林星財
(福建省泉州市德化縣第八中學(xué))
摘 要:物理力學(xué)中的摩擦力知識是初中物理教學(xué)的重點(diǎn),也是難點(diǎn)。學(xué)習(xí)摩擦力知識需要一定的思維能力,物理教師在教學(xué)時也要注重引導(dǎo)學(xué)生從實際出發(fā),結(jié)合情境。就此對摩擦力教學(xué)做一些探究。
關(guān)鍵詞:初中物理;摩擦力;教學(xué);探究
初中物理教學(xué)中涉及的摩擦力有三種,分別是滑動摩擦力、滾動摩擦力和靜摩擦力。后兩種摩擦力教材中所提到的知識較少,這里要講述的是滑動摩擦力以及影響其大小的因素。要知道什么是影響滑動摩擦力的因素,首先就要對滑動摩擦力有一定的理解,再進(jìn)行實驗探究。
一、摩擦力的教學(xué)探究
1.摩擦力的定義
摩擦力的定義是“阻礙物體相對運(yùn)動(或相對運(yùn)動趨勢)的力叫做摩擦力。摩擦力的方向與物體相對運(yùn)動(或相對運(yùn)動趨勢)的方向相反。”摩擦力是阻礙物體的運(yùn)動或者運(yùn)動趨勢存在的力。
2.認(rèn)識摩擦力
摩擦力在生活中是無處不在的,為了讓學(xué)生親身體驗,教師可以讓學(xué)生自己去拖拽一下課桌,感受課桌與地面的摩擦?;蛘咴诠饣淖烂嫔蠣坷粋€木塊,接著在木塊下墊上毛巾再牽拉木塊,兩者對比感覺摩擦力的大小。通過以上體驗,可以引出摩擦力的大小與什么因素有關(guān)。
3.猜想與實驗
通過前面的介紹,學(xué)生對摩擦力已經(jīng)有了初步的認(rèn)識,學(xué)生可能就會猜想什么因素會影響摩擦力的大小。學(xué)生在進(jìn)行猜想時,教師要適當(dāng)引導(dǎo)。一般會有以下幾個猜想:滑動摩擦力的大小與表面壓力大小有關(guān);可能與接觸面的粗糙程度有關(guān);可能與接觸面的面積大小有關(guān)。
猜想是否正確需要實驗來證明,教師可以讓學(xué)生自己思考或集體討論設(shè)計實驗方案。在這之前一定要提醒學(xué)生注意影響摩擦力的因素不止一個,在確定一個因素的情況時一定要注意保持其他因素不變,這就是基本的物理方法,即控制變量法。在研究任何單一因素時一定要注意控制變量法的使用。具體的實驗方法
如下。
(1)研究滑動摩擦力的大小與表面壓力大小的關(guān)系
同一光滑平面(這里的光滑平面并不表示無摩擦力存在),利用彈簧測力器水平勻速拉動一木塊,多次實驗記錄數(shù)據(jù)。通過在木塊上增加砝碼改變壓力大小,同樣使用彈簧測力計水平拉動木塊,多次實驗記錄數(shù)據(jù)。
(2)研究滑動摩擦力的大小與接觸面的面積大小的關(guān)系
同一光滑平面(這里的光滑平面并不表示無摩擦力存在),利用彈簧測力器水平勻速拉動一木塊,多次實驗記錄數(shù)據(jù)。取另一木塊,質(zhì)量與前一木塊一樣,但是與平面接觸的面積增大,同樣使用彈簧測力計水平拉動木塊,多次實驗記錄數(shù)據(jù)。
(3)研究滑動摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度的關(guān)系
同一光滑平面(這里的光滑平面并不表示無摩擦力存在),利用彈簧測力器水平勻速拉動一木塊,多次實驗記錄數(shù)據(jù)。木塊保持不變,選用一粗糙的平面,讓木塊在上面運(yùn)動,記錄數(shù)據(jù)。
以上實驗為了讓彈簧測力器的讀數(shù)等于摩擦力的大小,需要讓木塊做勻速直線運(yùn)動。通過實驗可以讓學(xué)生清楚地認(rèn)識到影響滑動摩擦力的因素具體有哪些。
4.區(qū)分有益、無益摩擦以及如何改變摩擦力大小
摩擦力分為“有益摩擦”和“無益摩擦”。比如,一輛自行車,它包含的有益摩擦有車閘的閘皮與輪的摩擦、后輪胎與地面間的摩擦、手與車把間的摩擦、腳與腳瞪間的摩擦等。這些摩擦主要幫助自行車行駛以及使人能夠方便操控自行車。增大有益摩擦的方式可以用橡膠制作剎車皮,利用橡膠與金屬的摩擦增大摩擦力,同時在自行車的輪胎上、腳蹬上、車把手上刻上花紋,增大表面粗糙程度來增大摩擦力。無益摩擦就是軸承之間的摩擦,無益摩擦的存在會讓人使用汽車時感到費(fèi)力,因此可以在軸承處多添加潤滑劑來減少摩擦。
5.摩擦力題目的具體分析方式
摩擦力的產(chǎn)生是因為物體間有相對運(yùn)動的趨勢或者接觸并發(fā)生相對運(yùn)動。摩擦力就是阻礙物體運(yùn)動的力,所以在分析摩擦力時一定要注意物體的運(yùn)動方式,做好受力分析。比如,隨水平傳送帶一起做勻速直線運(yùn)動的物體所受的摩擦力的大小是多少?此時,我們分析發(fā)現(xiàn)物體相對傳送帶是靜止的,所以從靜摩擦方向討論,如果在水平方向上受到摩擦力的作用,就一定有一個力來平衡摩擦力,可我們卻找不到這個力的施力物體,所以這時物體不受摩擦力的作用,即物體所受摩擦力為0。又或者有這樣的題目:重為10 N的物體,靜止壓在豎直墻面上,則其所受的摩擦力的大小是多少?減少壓力,物體沿墻面勻速豎直下滑時所受的摩擦力的大小是多少?繼續(xù)減少壓力呢?從每個問題出發(fā),第一種情況是靜摩擦力,用二力平衡確定摩擦力為10N;第二種情況雖然物體運(yùn)動,產(chǎn)生的是滑動摩擦力,但是物體做的是勻速直線運(yùn)動,仍然是受力平衡狀態(tài),故得摩擦力為10N;第三種情況就不同了,物體在運(yùn)動,但不再是勻速直線運(yùn)動,不能用平衡力來分析,而應(yīng)該考慮用影響滑動摩擦力大小的因素來分析摩擦力的變化,此時,接觸面的粗糙程度未變,而壓力減小了,故摩擦力減小,會小于10N。
二、總結(jié)
摩擦力教學(xué)是初中物理教學(xué)中重要的一環(huán),摩擦力與我們?nèi)粘I钕⑾⑾嚓P(guān),通過合理的教學(xué)方式,相信學(xué)生會很容易掌握相關(guān)知識。
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