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《摩擦力》難點的實驗突破

2019-01-04 01:04
農(nóng)村青少年科學探究 2018年10期
關(guān)鍵詞:摩擦力重力彈性

八年級物理《摩擦力》一節(jié)是學生難于理解和掌握的內(nèi)容之一。究其原因,主要有以下幾點:

1.學生先前形成的一些片面甚至是錯誤的生活經(jīng)驗,對他們學習本節(jié)知識產(chǎn)生了一定的負面影響。比如,許多同學根據(jù)某些片面的生活體驗認為摩擦力一定是阻力,摩擦力的方向一定與物體運動方向或拉力方向相反等。

2.一部分知識要求學生不僅要有比較豐富的生活經(jīng)驗,而且要有較高的思維層次,如滑動摩擦力的方向與物體相對運動的方向相反等。而作為一名普通的中學生,通常是很難達到這一要求的。

3.教材上的演示實驗雖然揭示了影響滑動摩擦力大小的兩個因素,但針對性不強,不容易使學生深刻地理解其物理本質(zhì)。

4.對于本節(jié)的幾個關(guān)鍵性結(jié)論,教材與教參上都沒有相應(yīng)的實驗,只有幾點簡單的文字介紹,這也使學生在學習、理解和掌握這些理論時感到十分枯燥和抽象,造成了學生在學習上的困難。

根據(jù)學生的實際情況,我在教材原有實驗的基礎(chǔ)上,新增加了一組隨堂小實驗,使學生在感到困惑的地方,能夠用實驗看清問題實質(zhì),以降低學生學習和理解該節(jié)知識的難度。

難點一:壓力是否與重力有關(guān)

學生常常把壓力與重力混為一談,把摩擦力與壓力的關(guān)系錯誤地理解成摩擦力與重力的關(guān)系。而教材上用改變重力大小來改變壓力的方法,又使部分學生對于這一問題的認識更加模糊。因此,我設(shè)計了下面的實驗來幫助學生正確理解這一知識點。

實驗方法:如圖1所示,在兩個支撐物A、B的上方放一塊彈性演示板,當中間不放重物時,可以看到彈性演示板平直無彎曲。當用手在彈性演示板的中間用力下壓時,可以看到彈性演示板的中部明顯向下彎曲。這可以形象地說明壓在木板上的力是壓力。然后在彈性演示板的中間放一重物,可以得到同樣的效果。所以,壓力與重力在本質(zhì)上是不同的。

為了使學生的印象更加深刻,還可以進一步啟發(fā)學生:壓力一定由重力產(chǎn)生嗎?

學生很容易回答出正確答案。為了強化學生對壓力的感性認識,還可以做以下的兩個小實驗:

a.在實驗中不換重物的情況下,壓或提重物,可以看到彈性演示板的彎曲程度明顯改變。

再次提出問題:既然壓力不單是由重力產(chǎn)生的,那么壓力的大小和重力的大小有關(guān)系嗎?

b.將兩個支撐物放在豎直的墻上,在支撐物的中間同樣放上彈性演示板,也可以看到演示板發(fā)生形變,此時再問學生上述問題。

這樣,學生自然就會得出壓力和重力無關(guān)的結(jié)論。

圖1

圖2

然后教師再總結(jié):壓力是一種效果力,而重力是一種性質(zhì)力,他們之間并沒有本質(zhì)的聯(lián)系,所以壓力可以由重力產(chǎn)生,也可以由其他力產(chǎn)生。這樣學生就不會將它們混在一起了。

難點二:滑動摩擦力大小與壓力大小有關(guān)

教材上演示滑動摩擦力大小與壓力大小有關(guān)的實驗中,是用增加木塊個數(shù)(改變重力大小)的方法來實現(xiàn)壓力大小的改變,很容易使學生產(chǎn)生誤解:當重力改變時,滑動摩擦力也隨之改變。因此,一般學生都會根據(jù)實驗結(jié)果回答:滑動摩擦力與重力有關(guān)。這時教師可以在此基礎(chǔ)上反問:真的是與重力有關(guān)嗎?請繼續(xù)進行以下的實驗:在不改變木塊重力的前提下,提或壓木塊,觀察彈簧測力計的示數(shù)。此時再提出問題:滑動摩擦力的大小是與重力的大小有關(guān)嗎?學生有了前面的實驗基礎(chǔ),經(jīng)過認真分析就能得出正確結(jié)論:滑動摩擦力大小與壓力大小有關(guān)。

難點三:滑動摩擦力方向與拉力方向的關(guān)系

讓學生課前準備一個較大的毛刷,如圖2A所示,學生可以清楚地看到刷須彎曲的方向代表滑動摩擦力的方向,與拉力方向相反。

教師問:如果我們沿斜面拉著毛刷前進,情況會如何?學生重新做實驗,如圖2B所示,學生一定會為自己的猜測與實驗結(jié)論一致而高興。

教師又問:如果一位同學的力氣很小,雖然是沿斜面向上拉,但力不從心,結(jié)果毛刷拉著他向下滑動,那么滑動摩擦力的方向如何呢?學生又做實驗,如圖2C。實驗結(jié)果將使學生議論紛紛,接著教師引導學生聯(lián)系實際,舉出生活中類似的事例,從而使學生從心里排除“滑動摩擦力的方向與拉力方向相反”這一錯誤結(jié)論。此時,很多學生會興趣濃郁地反問老師:那滑動摩擦力的方向究竟與什么因素有關(guān)呢?

難點四:滑動摩擦力的方向與物體相對運動的方向相反

如圖3所示,教師用力推著實驗刷在運動板上以速度v1勻速向右前進,請一位同學用力將運動板沿著實驗刷的運動方向分別以不同的速度v2(v2<v1、v2=v1、v2>v1)分三次抽出,學生可以清楚地看見在抽出運動板的過程中,當v2<v1時,刷須彎曲的方向與運動方向相反(與相對運動方向相反);當v2>v1時,刷須彎曲的方向與運動方向相同(與相對運動方向相反);當v2=v1時,刷須方向豎直(無相對運動),表明此時無滑動摩擦力。雖然在三次實驗中,實驗刷和運動板的運動方向相同,但經(jīng)過認真分析,不難發(fā)現(xiàn)其共性,即滑動摩擦力的方向與物體相對運動的方向相反。

圖3

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