4. 摩擦力教学教案设计

一、

教学任务分析

《滑动摩擦力》是教育科学出版社出版的物理必修一第二章第四节第二课时

的内容，本节是在初中摩擦力基础上的延伸与拓展。第三章《相互作用》介于运

动学与动力学之间，有着重要的承上启下的作用。在本章中，包括了重力、弹力、

摩擦力这三种常见的力，其中弹力与摩擦力是本章教学的重点与难点。

（新旧教材比较）

在大纲要求上，原大纲指出要知道摩擦力产生的条件及静摩擦力存在最大值

，

会用公式

f＝μN 计算滑动摩擦力；而新课程标准中则要求通过实验认识滑动摩擦

力的规律，且能用动摩擦因数计算摩擦力。大纲要求的改变足以看出新课程对本

节内容的高度重视，本节知识作为本章教学的重点和难点，教学中要将它放在一

个较高的教学层次对待。

在顺序编排上，旧版教材先认识滑动摩擦力后认识静摩擦力；而新版教材提

倡从学生认知规律和实验现象发生的先后顺序进行教学，所以设计的教学环节也

需符合学生的认知心理，在知识上环环相扣。

在内容安排上，旧版教材一开始变给出滑动摩擦力的概念、公式，再根据表

达式分析摩擦力大小与粗糙程度、压力的关系；新版教材从力传感器测得最大静

摩擦力的实验结果引入对滑动摩擦力的探究，并且指明滑动摩擦力大小与压力成

正比是实验得出，所以此处需要设计实验，让学生在实验的基础上得出滑动摩擦

力的公式，从传统教

学

中的被动学习转变成

主

动探究知识

, 并养

成科

学探究的习

惯。并且教学设计中还要注意培养学生动手能力、科学的思维方法和强化学生分

析和论证的能力，强调滑动摩擦力的实际生活应用，为以后动力学的知识打下坚

实的基础。

二、

学生情况分析

知识与技能基础：初中阶段学生已经对滑动摩擦力有了一些定性的认识，

但是还不够深刻。学生在高中阶段前面的学习中已经初步会利用记录的实验

数据来分析问题，并且学会了用作图象的方法帮助他们分析处理实验数据

，

从而得出实验结论，所以本节课学生可以对摩擦力进行定量的探究。

心理基础：学生对自然现象和生活现象具有较强的兴趣，对科学探究具

有持续的热情和实事求是的态度。为此，在教学中应该为学生呈现出生动直

观的实验现象，列举学生熟悉的生活实例，通过多媒体展示有关现象，以便

更好的帮助学生理解所学知识。

思维障碍：关于滑动摩擦力方向的判断，学生容易习惯性地以大地为参

考面，导致对相对运动方向的误判。在初中，对于滑动摩擦力公式的得出不

做要求，也就没有进行定量探究，高中生已经具有一定的科学思维和事实求

是的态度，他们就会想知道压力与滑动摩擦力的正比关系是如何而来的。

三、

教学目标

知识与技能：

1.知道滑动摩擦力的概念及产生条件，会判断滑动摩擦力的方向；

2.掌握滑动摩擦力的公式

f＝μN；

3.知道生产生活中增大或减小滑动摩擦力的实例，有将物理知识应用于生产

生活的意识。

过程与方法：

1.观察产生滑动摩擦力的情景，从物理现象中归纳滑动摩擦力产生的条件，

形成概念，养成分析概括能力；

2.在探究滑动摩擦力方向过程中，能观察实验现象且自主进行实验验证，通

过合作讨论的方法理解“相对运动”的含义；

3.通过定性分析与定量探究，掌握探索物理问题的基本方法，得到滑动摩擦

力的公式

f＝μN。

情感态度与价值观：

1.通过对滑动摩擦力的了解和探究，获得实验探索的乐趣，养成用所学物理

知识联系生活、生产问题的习惯；

2. 体验自然科学的价值，体验知识来源于实践而又作用于实践的辩证关系

。

四、

教学重难点

重点：滑动摩擦力的方向，滑动摩擦力大小的计算公式

f＝μN。

教具：多媒体课件、毛刷、毛巾、书本、自制定量探究滑动摩擦力大小的实

验装置

学具：毛刷、毛巾、书本一课时（40min）

难点：滑动摩擦力方向，滑动摩擦力大小与其影响因素的定量关系。

五、

教学用时

六、

教学器材

七、教学过程

情

景

一

（流程图）

新课引入

新课教学

力的产生条

件

力的方向

力的大小

猜想有关的影响因素

情

景

三

教

师

实

验

学

生

实

验

定量实验探究

情

景

二

滑动摩擦力产生条件及概念

实

验

一

实

验

二

实

验

三

结论：滑动摩擦力大小计算公式

结论：滑动摩擦力方向

在生产生活中的应用

1.

新课引入（5min）

（设计意图：通过拉动书本，先对静摩擦力的知识进行简单回顾，

再自然引出滑动摩擦力的存在，其中通过学生动手操作，能够充

分集中学生注意力并调动学习热情）

师：同学们现在开始上课！今天，咱们先来进行一个小实验。现在大家拿出两本

差不多大小的书本，然后像洗扑克牌那样将两本书的纸张重叠在一起（教师带着

学生操作）。叠好后，稍稍压平，然后试着用双手将两本书拉开。

（学生几乎拉不动）

师：很多同学都没有办法将书本拉开，

是什么力阻碍了两本书的运动。

生：静摩擦力。

的情况下，书本就可以被拉动？

生：拉力大于最大静摩擦力。

师：现在大家可以试着同桌两人

合作来拉动书本。

师：在拉动书本过程中大家感觉轻松吗，还是仍然有力在阻碍书本相对滑动？

生：还有力在阻碍。

师：那是什么力在阻碍书本滑动？还是静摩擦力吗？

生：不是。因为书本已经运动了。

（学生合作拉动书本，培养合作意识）

图

2

师：很好。那么在手的拉力增大到什么样

图

1 本

单人拉动书

两人合作拉动书本

师：这个时候书本之间不再相对静止，而是开始滑动，所以此时的摩擦力不是静

摩擦力，而是本节课我们要来认识的滑动摩擦力。接下来，我们再来看一下生活

中产生滑动摩擦力的情景。

2.新课教学

（1）

滑动摩擦力的概念及产生条件（5min）

（设计意图：从生活走进物理，通过学生观察分析，教师从旁引

导，得出滑动摩擦力产生的条件。整个过程体现学生在课堂中

的主体地位）

师：由刚才的实验我们可以得出滑动摩擦力的概念。

（滑动摩擦力的概念：当一个物体在另一个物体表面滑动时，会受到另一物体

阻碍它滑动的力，这种力叫做滑动摩擦力。）

（ppt 展示图片，强化概念，总结出产生条件）

图

3 滑雪

图

5 铅笔写字

图

4

擦黑板

师：当我们刷黑板，用铅笔写字，包括在进行滑雪运动时，物体表面都发生了相

对运动，黑板、纸面、雪地对黑板刷、铅笔、雪橇有阻碍作用，这几种情景里都

存在着滑动摩擦力。大家现在根据这些情景分析下在什么样的情况下才会产生滑

动摩擦力，也就是说产生滑动摩擦力的条件有哪些？

生：相对滑动，相互挤压（引导：如果图中的物体不相互接触还有没有阻碍作用），

师：物体之间需要接触，也就是挤压，

图

6

小孩推木箱

不然两个物体的运动就不会相互影响了。还有一点就是相对运动，如果物体只有

相对运动趋势，产生的是静摩擦力。于是产生滑动摩擦力的条件是：物体之间相

（设计意图：先做出理论分析，再进行实验验证，符合科学探究

互接触、相互挤压、相对滑动。

接触面粗糙（引导：对图分析，物体表面都是凹凸不平的，当两个不平的表面相

对运动时，会相互阻碍。）

）

（2）

滑动摩擦力的方向（15min）

过程，以培养学生科学探究的思维。其中通过学生合作实验、

讨论交流来得出知识点，可以提高学生的动手能力、分析能力。）

师：既然这个力总要阻碍物体的滑动，那么它的方向总是要和物体运动方向相反。

但是事实是不是这样呢？下面我们就通过几个小实验，具体地来验证一下物体受

到的滑动摩擦力的方向是不是和它滑动方向相反。

（教师演示实验）

师：实验中，我们要用的工具有毛刷、铺了毛巾的书。现在老师用手指给毛刷软

毛一个向左的力，大家注意观察，毛刷有没有什么变化？

生：软毛偏向左边

图

7

水平施力拨动软毛

师：换成给一个向右的力，再来看一下。

师：软毛又偏向右边了。看来毛刷软毛的偏向会与它水

平受到的力的方向一致，那如果将毛刷放在一个物体表

面上移动，软毛将会受到滑动摩擦力的作用，那么它将可

断滑动摩擦力的方向。

（学生合作实验）

师：现在老师给出三个情景，需要大家通过毛刷，铺了毛巾的书本来进行演示实

验，同桌为一组来进行操作，并将实验结果记录到表格中。第一个实验，将毛刷

在静止的书本表面（有毛巾的表面）向右移动；第二个实验，将毛刷放在书上，

且静止放在桌面。如果向右拖动书本，而使刷子保持原位置。此时，刷子受到的

滑动摩擦力方向如何？第三个实验，仍然将毛刷放在书本上，如果快速向右拉动

书本，而使毛刷反方向运动，大家来判断一下毛刷受到的滑动摩擦力方向。

表

1：

实验情景

师：大家自己动手操作来检验一下。将实验现象和结果填在表格内。

图

8

水平拨动软毛

以反映滑动摩擦力的方向。接下来的实验中，我们就将通过观察软毛偏向，来判

图

9 实验

1 V

图

10

实验

2

V

图

11

实验

3

验证滑动摩擦力的方向

书本运动状况

毛刷运动状态

实验现象

毛刷受到滑动

摩擦力方向

情景

1

静止

向右运动

软毛偏向左

水平向左

情境

2 情景

3

向右运动

向右运动

静止不动

向左运动

软毛偏向右

软毛偏向右

水平向右

水平向右

师：这里出现了问题，实验二中刷子是静止的，没有滑动怎么会出现摩擦力？这

些现象是否说明概念错了。

生：（谈论交流，发表意见）

师：实验二中刷子对地静止，但是与刷子直接接触的是书本，毛刷受到的摩擦力

只能是书本给的，所以应该以书本为参考系，那么认为书本不动，而是刷子在向

右运动，所以滑动摩擦力方向为水平向左。实验三里，相对书本来说，毛刷仍然

是向左在运动的。

师：通过以上的情景我们应该知道，滑动摩擦力方向与相对运动的方向相反。这

里咱们可以将定义完善，变为当一个物体在另一个物体表面滑动时，会受到另一

（设计意图：让学生实践更前沿的科学技术，掌握科学探究的方

物体阻碍它相对滑动的力，这种力叫做滑动摩擦力。

（3）

滑动摩擦力的大小（11min）

法，形成严谨求实的科学态度，激发科学探究的兴趣）

师：在探究了滑动摩擦力的方向之后，咱们接着来探究滑动摩擦力的大小。现在

大家将手张开，放在桌面上，轻轻向前推动，接着在使劲向前移动，那么大家可

以根据手上的感觉判断出，那种情况摩擦力更大？（一边带着学生体验，一边讲

解）

生：使劲的时候

师：也就是说，压力越大，对应着滑动摩擦力越大。如果此时，老师在桌子上涂

层油，再用手在上面移动，又会怎么样呢？

生：很滑。

师：这说明滑动摩擦力与接触面的粗糙程度也是有关的。这些结论只是定性分析

得出的。当然，科学研究不能仅限于这样一个定性的概念，接下来咱们需要通过

设计实验定量地揭开滑动摩擦力与它影响因素之间的关系。这节课由于时间关系，

我们就先来探究最明显的两个影响因素，压力与接触面粗糙程度。这个实验中涉

及到了多个影响因素，那我们要采用的实验方法应该是？

生：控制变量法。

与传感器相连接，在实验中，我们让长木板向右移动，而滑块由于细线的作用保

持不动，那么这样的状态是受力平衡的，绳子的力向左，那么木板对它的滑动摩

擦力向右，且两个力大小相同。有因为细线与传感器相连，可以读出细线拉力大

小，从而得出滑动摩擦力大小。在实验中，我们通过往滑块中加入砝码不断改变

压力大小。课前，老师已经对滑块本身进行了称量，计算出来是

1.74 牛，我们

可以先来测出滑块在自身压力作用下受到的滑动摩擦力的大小。（图）

图

12 实验装置示意图

师：我们先来看一下所要用到的实验器材，这个设备中，滑块由细线绕过定滑轮

（教师进行实验操作）

师：现在电脑上已经呈现出测出的力随时间的变化图像，我们可以看到刚开始时

数据逐渐增大，又减小趋于一个稳定值。为什么数据会呈现这样的变化规律？大

家试着分析一下。

生：测出的是静摩擦力。

师：我们回忆一下刚才的实验步骤，是先打开传感器开关，在启动电动机，所以

采集的数据里会包括静摩擦力存在的过程。而这部分数据是我们不需要的，可以

通过计算机删除，再取后面一段较稳定的数据，求出一个平均值。这里算出来大

约是

0.45 牛。接下来，咱们要来改变压力大小，通过加入一个

50 克的砝码，重

复刚才的操作，得出另一个平均值。

师：在这里我们就不重复操作了，老师现在给出在课前测好的

1 组较为准确的数

值。现在要通过分析这

1 组数据得出压力与滑动摩擦力的关系，这里仍然不需要

大家进行计算，可以通过计算机作图来反映。其中的坐标图，将以压力为横坐标，

摩擦力为纵坐标。我们来看一下最后的图像。

此时呈现的图像是一条直线，还是一条过原点的直线，那就

说明可以列出压力与摩擦力的等式（板书

f＝μN）。

其中常数用

μ

来表示，并给它取了个名字，叫动

摩擦因数，是没有单位的。为了验证这个等式是

触

，

我们来看最后得到的图像。

仍然是过原点，说明等式成立，但是这两条斜线却

不同，不同在哪儿？

生：斜率不同。

图

13

数据分析

否成立，老师还测了另外

6 组数据，将实验中滑块带有磨砂的一面与长木板接

师：也就是说此时动摩擦因数改变了。也就是说动摩擦因数会随接触面的不同而

不同。书上有这样一个表格，给出了当接触面为钢、木头时对应的动摩擦因数

。

在以后的物理情景里，如果已知了接触面的动摩擦因数和压力，就可以求出滑动

摩擦力的大小。所以

f＝μN

是滑动摩擦力的计算公式，是大家必须要掌握的。

（4）

生活应用（

4min ）

（设计意图：从物理走向社会，体现物理与生产生活的紧密联系

，

做到活学活用。）

师：从式子中也可以得出当接触面不变，压力越大滑动摩擦力越大，压力一定

，

接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。那么知道了这样一些关系，对我们生活有哪些

帮助呢？

师：走在很滑的地面上，为了防止摔跤，就要增大鞋底与地面的滑动摩擦力，而

刹车片要使转动的轮子静止下来，也必须得增大摩擦力。大家知不知道其中采取

了那些方法？

（学生回答）

师：对了，人们呀在鞋底上设计了许多纹路，来使接触面粗糙程度增大，从而增

大滑动摩擦力。而刹车片则是通过增大与轮胎的压力来增大滑动摩擦力，这样才（ppt 展示图片：悬浮列车，自行车刹车片）

图

14 有花纹的鞋底

图

15

自行车刹车片

能使自行车尽快停下来。所以说，摩擦力在生活中也是有利的。只要掌握了它大

小变化的规律，我们也就可以避开短处，发扬长处，使我们的生产生活更加便捷。

（

5. ）作业布置

（设计意图：1、

2 题涉及对滑动摩擦力方向的判断和对滑动摩擦力大

小的计算，是对本课知识的巩固，而第三个作业是对实验能力的提升）

师：为了更好得巩固今天所获得的知识，老师给大家留了三道作业，希望认真完

成，这节课就到此结束，下课。

同车上木料的总重量为

49000N。在水平的冰道上，马要在水平方向用多大的力，

才能够拉着雪橇匀速前进？（接触面动摩擦因数为

0.02 ）

3. 实验探究接触面面积、速度与滑动摩擦力大小的关系（小组合作完成）

1. 在一个以速度

V ａ向右匀速运动的长木板上，有一个以初速度速度

V ｂ向右运

Vｂ

动的滑块，其中滑块受到的滑动摩擦力方向？

Vａ

2. 在我国东北寒冷的冬季，雪橇是常见的运输工具。一个有钢制滑板的雪橇，连

八、板书设计