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2019-2020年七年級科學下冊 第2章第6節(jié) 摩擦的利和弊教案 浙教版 一、學情分析 學生對摩擦力雖有一定的認識，但在固有的知識結構中，還存在不少缺陷，比如： 1．對于固體能產生相應的摩擦學生有一定的了解，而對液體、氣體存在摩擦缺乏認識，沒有“摩擦力是普遍存在的”的這一理念。 2．對于摩擦，不少同學有“摩擦對我們生活生產是有害的”這一錯誤概念。 3．現實世界處處存在摩擦，學生對零摩擦沒有感性認識，可能會有“如果沒有摩擦該多好啊”這樣的想法。 4．學生對于增大或減小摩擦的知識不具有系統(tǒng)性，存在“添加潤滑油就是改變了接觸面的粗糙程度，使接觸面變得光滑”、“摩擦力的大小與接觸面積的大小有關”等錯誤觀念。 二、教學策略 針對學生的實際情況，我采用如下策略幫助學生建構新知識： 1．通過全班同學參加參與“摩擦的利與弊”的辯論，促使學生查閱相關的資料，豐富學生對摩擦的感性認識，進而正確認識摩擦，正確對待摩擦。 2．認識了摩擦的利與弊，就要了解哪些方法可以增大或減小摩擦，將其運用于生活。所以本課的一個重點也是幫助學生認識并學會使用增大或減小摩擦的方法。這個環(huán)節(jié)可以設計成小組討論，畫、寫設想，然后由代表發(fā)言，說出設想的理論根據，再由老師點評的形式進行。 3．在學生對摩擦有了比較深入的了解之后，可以讓學生用頭腦風暴法猜想如果沒有摩擦，我們的世界會怎樣，引導學生學會使用逆向思維，培養(yǎng)他們敢于設想一切、敢于懷疑一切的意識，并幫助學生進一步了解摩擦對我們生產生活的意義。 對于討論“沒有摩擦將會怎樣”的問題時，以頭腦風暴的形式， 三、教學目標 1．知識與能力： 通過辯論說明摩擦力是普遍存在的，不但固體會產生摩擦力，而且氣體和液體也會產生摩擦力。能通過想象描述沒有摩擦的世界將會出現的情景。理解摩擦力的利和弊，并懂得增大摩擦和減小摩擦的具體方法。 2．過程與方法： 采用小組合作探究的模式，通過辯論探討，引導學生自主進行學習，深入了解摩擦的利與弊，并能使用正確的方法來增加或減小摩擦。同時，在辯論中穿插必要的實驗，培養(yǎng)學生的動手能力和實驗探究精神。 3．情感價值觀目標： 在辯論的過程中，培養(yǎng)學生謙遜有禮、文明待人的氣質和風格，在意見對立的情況下也能氣定神閑、保持自身良好的風度，同時能對各種突發(fā)狀況做出較好的對應。通過這個活動，能為學生打下一定的辯論基礎。 四、板塊設計 教學程序 教師活動 學生活動 設計意圖 課前準備、 收集資料 確定辯題：摩擦利大于弊。 將全班同學分為兩組，分別為辯論的正方和反方。立場可以由抽簽決定，也可以由自己的意愿決定。 教師關于辯論所需要注意的事項向學生做一個詳細的說明，包括時間、方式、內容、語言語態(tài)等等，可以組織學生觀看大學生辯論會等視頻資料，并為學生的資料收集提供必要的建議和幫助。 由各方推選出4位辯論代表，與組員一起合作，收集必要的資料，撰寫辯論稿，準備辯論時所須的豐富資料，包括需要使用的實驗儀器等。將需要老師協(xié)助準備的材料清單列出，請老師幫助準備。 另選出兩位計時員。 引導學生自主進行學習，在瀏覽網頁、查閱書籍等過程中獲取豐富的摩擦力知識。 同時，通過學習“獅城舌戰(zhàn)”，使學生對辯論有感性認識，培養(yǎng)他們優(yōu)良的辯論風格。 宣布辯論規(guī)則 宣布辯論規(guī)則，請選手做好辯論準備，計時員準備計時。同時要求其余同學準備好筆記本，記錄相關的知識。 將教室的布局布置成辯論現場的模式，立好自己制作的名牌。選手準備辯論。其余同學準備記錄知識點。 使辯手和觀眾再一次明確比賽規(guī)則，并提醒學生注意記錄重點要點。 “摩擦利大于弊”的辯論 維護現場秩序，控制時間，督促其他學生的傾聽和相關知識的記錄。對辯論過程中出現的狡辯等現象給予提醒，提供相應的實驗器材讓學生證明自己的觀點。 一辯陳詞時間控制在4分鐘，接著是各方累計3分鐘的自由辯論。最后的四辯陳詞時間也控制在4分鐘。如須做實驗，實驗的時間可以不計入在內。 其余同學不得大聲喧嘩和展開罵戰(zhàn)，根據老師的即時點評和分析作好筆記。 通過辯論以及實驗驗證，說明摩擦力是普遍存在的，固體、氣體和液體都會產生摩擦力。幫助學生了解摩擦力既有利也有弊，我們要正確對待它。 總結辯論 辯論結束后，老師進行總結，得出結論：摩擦力有利有弊，我們要合理的利用摩擦的利，削減摩擦的弊。 同時，也可對選手在辯論中的表現作出評判，幫助學生明確怎樣的辯論風格才是優(yōu)秀的辯論，對辯論中學生出現的一些失誤作出更正，對實驗的現象進行分析，與學生一起評出最佳辯手。 補充交流更多的摩擦材料，討論怎樣的辯手才稱得上好的辯手，評出本班的最佳辯手。 幫助學生進一步明確摩擦的利與弊。同時說明怎樣的辯論風格才是優(yōu)異的，為學生打下一定的辯論基礎。 設計方案 以辯論時的方陣，給兩個小組每組一張大紙，彩色筆若干，要求正反兩方都寫出增大和減小摩擦的方案若干。 交流后適當總結和點評，指導學生做好筆記。 小組討論，由1—2人執(zhí)筆，將大家的方案寫在彩紙上，然后派一個小組代表將紙貼在黑板上，說明各組所想出的方案的具體實施方法和例子。 根據所寫的方案總結，并將相關知識摘錄到筆記本上。 培養(yǎng)學生合作探究的能力。并能將所學知識運用在實際生活中。 頭腦風暴 以頭腦風暴的形式，鼓勵學生展開想象的翅膀，討論“沒有摩擦將會怎樣”，最后得出結論。 以輪流的形式依次說出沒有摩擦將會怎樣，可以舉出不同的例子加以具體說明，要求后面的學生不得重復前面同學的答案。 培養(yǎng)學生敢于設想一切、敢于懷疑一切的能力。學會使用逆向思維的方法。 當堂練習 布置課堂練習，并講評分析。 做相關習題。 鞏固提高。 五、教學特色 1．辯論：采用小組合作探究的模式，通過辯論探討，引導學生自主進行學習，在瀏覽網頁、查閱書籍等過程中獲取豐富的摩擦力知識，在激烈的辯論中深入了解摩擦的利與弊，并能使用正確的方法來增加或減小摩擦。在辯論中，穿插必要的實驗加以證明，培養(yǎng)學生的動手能力和實驗探究精神。此外，還能培養(yǎng)學生謙遜有禮、文明待人的氣質和風格，在意見對立的情況下也能氣定神閑、保持自身良好的風度，同時，能對各種突發(fā)狀況做出較好的對應。通過這個活動，為學生打下一定的辯論基礎。 2．設計方案：對于討論增大和減小摩擦的方案時，設計成小組討論，畫、寫設想，然后由代表發(fā)言，說出設想的理論根據，由老師點評的形式進行，這樣就將課堂的主角再次還給學生。 3．頭腦風暴：鼓勵學生展開想象的翅膀，以頭腦風暴的形式討論“沒有摩擦將會怎樣”，引導學生展開想象的翅膀，充分地表達自己的想法，并學會使用逆向思維的方法。同時，培養(yǎng)他們敢于設想一切、敢于懷疑一切的能力。 六、練習題設計、答案 1.添加潤滑油就是改變了接觸面的粗糙程度，使接觸面變得光滑，對嗎? 參考答案：不對。添加潤滑油其實是使摩擦發(fā)生在固體和液體之間，實質是濕摩擦。 2．自行車上哪些地方要利用摩擦？哪些地方要減少摩擦？是用什么方法來增大和減少摩擦？ 參考答案：車把、輪胎、腳踏板、車閘等處要利用摩擦。車把、輪胎、腳踏板刻有粗糙的花紋，通過增大接觸面的粗糙程度來增大摩擦。自行車上所有轉軸如中軸、前后軸、飛輪、龍頭的轉軸、腳踏板的轉軸等部件都要減少摩擦。主要是利用滾珠軸承和添加潤滑油來減少摩擦。 3．冬天人們從外面進屋后，總喜歡用口對著雙手哈氣，，同時還愛兩手相互摩擦，這是為什么？ 參考答案：冬天室外很冷，人的雙手總是裸露，而人口呼出的氣溫近于人的體溫，對手哈氣，可使手吸收口中呼出的氣的熱量；雙手互相摩擦，摩擦力做功，增加手的內能，都可以使手變得溫暖。 七、知識拓展 摩擦力 相互接觸的兩個物體，在接觸面上發(fā)生阻礙相對運動的現象，叫做摩擦，所產生的阻礙相對運動的力叫做摩擦力。摩擦有干摩擦和濕摩擦之分，干摩擦發(fā)生在固體和固體接觸面之間，濕摩擦發(fā)生在固體和流體接觸面之間，又叫粘滯現象。起作用力又叫粘滯力。在初中科學中只討論干摩擦的情況。但是如果在兩固體間涂上一層潤滑油，使摩擦發(fā)生在固體和液體之間，其實質也是濕摩擦。如果摩擦現象僅僅是兩物體間有相對運動的趨勢，而并無相對運動，這種阻礙相對運動趨勢的現象叫做靜摩擦，其作用力叫做靜摩擦力。如果摩擦現象發(fā)生在兩物體間的相對滑動，這種阻礙相對滑動的現象叫做滑動摩擦。其作用力叫做滑動摩擦力?；瑒幽Σ亮的大小與物體間壓力N成正比，方向與相對運動的方向相反。 滾動摩擦 一個物體在另一個物體上滾動（或有滾動趨勢）時受到阻礙作用的現象，叫做滾動摩擦。滾動摩擦也有靜摩擦和動摩擦之分。滾動摩擦其大小與接觸材料表面性質及壓力有關。我們可以這樣說，在其它條件相同情況下，克服滾動摩擦所需要的力比滑動摩擦力小得多，因此人們常設法把相對滑動得情況改變?yōu)橄嗷L動。例如用車輪運輸而不在平面上推動重物，用滾動軸承代替滑動軸承。 假如沒有摩擦 各種各樣的結——普通結、“水手結”、“紐帶結”、“蝴蝶結”等等——所以能打得牢，完全是由于摩擦的作用。由于繩索圍著自己纏繞著，象繩索圍著支架纏繞著一樣，所以摩擦力增大了許多倍。研究一下結里的許多曲折，就不難相信這一點。曲折越多，或是繩子圍著自己纏繞的圈數越多，它的繞轉角就越大，結也打得越牢。 　　縫衣工人釘鈕扣，也常常在不知不覺中使用著這個方法。他把線頭繞許多轉，然后把線扯斷。這樣，只要線是堅韌的，鈕扣就不會掉下來。 　　如果沒有摩擦，我們甚至連鈕扣都沒法使用：線在紐扣的重力下會自己松開，使鈕扣脫落。 　　你看，在我們的周圍，有各種各樣的摩擦現象，這種現象有時非常出人意料。有時甚至連我們想不到的地方，也會出現極重要的摩擦現象。假如摩擦在世界上突然消滅了的話，許多普通現象都會完全按照另一種方式進行。 　　法國物理學家希洛姆對于摩擦現象曾經有過生動的描寫。 　　我們有時候走上了結著冰的路。為了使身體不致跌倒，我們得用多少力氣；為了站穩(wěn)，又得做多少可笑的動作！這就不得不使我們承認，我們平時所走的路面有多么寶貴的性質，由于這種性質，我們才不必特別用力，就能保持平衡。當我們騎著自行車在很滑的路上滑倒的時侯，或是馬在柏油路上滑倒的時侯，我們也會產生同樣的思想。研究了類似的現象以后，我們就可以看出摩擦帶給我們的后果了。工程師竭力在設法除掉機器上的摩擦，井且得到了很好的成績。在應用力學里，常常把摩擦說成是最不好的現象。這當然是對的，可是也只有在幾個狹窄的領域里才能算是對的。至于在別的情況下，我們還應當感謝摩擦：它使我們能夠毫不提心吊膽地走路、坐定和工作；使書和墨水瓶不會落在地板上；使桌子不會自己滑向墻角；使鋼筆不會從手里滑掉。 　　摩擦是一種非常普遍的現象。除了很少幾種特別情況以外，我們用不著去找它，它自己就會來幫我們忙。 　　摩擦能夠促進穩(wěn)定。木工刨平地板，目的是使桌子和椅子放在哪里就留在哪里。只要不是在正在搖晃的輪船里，放在桌子上的杯盤，用不到我們特別照顧，就會不動地留在桌子上。 　　如果我們設想已經完全沒有摩擦了。這時候任何物體，不論是大石塊或是小沙粒，就再也不能相互支持了。所有的東西都要滑著，滾著，直到鋪成一個平面為止。如果沒有摩擦，地球就象流體一樣，變成了一個一點高低都沒有的圓球了。 　　我們還可以補充說，沒有了摩擦，鐵釘和螺釘會從墻上滑出來，我們的手也不能拿東西，任何建筑物都不可能建造起來。起了旋風就永遠不會平息。我們會不斷地聽到發(fā)出的聲音的回聲，因為它從墻壁上反射回來，一點也沒有被削弱。 　　每一次地面上的凍冰，都使我們清楚地看出摩擦的重要性。遇到街上結冰的時候，我們會弄得毫無辦法，并且隨時都有滑倒的危險。下面是從報上摘下來的幾段消息（1927年十二月）： 　　“倫敦二十一日消息，由于地面結了冰，倫敦的街車和電車行動都發(fā)生困難。大約有1400人摔壞了手腳等等，被送入醫(yī)院?！? 　　“巴黎二十一日消息，巴黎城和近郊，由于街道結冰，發(fā)生了許多不幸事件……”可是在冰上摩擦力極小這一點，在技術上也可以利用。普通的雪橇就是例子。更好的例子是那用來把樹木從伐木的地方運輸到鐵道或浮送站去的所謂冰路。在這種平滑的冰路上，用兩匹馬可以拉動裝著七十噸木材的雪橇。 摩擦的作用 一、摩擦的作用 （一）摩擦的有利作用 1．傳動作用，各種動力機、驅動軸，在很大程度上是依靠傳動裝置（如皮帶、傳動鏈、齒輪、蝸輪、蝸桿等）和各個聯(lián)動部件之間的靜摩擦力，帶動各種工作機運轉。傳送帶也是借助它與其上物體間的靜摩擦力，帶動后者并傳送到預定地點。 2．制動作用，各種機械和交通工具乃至行人的減速和停止運行，都是借助于摩擦作用。據此制成制動器和離合器。 3．阻尼作用，轉軸和軸承，常常由于發(fā)生油膜振蕩而造成損壞。對此，可以利用摩擦消耗能量、減小振幅的作用，制成各種阻尼器，以實現阻振。 4．升溫作用，微波爐利用微波透射被加熱的物品，使其分子發(fā)生低于微波頻率的幾十萬赫茲的高頻振蕩。由于分子之間的摩擦產生大量的熱，而使該物品溫度劇烈升高。 （二）摩擦的有害作用 1．損耗能量，由各種形式的能量所轉化成的機械能，由于摩擦作用，將進而轉化為熱能而耗散。 2．引起磨損，磨損是一個固體在另一固體或介質的摩擦力作用下所發(fā)生的表面材料損壞過程。它使機械效率降低，潤滑油和功率的損耗增加，零件喪失精度乃至損壞，因而需要更換。