先理解何为摩擦力。
两个互相接触的物体，当它们发生相对运动或有相对运动的
趋势时，就会在接触面上产生一种阻碍相对运动或相对运动
趋势的力,这种力就叫做摩擦力。
其次我们要清楚摩擦力的分类。
摩擦力分为静摩擦、滑动摩擦、滚动摩擦三类。在这里我们
主要是掌握静摩擦与滑动摩擦。
静摩擦力的大小判断
例：用F=20N的水平力将重为10N的木块压在竖直墙上，并使它处于静止状态。若使水平力F增大，木块受到的摩擦力( )
A.变大 B.变小 C.等于20N D.等于10N
【解析：1.判断摩擦力的类型――因为木块静止且有向下滑的趋势，所以木块受到的是静摩擦力。2.由于木块受力静止，所以受平衡力。3.静摩擦力的方向判断方法可知静摩擦力是向上。4.与向上的力平衡的只有竖直向下的重力，所以静摩擦力与重力平衡。不管压力如何增中，本题的重力不变，所以本题选D】
滑动摩擦力大小的判断
例：小滨用10N的水平推力匀速推动放在水平地面上的课桌，则课桌受到地面对它的摩擦力大小为 N; 小滨将课桌内的书包拿走时，把课桌沿原路线用水平力推回的过程中，课桌受到的摩擦力 (选填“大于”“小于”或“等于”)10N。
【解析：1.判断摩擦力的类型――课桌在水平地面上移动，两空均为滑动摩擦力。2.第一空条件提示课桌匀速直线运动，所以受到平衡力，滑动摩擦力与推力平衡=10N。3.第二空条件未明确运动状态，无法判断是否受平衡力，所以采用方法2。拿走书包，课桌对地压力减小，所以滑动摩擦力小于10N】
例：如图甲所示，放在粗糙程度不变的水平地面上的物体，用方向不变的力F向右推物体，推力F的大小随时间的变化关系如图乙所示，物体的运动速度随时间的变化关系如图丙所示，则在t=1s时，物体受到的摩擦力 N;在t=3s时，物体受到的摩擦力为 N.
【解析：本题要求摩擦力，先要判断摩擦力的类型。观察图象非常重要!】
对静摩擦力教学的两点创新处理 篇5
关键词：静摩擦力；相对运动趋势；创新教学
静摩擦力的教学是很抽象的，如何在教学中通过实际的生活体验把抽象问题转化为具体问题，是摩擦力教学的难点和重点。笔者对这一教学问题不断地尝试和改进，现将对此问题的两点创新处理总结如下：
一、对静摩擦力教学的引入创新处理
教学引入是静摩擦力教学的难点之一，营造特定的教学情境，可以迅速地把學生引入预设的直观教学情境之中，把抽象的理性概念具体、形象地呈现在学生面前。笔者以拔河比赛的游戏引入，具体设计如下：
1.准备阶段
从班级中找两个身强力壮的男生到讲台上，教师取两条崭新的毛巾对半叠放并把它们卷实成筒状。教师用拇指和食指轻轻捏住毛巾叠合部分的中间，让两位男生各拉毛巾的一端。
问题1：这两位同学谁会取胜？
问题2：他们能把卷好的毛巾拉开吗？
以上两个问题的设置引导学生仔细观察游戏，极大地激发了学生学习的积极性和主动性。
2.实施阶段
教师用力捏住毛巾，两位学生不断增大拉力至拼尽全力，但仍没有把毛巾拉开。下面的学生为两位同学喝彩并仔细观察后回答上面的两个问题。
问题1：两位同学拉毛巾时，两毛巾叠合部分的相互作用力是？
问题2：教师用较小的力捏住毛巾，两位同学拼尽全力都没拉开，为什么？
问题3：教师增大捏毛巾的力时，对两毛巾间的作用力有什么影响？
教师设置层层深入的问题，激发了学生探究学习的积极性，并在游戏中体验静摩擦力的产生条件，而问题3的设置为后面探究最大静摩擦力大小的影响因素做了很好的铺垫。
二、对“相对运动趋势”方向教学的创新探究
相对运动趋势的教学很抽象，学生初学觉得难度大。在教学中，大多数教师都是采用传统的演示实验并辅以讲授的方式进行教学，学生理解起来有一定困难。笔者设计如下问题与实验，让学生体验与理解。
设问：怎样是“有相对运动趋势”？怎样判断“相对运动趋势的方向”？
首先让学生通过拉桌面上的木块以体验相对运动趋势，随后让学生回答相对运动趋势的方向如何，是否观察到了相对运动趋势，学生往往较难回答后一个问题。
此时教师可以这样引导学生：当需要判断某一接触面是否具有相对运动趋势时，在保持所有条件都不变的情况下，假设这个接触面变为光滑；如果仍然能保持接触面的相对静止，则原来静止时就没有相对运动趋势；如果变为光滑后，两接触面相对滑动起来，说明原来静止时具有相对运动趋势，之所以没有相对运动，是因为被静摩擦力给“卡”住了，也就是说，原来存在着静摩擦力。
假设接触面光滑，木块运动方向是原来静止时的运动趋势方向，静摩擦力方向跟这个方向相反。
接下来设计如下问题和实验来体验、观察相对运动趋势。
思考与讨论：如图1所示，物块A，B叠在一起放在水平桌面上，现对B施加一水平拉力F，此时A，B都处于静止状态，请判断A，B之间、B与桌面之间有无静摩擦力的作用。如果有，方向如何？
学生对这个问题虽然有所理解，但无法直观表现出来。那么如何直观呈现出A与B间、B与桌面间是否有相对运动趋势？
笔者让学生用实验来探究这个问题。
器材：两本书和两支铅笔。
过程：把两本书叠在一起，放在水平桌面上，纸带夹在下面这本书中，先把两支铅笔放在书A，B之间以减小摩擦，轻轻拉B，看A是否会滑动，如图2；然后把两支铅笔放在B与桌面之间，同样轻轻拉B，如图3；看B是否滑动，滑动方向如何。
结论：如图2轻轻拉书B，上面的A是不会滑动的，说明A相对B没有相对运动趋势。而如图3拉B，则B会相对桌面滑动，说明图1中用力F拉B，B有相对桌面向右运动的趋势。通过体验这个实验，学生明白了什么是相对运动趋势，而且知道了如何判断相对运动趋势的方向。
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通过对以上两个问题进行探究，学生对静摩擦力的理解就比较充分了，有效地化解了教学中的难点。
参考文献：
[1]黎中明.摩擦力教学设计[J].中学教学参考，2012（17）：62.
[2]贾志恩.摩擦力教学的几点建议[J].新课程学习：中，2013（3）：59.
[3]张桂英.高中物理中摩擦力教学设计探究[J].中学物理，2014（1）：17.
全面揭开“静摩擦力”的神秘面纱 篇6
一、“四个”条件必具备
静摩擦力的产生必须同时具备" 四个" 条件: 两物体必须直接接触; 接触的两物体必须相互挤压、发生形变( 即有弹力作用) ; 两物体间的接触面是粗糙的; 4两物体间有相对运动的趋势. 这四个条件缺少任何一个都没有静摩擦力产生.
例1关于静摩擦力,下列说法正确的是()
( A) 静摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反
( B) 静摩擦力的大小可以用F = μFN来计算
( C) 静摩擦力一定对物体的运动起阻碍作用
( D) 在压力一定的条件下,静摩擦力的大小是可以变化的,但有一个限度
解析: 静摩擦力的方向既可与物体的运动方向相反,又可以与物体运动方向相同,当相同时,静摩擦力为动力,相反时为阻力. F = μFN是滑动摩擦力的计算公式,不能用于计算静摩擦力的大小; 在压力一定的条件下,静摩擦力的大小介于零与最大静摩擦力之间. 因此答案为( D) .
二、对静摩擦力中" 静" 字和" 相对运动趋势" 的理解
" 静" 是相对于" 动" 而言的,静摩擦力中的" 静" 字是相对于与它接触的施力物体而言的; 不是相对于" 地面" 或" 观察者" 而言的; 这是易错点之一. " 相对运动趋势" 是指两物体各以自己为参考系,看对方的运动趋势; 如皮带运输机将物体由低处送到高处,受到的是静摩擦力作用,物体相对于皮带是静止的; 而相对于" 地面" 或" 观察者" 却是运动的.
例2关于静摩擦力的说法,正确的是 ()
( A) 两个相对静止的物体间一定有静摩擦力的作用
( B) 受静摩擦力作用的物体一定是静止的
( C) 两个相互接触、挤压、有相对运动趋势的物体间一定存在静摩擦力
( D) 静摩擦力方向与接触物体的相对运动趋势方向相反
解析: 根据静摩擦力产生的条件可知( A) 错,( C) 缺少一个条件( 两个相互接触的物体的接触面粗糙) ; 受静摩擦力作用的物体可能是静止的、也可能是运动的( 如人走路前进,人受到静摩擦力作用) ,( B) 错; 静摩擦力方向一定与接触物体的相对运动趋势方向相反; 答案选( D) .
三、静摩擦力并非一定是“阻力”
静摩擦力可能是动力,也可能是阻力; 它总是阻碍物体的相对运动趋势,但不一定阻碍物体的运动.
四、判定静摩擦力存在的“假设法”
在判断物体是否存在静摩擦力时,如果不能简单地确定,我们一般采用" 假设法" : 假设接触面光滑,分析物体所受其他外力,看相对静止的物体能否发生相对运动,若能发生相对运动,则说明有静摩擦力,方向与相对运动方向相反; 若不能发生相对运动,则没有静摩擦力.
五、静摩擦力大小的计算
静摩擦力是被动力,其大小、方向都有可变性( 即大小随外力的不同而改变) ,取值范围0≤f≤fm,除最大静摩擦力( fm=μN) 外,静摩擦力没有公式计算,因此静摩擦力跟正压力没有关系; 我们计算静摩擦力通常采用的方法有平衡法( 即利用二力平衡的知识求解) f = F外; 计算法: 运用牛顿运动定律结合动力学、运动学规律求解( 此时要假设摩擦力的方向) .
例3如图1所示,有一重为G = 20N的物体放在水平地面上,已知物体与水平地面间的动摩擦因数μ = 0. 5. 静摩擦因数( 数值上等于最大静摩擦力与压力之比) μs= 0. 52. 试求下列情况中物体所受摩擦力的大小和方向.
( 1) 当物体受到方向如图所示,大小分别为F1= 12 N和F2= 8 N两个水平推力作用时;
( 2) 当撤去其中一个力F1时;
( 3) 当撤去一个力F2时.
解: ( 1) 据题意最大静摩擦力fmax= μsG = 10. 4 N; 当F1=12 N和F2= 8 N时,F1- F2= 4 N,所以物体未动,则物体受到的静摩擦力fμ= 4 N,方向水平向左.
( 2) 当撤去F1时,F2= 8 N < 10. 4 N,物体也未滑动,所以摩擦力仍为静摩擦力大小为8 N,方向水平向右,与F2反向.
( 3) 当撤去F2时,由于F1> fmax,所以物体滑动,受到向左的滑动摩擦力,则fμ= μFN= μG = 10 N.
六、静摩擦力方向的判断方法
静摩擦力的方向总是沿着接触面的切线方向,并且与相对运动趋势方向相反. 特别注意: 静摩擦力的方向与物体的运动方向无必然的联系,它可能与物体的运动方向相同、也可能与物体的运动方向相反、还可能与物体的运动方向无关; 即与物体的运动状态没有必然的联系. 因此静摩擦力的方向一般是用物体的平衡条件来判断; 受静摩擦力作用的物体不一定处于静止状态,因为静摩擦力产生在" 相对静止" 又有" 相对运动趋势" 的两个物体之间; " 相对静止" 的两个物体可能是静止的、也可能是运动的.
例4如图2,手用力握住一个竖直的瓶子,瓶子的重为250 N,当瓶子静止时,瓶子受到____摩擦力的作用( 选填“静”或“滑动”) .摩擦力的大小为N,摩擦力的方向____( 选填" 竖直向上" 、" 竖直向上" 、" 水平向右" 、" 水平向左" ) . 如果在手和瓶子间抹了洗洁精,需要增大手握瓶子的力才能握住瓶子,此时瓶子受到摩擦力大小____ ( 选填" 变大" 、" 变小" 或" 不变" ) .
解析: 以瓶子为研究对象,在水平方向上手给瓶向内的压力与瓶给手向外的支持力相平衡; 在竖直方向上瓶受地球的吸引而有向下运动的趋势,为使瓶静止,手须对瓶产生一个向上的静摩擦力,只有在二力平衡时,才能使瓶子静止,故瓶子受到竖直向上的静摩擦力作用,其大小f = 250 N; 如果在手和瓶子间抹了洗洁精,需要增大手握瓶子的力才能握住瓶子,瓶子在竖直方向仍然受到重力和静摩擦力作用而平衡,重力的大小方向不变,则摩擦力的大小、方向也不变.
“静摩擦力”课堂教学方式探讨 篇7
一、新课引入方式
1. 以问题方式引入
提出以下问题供学生思考: (1) 静摩擦力的概念是什么?方向如何确定?表达式中关键字及其含义是什么? (2) 受静摩擦力作用的物体一定静止吗?举例说明。 (3) 产生静摩擦力的条件如何? (4) 静摩擦力有最大值吗?它的大小如何确定?
通过看书和对以上问题的思考, 学生粗略知道这一节课内容哪些地方难懂, 上课时需要特别留心听讲, 课后注意复习并有针对性地进行训练, 做到心中有数。
2. 分析生活实例引入
引导学生从现实生活中找出静摩擦力有关的例子, 进行分析。
例如, (1) 人走路时与地面之间有静摩擦力, 否则人不能向前进。 (2) 手握玻璃瓶子不会掉, 是因为瓶子受到手对它向上的静摩擦力的作用。 (3) 用水平力推桌子时, 桌子为什么没有向前运动?是因为桌子与地面有静摩擦力的作用。通过实例分析, 学生感受到静摩擦力就在身边, 对静摩擦力有一种亲切感, 消除了对此知识的陌生感。
二、新课教学方式
1. 课堂实验探究得出静摩擦力概念、条件及方向
为了深入研究静摩擦力, 课前准备好实验器材, 课堂上安排学生独立完成以下两个探究实验:
(1) 毛刷实验:将一长毛刷固定在一木块下表面, 在木块右侧装一挂钩;同时将砂纸铺在桌面上, 以增加摩擦力。提醒每个学生一边实验一边观察毛刷的变化情况。把木块和毛刷一起放在砂纸上, 毛刷与砂纸相接触, 用弹簧秤沿水平方向拉木块, 保持其不发生移动, 同学们立即看到刷毛偏移的方向。根据力的作用效果, 学生很容易分析出使刷毛发生形变的力就是静摩擦力。学生清楚地“看到”了静摩擦力的存在, 易于理解。
(2) 手压桌面推拉实验
学生在毛刷实验中“看到”静摩擦力确实存在, 但感受不够深刻。笔者接着让学生做手压桌面推拉实验:把一只手放在水平桌面上用力压桌面的同时推或拉 (但要保持手与桌面相对静止) 。这时, 学生就会强烈感觉到静摩擦力的存在。并且认识到用力推 (拉) 手时感觉到有一个力阻碍手运动, 这个力的方向跟推 (拉) 手的方向相反。故静摩擦力的方向应该与接触面相切, 与物体运动趋势方向相反。
这个实验操作简单, 效果明显, 深受学生的喜爱。
经过实验探究, 学生对静摩擦力的认识比较深刻。此时老师把握机会及时指导学生对这部分内容进行小结, 得出静摩擦力的概念、产生条件及方向。
2. 利用演示实验进行静摩擦力大小的教学
请先观察以下实验:
演示1:静止在粗糙的水平面上的物体, 它的受力怎么样?
结论:物体受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力, 不受静摩擦力。
演示2:用弹簧秤水平慢慢拉物体, 物体由静止变为运动。指导学生仔细观察弹簧秤示数变化:从零开始增大到某一数值之前, 物体保持静止, 当弹簧秤示数等于某个值时物体开始运动;物体运动后弹簧秤数值减小一些。用不同质量物体重复上述实验。
结论:用弹簧秤拉物体, 物体静止时受到的力有四个, 即重力、支持力、弹簧秤对物体的拉力、静摩擦力。其中静摩擦力方向跟物体运动趋势方向相反 (即跟拉力的方向相反) 。从二力平衡知道, 当拉力增大, 静摩擦力 (f静) 也增大。这说明, 静摩擦力的大小是变化的。从实验可看出, 当拉力增大到某一值, 物体从原来静止变为运动, 弹簧秤读数也随即减小。因此静摩擦力有最大值 (f MAX) 。故此, 静摩擦力的大小为0≤f静≤f MAX。
三、通过案例分析方式对难点进行归纳
刚接触静摩擦力的学生往往对判断静摩擦力的方向感到困难, 可通过对案例分析归纳出判断静摩擦力方向的常用方法
(1) 假设法。我们可假设接触面是光滑的, 判断物体将向哪个方向滑动, 从而确定相对运动趋势的方向, 进而判断出静摩擦力的方向。
如图1所示, 物体A静止在斜面B上, 要判断A所受静摩擦力的方向, 可设斜面光滑, 则物体将沿斜面下滑, 说明物体静止在斜面上时有相对斜面下滑的趋势, 从而判定A所受的静摩擦力方向沿斜面向上。
(2) 根据物体的运动状态判断如图2所示, 在拉力F作用下, A、B一起在水平地面上匀速运动。对A来说, 它在水平方向受到向右的拉力F而处于平衡状态。
根据平衡条件知, A必然受沿A、B接触面向左的静摩擦力作用。A、B接触面上, B受到向右的静摩擦力作用。这也说明了, 受静摩擦力作用的物体不一定静止。
四、通过课堂练习方式巩固知识
为了巩固这节课的基础知识, 加强对本节的重点、难点知识的训练, 精选有代表性的习题, 让学生堂上练习、交流与讨论。老师随堂观察, 物色“小先生”。待学生完成练习, 请“小先生”跟同学们分析每一题的解答思路, 最后由老师点评。
(1) 皮带运输机把货物由低处送到高处 (货物相对于皮带静止) 试分析此时货物相对于皮带的运动趋势方向和所受静摩擦力的方向。
分析:若货物与皮带的接触面是光滑的, 那么当把货物放在皮带上时货物将向下滑动而无法向上运动, 即货物相对皮带的运动趋势方向向下。由于静摩擦力方向与物体相对运动趋势方向相反, 所以货物受到的静摩擦力方向沿皮带向上。
(2) 木块放在水平面上, 用同样大小的外力F, 先自左向右推, 后自右向左推, 木块均保持静止。问: (1) 前后两次推木块, 木块受到的静摩擦力是否相同? (2) 若将外力F增大至10N, 木块恰能滑动, 则木块与水平面间的静摩擦力的取值范围是多少?
分析:前后两次推木块, 木块未能运动, 说明木块受到摩擦力的作用且大小与外力F相等, 方向相反。甲图中外力F自左向右推木块, 使木块有一自左向的运动趋势, 而静摩擦力的方向与运动趋势方向相反, 故应自右向左。同理, 乙图中的静摩擦力大小等于外力F, 方向应自左向右。可见, 两次以同样大小的外力F推木块, 木块受到的静摩擦力大小相等, 但方向相反, 故前后两次木块受到的静摩擦力不相同。木块与水平面间的静摩擦力的取值范围是0到10N。
(3) 如图, 位于斜面上的物块M在沿斜面向上的力F作用下, 处于静止状态, 试分析斜面对物体的静摩擦力方向如何?
设斜面光滑, 物体相对斜面的运动情况有三种可能:若推力F较小, 物体有沿斜面向下运动的趋势;若推力F大小适宜, 物体无滑动的趋势, 物体仍保持静止;若推力F较大, 物体有沿斜面向上运动的趋势。因此, 相应的物体与受斜面的静摩擦力的方向也有三种可能:沿斜面向上;不受静摩擦力;沿斜面向下。
实践证明, 关于“静摩擦力”的教学, 采取上述的方式, 可调动学生参与课堂教学的积极性, 达到教学相长的目的, 取得很好的教学效果。
摘要：静摩擦力是高中物理知识中的难点之一;如何在课堂教学中突破难点, 提高静摩擦力的课堂教学效果?许多高中物理教师一直在努力。本文从新课引入、新课教学、难点突破等方面进行一些教学方式的探讨, 以期共同提高。
关键词：静摩擦力,教学方式
参考文献
[1]张正太.浅谈“功”的教学的两种设计方案[J].中学物理教学参考.2015 (Z1)
[2]林秋华, 温训旗, 张志鹏.高考电学复习指要[J].中学物理教学参考.2015 (Z1)
静摩擦力大小方向的计算与判定 篇8
静摩擦力的判定方法很多, 最常见的是假设法———先假设接触面光滑, 即不存在摩擦, 通过推理分析得出某种结论, 再与实际物理情境比较, 最后再由静摩擦力的概念得出确定的摩擦力。笔者认为此法思维过程多, 并且先假设又否定, 学生容易混乱, 进而得出错误结论。在教学中, 笔者认为———因为静摩擦力就是一个力, 它与其他力的合力决定物体处于平衡状态还是加速运动, 若利用其适应力的特点, 根据需要, 再结合一些学生较熟悉的常用规律去判定, 简单、方便且行之有效。
类型Ⅰ:根据需要, 结合平衡条件和牛顿第二定律判定
例1如图所示, A、B两木块叠放在一起, B受水平拉力F的作用, 处于静止状态, 分析A、B受到的摩擦力。
解析: (1) A平衡, 不需要摩擦力; (2) B平衡, 需要, A没给B, 需要地给B向右的静摩擦力, 大小为F。
拓宽:若A、B一起在光滑水平面上向左加速, 某时刻加速度为a, 则A需要一个力提供向左的加速度, 这个力只能由静摩擦力提供, 所以A受向左的静摩擦力Ff=ma。
例2一圆盘可绕通过圆盘中心O且垂直于盘面的竖直轴转动。在圆盘上放置一个木块A, 它随圆盘一起做匀速转动, 试分析木块A受到的摩擦力。
解析:木块A匀速转动, 需要一个力提供向心力, 只能由静摩擦力提供, 方向沿半径指向圆心。
拓宽:若圆盘加速转动, 而A仍与盘保持相对静止, 则物体A需要一个力提供切向加速度, 改变速度的大小, 需要一个沿半径方向指向圆心的力提供向心加速度, 改变速度的方向。这两个力的效果都是由一个静摩擦力提供, 方向如图。
类型Ⅱ:根据需要, 结合牛顿第三定律———作用力与反作用力的关系判定
例3如图所示, A、B两木块叠放在一起, A受水平拉力F的作用, 处于静止状态, 分析A、B受到的摩擦力。
解析: (1) A平衡需要一个水平向右的摩擦力, 大小为F; (2) 由作用力与反作用力关系, B受到A给B水平向左的大小为F的摩擦力。 (3) B平衡, 还需要一个水平向右的力, 这个力只能是地给B的摩擦力, 大小为F, 方向水平向右。
例4皮带顺时针旋转, O1为主动轮, 试分析P、Q两处的静摩擦力情况。
解析: (1) 主动轮处皮带上各点所受的摩擦力;皮带顺时针转对P点需要向上的摩擦力提供动力。 (2) 主动轮上各点所受摩擦力;由作用力与反作用力关系, 对应P点处轮子受到的摩擦力向下。 (3) 从动轮上各点所受摩擦力;Q点需要向下的力提供动力。 (4) 从动轮处皮带上各点所受的摩擦力;由作用力和反作用力关系, 对应Q点的皮带上的点受到的摩擦力方向向上。
类型Ⅲ:根据需要再结合力是矢量的特点———同一条作用线上的力与规定的正方向相同的力可表示为正数, 方向相反的力可表示为负数, 从而把矢量运算转化成了简单的代数运算
例5如图, 物体A在沿斜面向上的拉力F作用下处于静止状态, 试分析力F的可能情况。
解析: (1) 对物体A, 据平衡条件列出沿斜面方向的方程, 以沿斜面向上方向为正, 则F-mgsinα+Ff=0, 得出Ff=mgsinα-F。
(2) 判定:若F
若F=mgsinα, Ff=0, 不需要;
若F>mgsinα, Ff为负, 需要Ff方向与F方向相反。
(3) 结论为Ff方向可能沿斜面向上, 可能沿斜面向下, 可能为零。
其大小为|mgsinα-F|。
拓宽:若已知斜面倾角为30°, 物体的质量为1kg, 物体与斜面间的最大静摩擦力为2N, 试求力F的大小范围。 (取g=1 0m/s2)
解析: (1) 列沿斜面方向的平衡方程, 以沿斜面向上方向为正, F-mgsin30°-Ff=0; (2) 列Ff的矢量方程-2N≤Ff≤2N; (3) 联立, 得3N≤F≤7N。
涉及静摩擦力的判定的题目很多且千变万化, 但究其实不过是一个力, 且是有一定的变化范围的适应力, 再复杂的问题, 也离不开其本质特征, 抓住其实质, 所有题目都应能迎刃而解, 以上仅提供几个最基本的实例, 希望能同大家共同探讨, 以使学生不再迷惘, 老师得以轻松。
摘要：因为静摩擦力发生在相对静止的物体之间, 被研究的物体可能静止也可能运动, 如何判定有无静摩擦力, 怎样确定它的大小和方向, 它对物体的运动状况和功能关系有何影响, 一直是教学中的一个重点和难点。结合多年教学实践, 笔者对相关知识做一总结, 其中包括笔者认为对于判定一类的问题易于理解且又快又准的方法, 介绍给大家, 以供参考和商榷。
静摩擦力 篇9
关键词：静摩擦力方向,特殊思考方法,物理问题
在求解静摩擦力方向的问题中, 如果只涉及两个物体之间的相互作用, 静摩擦力的方向可由相对运动趋势或力动关系判断。如图1所示, 向右水平恒力作用在质量为m的物块上, 如果m相对地面未运动, 则m所受静摩擦力的方向水平向左, 与相对运动趋势方向相反。如图2和图3所示, 物块m在受斜向右上方恒定拉力或斜向右下方恒定推力作用下相对地面未运动, 则地面对m的静摩擦力方向水平向左。如图4所示, 物块m受到竖直向下的恒力作用, 则地面对m无静摩擦力。由以上情境, 可以总结出这样一种思考方法:地面对m的静摩擦力方向取决于F对m的作用力方向。以上情境只涉及m和地面二者之间的关系, 不难理解。
现在, 我们来看这一情境:
例:如图5所示, 粗糙水平地面上有一斜面体M, 一物块m静止在斜面体上, 则地面对M的静摩擦力方向如何?此处要研究的是M与地面间的静摩擦力方向, 却涉及第三个物体m, 我把这类问题称为“静摩擦力方向求解中的第三者问题”。由前文提到的思考方法可知, 要分析清楚M与地面之间的摩擦力情况, 首先要分析m对M的作用力, 该作用力等同于图1—4中的F。如图6所示, 对m进行受力分析, 其中FN、Ff都是M对m的作用力, 因为m静止, 所以FN、Ff的合力大小和重力相等, 方向竖直向上。由牛顿第三定律可知, m对M的作用力方向竖直向下, 所以地面对M无摩擦力。
变式一:如图7所示, 粗糙水平地面上有一斜面体M, 一物块m沿斜面匀速下滑, M始终保持静止, 则地面对M的静摩擦力方向如何?
解析:很显然, 此题中的m与例题中的m有相同的运动状态, 分析思路相同, 所以地面对M无摩擦力。
变式二:如图8所示, 粗糙水平地面上有一斜面体M, 一物块m沿斜面匀加速下滑, M始终保持静止, 则地面对M的静摩擦力方向如何?
解析:如图9所示, 对m进行受力分析, 由于m的加速度沿斜面向下, 所以FN、Ff、mg合力的方向沿斜面向下, 又因为mg的方向竖直向下, 所以, 以图示的竖直线为参照, FN、Ff的合力方向应在斜向左上方的某一个方向上, 这样mg与两者的合力方向才能沿斜面向下。由牛顿第三定律可知, m对M的作用力方向斜向右下方, 所以, 地面对M的摩擦力方向向左。
那么, 如果m沿斜面减速下滑呢?此处不作赘述, 学生可以自己分析。
变式三:如图10所示, 粗糙水平地面上有一斜面体M, 一物块m恰好能沿斜面匀速下滑, 现给m施加一沿斜面向下的恒力F, M始终保持静止, 则地面对M的静摩擦力方向如何?
解析:由题设条件, 对物块m进行受力分析, 得Ff=mgsinθ, FN=mgcosθ, 又Ff=μFN, 由以上三式可得μ=tanθ。加了F后, FN、Ff的大小、方向均未变, 所以M对m的作用力方向竖直向上未变, 所以m对M的作用力方向竖直向下未变, 所以地面对M无摩擦力。
变式四:如图11所示, 其他条件未变, 如果只将变式三中的F改为水平向右, m仍沿斜面下滑呢?
解析:显然, FN、Ff的方向未变, 但F的存在必将改变FN、Ff的大小。请注意思考方式, 我们关注的只是FN、Ff合力的方向。因为Ff=μFN, 而μ=tanθ在本题中是隐含条件, 也就是说是一个定值, 即FN、Ff和它们的合力构成的矢量三角形的形状不会发生变化, 本题中FN、Ff的合力方向一定竖直向上, 所以m对M的作用力方向竖直向下, 所以地面对M无摩擦力。
综上所述, 我们可以对这类问题下一个结论:只要满足 (1) μ=tanθ; (2) m沿斜面下滑这两个条件, 那么不论有没有外力作用在m上, 也不论外力在什么方向上, M对m的作用力方向始终竖直向上, m对M的作用力方向始终竖直向下, 地面对M一定无摩擦力。
下面请看将这一思想用到极致的一道题:如图12所示, 粗糙水平地面上有一斜面体, 倾角为θ, 物块在竖直向下的恒力F作用下沿斜面体匀速下滑。若在F沿逆时针缓慢转过2θ的过程中, 物块仍沿斜面下滑, 斜面体始终保持静止, 则地面对斜面体的摩擦力 () 。
A.始终为零B.一直增大
C.先增大后减小D.先减小后增大
解析:由题给条件能提炼出 (1) μ=tanθ; (2) m沿斜面下滑两个条件, 那么地面对M一定无摩擦力。选A。
参考文献
静摩擦力 篇10
关键词：教师主导作用；静摩擦力；教学设计
G633.7
一、教师主导作用的涵义
何谓“教师主导作用”？有学者（王多宏，周俊明，2007）认为是教师在教学过程中了解培养目标，拥有知识、经验、技能并能传授，同时能预见教学进程，处于支配地位，很大程度影响教学质量的作用。[1]有学者（李军星，2013）认为教师要在六个方面体现教师主导作用：师生关系的建立、教学设计、教学组织、学习方法、教学参与、教学评价。[2]通过以上梳理，可以发现教师主导作用绕不开一个单词：“支配”。也就是说，在整个教学过程中，教师处于支配性的地位。支配性地位的作用可以使一堂课或成功或失败，可以激发学生的求知欲，也可以使学生产生厌学心理，很大程度的影响着教学的质量。[3]因此，“教师主导作用”自提出以来，就伴随着诸多的讨论与质疑，甚至将它视为教学中出现不良问题的诱因。主要的质疑声是认为教师主导作用凸显了师生的不平等与教师对课堂的绝对控制，下面对其进行澄清。
首先针对师生不平等性进行讨论，就人格而言，教师主导作用的发挥并不意味着师生人格上的不平等，就教育地位而言，教师与学生在教育地位上原本就是不平等的。其次，无论教师教什么或者怎么教，教师的“教”总是服务于学生的“学”的。教师的作用并不是强制学生的思维与行为，而是以服务者的姿态引导学生更有效地开展学习活动。[4]所以教师主导并非教师对课堂的绝对控制。“教育史上教师专制主义的片面性正在于不承认教师主导作用的服务性，从而否定了学生主体性”。[5]教师主导是学生发展的外因而非根本原因，学生是否从心理上和行为是接受教师的主导决定于学生个人[4]，但即使如此，外因对影响学生发展的作用不容小觑，因此教师要主动发挥主导作用，创造合适的学习环境，激发学生自主性、能动性和创造性，这样才能有效促进学习。所以教师“应理直气壮地发挥主导作用，但全部的主导作用应限制在发挥外因作用的范围内”。[6]所以教师主导不仅没有问题，而且是教育质量的保障。而现实教学中存在的灌输、强制等不良教学行为，亟待我们去探讨在具体教学情境中教师“如何主导”这一问题。笔者选择人教版高中物理必修一第三章中的静摩擦力进行教学设计，尝试着说明具体教学中如何发挥教师的主导作用。
二、教师主导作用下的静摩擦力的教学设计
有学者提出化学课堂的系统要素为：主体要素（教师与学生）、信息要素（教学内容）以及方法要素（教学方式方法）。[7]笔者要借鉴这个系统要素应用于物理课堂之中，并以教师主导的角度加以解读。即：
主体要素：物理教师与高一学生。
高一学生處于初中向高中过度的阶段，其思维特点是抽象思维进一步发展，但还需“从生活走向物理”的形象演示作为辅助才能更好地达到教学目标。学生在初中阶段已初步了解滑动摩擦力的相关知识，学习过二力平衡，已经知道力的矢量性，在前一节已经学习了胡克定律。
信息要素：静摩擦力。
《课标》对静摩擦力的内容标准是“通过实验认识静摩擦的规律”，活动建议是“调查日常生活和生产中利用静摩擦的事例”。[8]
方法要素：讲授法、问答法、演示法。
教学方法实际包括教师教的方法和学生学的方法，二者在教学过程中密不可分，此处试图以教师的教为主导，促成学生的学，仅呈现教师教的方法。
1.课前的准备
主要是教具的准备：气球、打气筒、透明的厚塑料杯、毛刷、夹子、一本厚书、长弹簧。
2.完整的教学程序
创设物理情境，引起认知冲突，激发学生兴趣。
在讲台上仅呈现一个杯子和一个未充气的气球，问学生如何用气球将杯子提起来，接下来拿出打气筒，将气球置于杯子内对其充气之后发现气球能够将杯子提到空中，引导学生观察气球形状及其与杯子内壁的关系。逐渐放掉气球里面的空气，发现杯子下落。提问：是何原因使气球既能把杯子提起，又放下？然后告诉学生，今天要学的内容可对其作出解释。
聚焦学生已知，点明教学主题，引导层层释疑。
让学生对桌面上的杯子进行受力分析，杯子受到竖直向下的重力和桌面对杯子的支持力，再对被气球提到空中的杯子进行受力分析，提起的杯子受到竖直向下的重力，要使杯子保持静止状态，则必须有一个竖直向上的力与之平衡，这个力就是我们此次所要研究的静摩擦力。
引导学生回忆气球提杯子的实验，挖掘所需要的相关细节，得出静摩擦力的产生条件。杯子被提起是因为静摩擦力的作用，要产生静摩擦力，首先需要接触，除此之外还得有挤压，发生形变，最终还要将杯子提起来，使其有一个相对运动趋势。至此，静摩擦力的产生条件已经被清晰地梳理出来：接触、挤压、有相对运动趋势。紧接着分析作用效果，杯子之所以想往下掉是因为受到重力的驱使，之所以没有往下掉是受到静摩擦力的制约，一旦静摩擦力消失，杯子就在重力的作用下下落。所以静摩擦力的作用效果是：阻碍物体相对运动的趋势。
在进行以上实验及对实验现象的分析之后，让学生试着给静摩擦力下一个定义，引导学生从产生条件和作用效果两个方面来入手。教材上的定义为：两个相互接触并且挤压的物体，当它们有相对运动趋势时，在接触面上会产生一个阻碍相对运动趋势的力，这种力叫做静摩擦力。[9]
立足旧有框架，借助实验演示，完善新知体系。
通过之前的学习，学生已经知道力是矢量，而静摩擦力属于力的范畴，也是矢量，因此需要分别对其大小和方向进行研究。秉承先易后难的思想，首先引导学生来探讨静摩擦力的方向。通过其作用效果可以初步得出静摩擦力的方向与相对运动趋势的方向相反。那具体什么是“相对运动趋势的方向”呢？物体是具有了“相对运动趋势”，而没有发生“相对运动”，之所以这样的原因是静摩擦力的作用，所以相对运动趋势的方向就是假设没有静摩擦力时物体发生相对运动的方向。由于静摩擦力的方向是直接逻辑推理得出，其真实性需要由实验验证。采用毛刷实验，将毛刷与书本接触，挤压，并使其对书本有一个相对运动的趋势，通过观察刷毛的方向就可以得出静摩擦力的方向，与理论推导一致。
接着对静摩擦力的大小进行探讨。先引导学生学生复习上一节弹力的内容：弹簧在弹性限度以内，其伸长量与弹力大小成正比。接着将厚书放在桌面上，用夹子将长弹簧一端固定在书本上，在弹簧处于原长状态对书本进行受力分析：书本受到重力及桌面对它的支持力，二力平衡，此时书本保持静止状态。接下来缓慢拉弹簧，使其有一个较小的伸长量，即书本除了受重力和支持力之外还受到一个弹簧的弹力，书本仍然保持静止状态，所以还受到一个与弹力大小相等方向相反的静摩擦力。继续拉长弹簧，弹力增大，书本静止，说明静摩擦力随弹力增大，同时说明静摩擦力是可变的，教师抛出问题：静摩擦力能否无止境地增大下去？然后继续拉长弹簧，最后发现，当拉长到一定程度的时候，书本动了起来，说明静摩擦力有一个最大值，物理学上把这个最大值称为最大静摩擦力。也就是说，静摩擦力随着外力的增大而增大，一旦外力超过最大静摩擦力的时候，物体就会发生相对滑动。所以结论是：静摩擦力的大小在零到最大静摩擦力之间。
三、结论：有所主导，有所不主导
立足于物理课堂系统要素来看，教师在主体要素、信息要素和方法要素三个方面都要发挥教师主导作用。对于主体要素，教师除了主导良好师生关系的建立之外，教师的主导作用还表现在对学生已有知识和当下思维特征的理解。对于信息要素，基于教师的专门性，对课标要求的教学内容的掌握优于学生，因此，在把课标要求下的知识转化加工为易于学生理解的知识的阶段，教师要发挥其主导作用。对于方法要素，教师基于对学生的理解和对教学内容的解读，在教学方法的选择、演示实验的设计、提问的设计上要发挥主导作用。
教师主导作用的发挥是教学质量的保障，但要清楚教师主导作用只是学生发展的外因，由于学生的主体意识的发挥和个体差异的存在，课堂是动态和生成的，学生对同一物理现象的解读也因人而异，学生对问题的回答也并不总是与教师预设目标一致，比如让学生通过杯子提气球的实验现象归纳静摩擦力的产生条件，或者让学生试着给出静摩擦力的定义，学生的答案是无法预知的，但我们允许乃至鼓励这种生成的存在。
参考文献：
[1]王多宏，周俊明.试论教师主导作用的发挥[J].管理与评价，2007：112.
[2]李军星.论高中教学中教师主导作用与学生主体地位的发挥[J].遵义师范学院学报，2013，15（6）：115-118.
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[4]劉继萍.“教师主导 学生主体”：一个经典公式正当性的论证[J].北京师范大学学报（社会科学版），2015（4）：25-33.
[5]王策三.教学认识论[M].北京：北京师范大学出版社，2002：120-121.
[6]冉乃彦.试论教育者“一身二作用”[J].教育科学研究，2010（5）：14-16.
[7]占小红.化学课堂结构系统研究[D].上海：华东师范大学，2013：60-62.
[8]教育部.全日制普通高级中学物理课程标准[S].北京：人民教育出版社，2003.
静摩擦力 篇11
本文以高中物理“静摩擦力”为例, 探讨对新课程教学理念的理解。静摩擦力是一种常见力, 学生有一定的生活经验, 但又有很多错误的认识。对静摩擦力的产生条件、方向的探究, 非常适合采用理论探究的方式。而对力大小的探究, 则适合采用实验探究。在学生对静摩擦力有了较全面的认识后, 概念自动生成, 水到渠成。
一、新课引入
基于已有对静摩擦力的了解, 让学生举出生活中产生静摩擦力的例子。并将这些情景归类抽象成几个典型的物理模型 (如:水平面模型、斜面模型, 竖直面模型、传送带模型等) 。
以往教学常以某一个情景引入, 这种做法容易禁锢学生的想象力, 不利于学生的发散思维。
二、新课教学
(一) 静摩擦力的产生条件
引导学生对四种模型中摩擦力产生过程进行逐一分析、对比、讨论, 从而归纳出静摩擦力产生的四个必要条件。其中, 竖直面模型可帮助学生突破“有正压力”这个难点;传送带模型则有助于学生体会“相对运动趋势”与“运动趋势”的区别。在分析过程中, 教师帮助学生提炼出“相对运动趋势”的概念, 并总结出判断“相对运动趋势”的方法——假设法。
学生易从某个或某几个模型中归纳出错误的产生条件 (例如, 静止) , 而笔者列出的四种模型恰好互补, 从而促使学生不断修正自己的结论, 最终找到产生摩擦力的必备条件。在这样的锻炼中, 学生的思维会更加条理、严谨, 看问题不片面。
以往教学, 教师常常会创设一些物理情景或实验, 让学生总结静摩擦力的产生条件。但由于物理情景单一, 学生难免会得出片面结论。这时教师再创设另一个物理情景, 意在反驳学生的片面结论, 学生修正结论。若结论又出现问题, 则教师再引入另一情景, 直至学生得出正确的结论。这样的设计看似通过制造认知冲突促使学生思考, 但实际上很容易让学生迷失方向, 陷入逻辑混乱, 搞不清研究目标, 且可能挫伤学生的自信心和积极性。
(二) 静摩擦力的方向
通过对摩擦力产生过程的分析, 学生不难归纳出静摩擦力的作用效果——阻碍相对运动趋势。这也正是静摩擦力的方向。
为让学生直观看到静摩擦的方向, 很多教师会采用“毛刷”这一道具。笔者认为, 学生对“静摩擦力方向”的认识过程, 正好能锻炼其抽象思维能力。过早地使用“毛刷”, 会造成学生对实物的过分依赖, 中断了抽象思维过程。实际上, 学生根据生活经验和力的平衡的物理知识, 完全可以在不借助外物的情况下推断出一般生活情境中静摩擦力的方向。只有在较复杂情形中 (例如, 传送带传送货物时突然加速) , 学生可能很难判断力的方向, 此时教师再借助于“毛刷”或“果冻”等实物, 能很好地帮助学生突破难点。
(三) 静摩擦力的大小
关于静摩擦力大小的探究, 可引导学生根据物理研究的一般步骤进行。首先可以设置一个体验活动, 让学生用手掌在桌面上推但不推动, 感受手的受力;改变手推的方向和力的大小, 再次感受, 并由此提出猜想——静摩擦力的大小和方向会随外力变化。然后学生自主设计实验验证。用力传感器拉物体直至将物体拉动, 观察力随时间的变化曲线。由此得出静摩擦力的大小范围, 理解最大静摩擦力的概念。
新课改指出, 课程改革要“大力推进信息技术在教学过程中的普遍应用, 促进信息技术与学科课程的整合”。笔者采用DIS实验设备完成学生实验, 正是响应这一号召, 对传统实验进行的改造和优化。力传感器的高灵敏度使实验现象更加明显, F-t图象则可以更直观地反映力变化的全过程, 有利于学生发现规律, 得出正确结论。
另外, 提出问题——合理猜想——实验验证——得出结论的探究过程符合物理研究的一般步骤, 是对学生的一种熏陶和指引。
(四) 最大静摩擦力
在得到静摩擦力大小的规律之后, 教师引导学生思考:最大静摩擦力的大小跟哪些因素有关?在生产生活中怎样增大/减小最大静摩擦力?这里可以让学生自己猜想, 并自主设计实验验证猜想。经过探究之后, 学生不难发现, 改变正压力或改变接触面粗糙程度可以改变最大静摩擦力。还可以引导学生解释生活中的一些增大或减小最大静摩擦力的实例, 体验物理“来源于生活”又“服务于生活”的学科特点。
(五) 静摩擦力的定义
在学生对静摩擦力的产生条件、方向、大小有了全面认识之后, 教师引导学生用物理语言描述“静摩擦力”, 从而自然得到静摩擦力的定义。学生给出的定义只要能全面、正确描述“静摩擦力”这一概念即可, 不必拘泥于课本定义。
物理概念是一类自然界客体和物理现象、物理过程的共同性质和本质特征在人脑中的反映, 是对物理现象和物理过程抽象化和概括化的思维形式。在物理学发展过程中, 一个物理概念的形成往往要经过人类漫长而艰难的智力活动历程, 并非朝夕之功。同样, 教师引导学生建立物理概念, 也应遵循人的认识规律, 循序渐进, 不断渗透, 让概念在学生的认知过程自然生成, 并不断深化。基于这一理念, 笔者没有将静摩擦力的定义在课堂一开始就给出, 而是放到本堂课的最后, 在学生对摩擦力的性质特征有了一定认识后意在让学生明白, 物理概念的形成是人类认识事物本质特征后的必然结果, 不是僵化的教条, 更不需死记硬背。
(六) 课堂小结
物理学是一门实验学科, 但也同时是一门逻辑性很强的学科。如果说实验事实是物理学的基础, 那么逻辑关系无疑构成了它的理论框架。而高中生正处在抽象逻辑思维开始由经验型转向理论型。因此, 高中物理课堂必须肩负起锻炼学生的逻辑思维能力的重任。对于许多将来不会从事科学工作的学生, 也许物理知识会逐渐忘记, 但一次又一次的逻辑训练会在其成长中留下痕迹, 成为他们的潜意识和价值观。