4. 摩擦力优秀教学设计

情境·问题·探究·体验

——《摩擦力》教学案例

一、设计思想

教是为了学生的学，学是主动而活泼的，要使学生真正理解和掌握物理知识，并内化为自身能力，最好的方法是：让学生主动参与到教学活动过程中来，通过内心体验与创造去学习。在本节课中，通过实验探究的方法，让学生自己归纳滑动摩擦力和静摩擦力的大小计算及相关因素。在探究过程中使用带传送带的摩擦力实验装置克服了测滑动摩擦力中匀速拉动以及相对运动的难点，使用自制的带记忆功能的圆筒测力计克服了测量最大静摩擦力的难点，对本节的教学起到关键的作用。在本节的探究实验中，有序的引导学生逐项观察、逐项分析、在综合观察、综合分析，使学生通过实践——认识——实践——再实践——再认识，完成认识的飞跃！

本节课堂教学主要由1、观察现象

感受摩擦 2、实验探究滑动摩擦力大小 3、观察、类比了解静摩擦 4实验探究静摩擦力大小5、交流与提升6、拓展与补充7、练习与巩固组成，在7个环节中通过创设问题情景，促进学生的观察与积极思维，在对问题的思考、分析、归纳的过程中形成科学的概念。在教学中列举学生熟悉的实例，让学生运用所学的知识去分析解释与摩擦力有关的现象，或去解决实际问题，从而有效的激发学生的学习兴趣，感受物理规律的价值，体现“从生活走向物理，从物理走向社会的理念”

另一方面培养学生解决实际问题的能力，这种从“问题到问题”，从“学生到学生”的设计，体现了课堂教学“以生为本”的设计思想．

二、教材分析

《普通高中物理课程标准》共同必修模块“物理1”中涉及本课本内容的条目有“通过实验认识滑动摩擦、静摩擦的规律，能用动摩擦力因数计算摩擦力”。该条目要求学生通过实验来认识滑动摩擦力和静摩擦力的规律，体现了对学生所必须经理的学习过程的要求。对于滑动摩擦力要求学生在认识摩擦力大小由什么因素决定的基础上，针对具体问题，能用动摩擦因素计算摩擦力的大小。摩擦力的大小的计算和方向的判断对学生来说是难点，而摩擦力又是高中力学三类常见的力之一，是受力分析的基础。本节课学习的成败对以后学习牛顿运动定律的应用、动能定理的应用以及摩擦力做功与产生热能的关系等问题都将带来影响，所以本节课在物理教学中的地位和作用是非常重要的。在教学中应引导学生充分运用已知物理知识和方法进行分析和探索，使学生在实践中亲自体验实践出真知的重要性，形成愿意运用科学思维方法和研究方法去解决问题的科学价值观。

三、学情分析：

（1）高一学生认识事物的特点是：开始从具体的形象思维向抽象逻辑思维过渡，但思维还常常与感性经验直接相联系，仍需要具体形象的图片画面、实验来支持！

（2）学生在初中对滑动摩擦力和滚动摩擦力只有定性、粗浅的认识。在本节学习中学生对静摩擦力是否存在、静摩擦力大小的判断等问题感到困难。

四、教学目标

1、知识与技能

（1）认识静摩擦、滑动摩擦和滚动摩擦，知道它们的定义，建立正确的摩擦的概念。

（2）知道摩擦力产生的条件及方向的判定。

（3）了解动摩擦因数和最大静摩擦力的的含义。

（4）会计算滑动摩擦力的大小。

2、过程与方法

（1）学生通过设计实验，并使用控制变量法对影响滑动摩擦力和静摩擦力大小的因素进行实验探究。

（2）培养学生的逻辑思维能力、利用知识解决实际问题的能力。

3、情感态度与价值观

（1）体验实验探究的乐趣，通过探究活动培养自己的合作能力。

（2）通过实验设计、数据的整理过程，养成实事求是的科学态度。

（3）体验知识来源于实践服务于实践的辩证关系。

五、教学重点、教学难点

重点：

（1）滑动摩擦力产生的条件及规律，公式F摩=μFN的应用。

（2）静摩擦力产生的条件及规律，正确理解最大静摩擦力的概念。

难点：

（1）最大静摩擦力的概念。

（2）相对运动和相对运动趋势的理解。

六、教具准备

（1）自制教学用具：带传送带的摩擦力演示仪（如图3）、自制的带记忆功能的圆筒测力计（如图5）

（2）毛刷、带车轮的小车，木块、弹簧秤、钩码、毛巾、砂纸若干。

七、教学过程

（一）创设情景，引入课题

图片展示：

图1 （设计意图：让学生感受到摩擦现象无处不在）

引入课题：今天我们要学习摩擦力。

（二）新课教学

1、观察现象

感受摩擦

『实验演示』： F

F

静止

运动

图

F

运动

图2 『引出概念』：：（板书）

一、摩擦力：

在两个相互接触的物体之间产生的一种阻碍相对运动或相对运动趋势的力，我们称为摩擦力。 并通过演示实验指出静摩擦力的三种类型：静摩擦

、滑动摩擦、滚动摩擦

『想一想

议一议』

1.、滑动摩擦力产生的条件是什么？

2、思考滑动摩擦力作用点、方向、大小三要素？

学生分组小实验：

学生根据实验分析、讨论

引导学生代表总结（板书）：

1、滑动摩擦力

（1）、滑动摩擦力产生的条件：

①接触面粗糙 F

②接触面间有弹力（或相互挤压）

③要有相对运动

（2）、滑动摩擦力作用点：相互接触的接触面上

方向：沿接触面且与相对运动方向相反 2、实验探究滑动摩擦力大小

（1）、科学.猜想：滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关？ 学生猜想：滑动摩擦力的大小可能跟压力、接触面的粗糙程度、接触面大小、运动速度有关。

（2）.设计实验方案

问题1：影响滑动摩擦力大小的因素可能不止一个，我们应该如何研究？

引导学生回答：采用控制变量法（控制其中三个量不变，研究摩擦力与其他第四个量的关系）

问题2：据仪器设想测量滑动摩擦力大小的方案。

仪器展示：

图3 学生分组讨论，设想实验步骤。

问题3：木块在相对运动中受几个力？如何测量木块的滑动摩擦力？

引导学生受力分析：木块受到摩擦力和拉力大小，通过测力计的大小求出摩擦力的大小。

（3）、学生分组实验探究滑动摩擦力的大小

：

①控制接触面粗糙程度、接触面大小、运动速度一定：研究滑动摩擦力与正压力的关系

（通过改变木块上面的砝码的个数）

②控制接触面大小、正压力、运动速度一定：研究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系（通过改变木块与传送带上放置的位置，从而改变接触面积）

③控制接触面粗糙程度和正压力、运动速度一定：研究滑动摩擦力与接触面大小的关系（通过在传送带上放上相同粗糙程度不同面积的接触面）

④控制接触面粗糙程度、大小、正压力一定：研究滑动摩擦力与运动速度的关系

（通过仪器调节传送带速度）

（4）、学生反馈探究结果：

a.随着压力Ｎ的增大，拉力T的大小增大，但T/N的大小不变，说明滑动摩擦力与压力的大小成正比。

b. 改变接触面的粗糙程度，重复实验，结果表明滑动摩擦力的大小与接触面的性质有关。

c. 改变接触面的大小，重复实验，结果表明滑动摩擦力的大小与接触面面积的大小无关

（5）、实验总结：

（板书）：（3）滑动摩擦力的大小：f=μN 3、观察、类比了解静摩擦

『实验演示』：

静摩推力

静止 图4 2、静摩擦力：发生在相对静止的物体间的摩擦力是静摩擦力。

思考：

（1）、静摩擦力产生的条件是什么？

引导总结：（板书）（1）、静摩擦力产生的条件

①接触面粗糙 ②接触面间有弹力（或相互挤压）

③要有相对运动的趋势

（2）.思考静摩擦力作用点、方向、大小三要素？

『实验演示』：如图6

把毛刷放在某学生的手背上，轻推毛刷，让学生感受相对运动趋势

①

把木块放在倾斜的木板上，木块下滑，在木板斜面上铺毛巾，木块静止。

指出相对运动趋势：相对静止，“要动不动”

引导总结（板书）：

（2）、滑动摩擦力作用点：相互接触的接触面上

方向：沿接触面且与相对运动趋势相反

4、实验探究静摩擦力大小：

图7 （1）实验演示：把木块放桌面上，用自制的带有记忆圆环的测力计推木块，在推力F增大到一定值之前，木块不会运动。根据二力平衡，推力大小即等于静摩擦力大小。

在自制测力计上放置一记忆圆环，它可以随指针移动，并作为指针到达最大位置的标记。继续用力，当拉力达到某一数值Fmax时木块开始移动，此时拉力突然变小到F0 整个过程中的拉力的变化可以用图8表示。

图8 改变接触面材料，重复实验，最大静摩擦力随接触面的改变而改变

。（如图10）

图9 图10 （2）引导探究实验结果分析：

a.大小随着推力的增大而增大，它的极限值就是最大静摩擦力。可见，静摩擦力是一个变力，变化范围为：0＜f静≤fmax b.实验表明，最大静摩擦力与压力和接触面的性质有关。

c.最大静摩擦力略大于滑动摩擦力，在一般计算时可认为相等

5、拓展补充

如何增大或减小摩擦？滚动摩擦与滑动摩擦相比，哪个大？

引导学生对比分析：

图11 引导学生总结：在压力相同时，滚动摩擦比滑动摩擦小的多。

6、交流与提升

学生分组讨论：

问题1：摩擦力一定是阻力吗？

问题2：滑动摩擦力的方向一定与物体的运动方向相反，对吗？

问题3：静止的物体受到的摩擦力一定是静摩擦力；运动的物体受到的摩擦力一定是滑动摩擦力；对吗？

7、练习与巩固

例题：在东北的冬季伐木工作中，伐下的木料常装在雪撬上，马拉雪橇在冰道上滑行，将木料运出。一个有钢制滑板的雪橇，连同木料的总重量为4.9×104N.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。（已知滑雪板与冰面间动摩擦因数为0.02）

解题要点：

画受力示意图：分析对象为雪橇与木料整体，受力如图示

必要的文字说明：雪橇与木料做匀速直线运动

公式：F=f，N=mg，f=μN 计算：F=μmg=0.02×4.9×104N=980N 思考①若鹿的拉力为1500N，雪橇与木料作匀加速直线运动，则雪橇与木料受到的滑动摩擦力f是多少？

①若鹿的拉力为500N，则雪橇与木料受到的摩擦力f是多少？

（三）、知识结构（课堂小结）：

滑动摩擦力

静摩擦力

符号及单位

产生原因

表面粗糙有挤压作用的物体间发生相对运动时

表面粗糙有挤压作用的物体间具有相对运动趋势时

大小

f=μN 始终与外力沿着接触面的分量相等

与相对运动趋势相反

摩擦力用f表示

单位：牛顿

简称：牛

符号：N 方向

与相对运动方向相反

计算摩擦力时，要判断是否有摩擦力，是静摩擦力还是滑动摩擦力。

（四）、作业设计：

1、2002年6月6日《海峡都市报》刊登了《货车超限超载，国道不堪重负》一文，报道了“104国道设计使用年限为15年以上，但才使用了5年就大修，现已伤痕累累。。。。”有些单位和个人只顾自己利益，不顾国家利益，让汽车成倍的超载是损坏路面的直接原因。请你运用所学知识解释汽车严重超载加快路面损坏的原因。（设计目的：引导学生关注社会，形成正确的人生观）（如图12 、

图13）

图12 图13 2、汽车打滑了，怎么办？（多媒体课件辅助教学，设计目的：理论联系实际，引导学生在生活中充分运用所学知识）

3、现代生活节奏日益加快，试从克服摩擦力的角度设想如何提高车速？（设计目的：介绍科学发展的新成就，拓展学生视野，培养“科学技术是第一生产力”（如图12）

图14

教

学

反思

本课教学中学生对相对运动趋势，是教学的难点所在，可以让每位学生自己动手实验，亲身体验，但考虑到课堂时间的有限性，以及学生已有相当的生活经验与感受，将此学生实验放到课后自己操作；讲到最大静摩擦力和滑动摩擦力时，本来还可再拓展说明，对以后解决动力学问题有积极的铺垫作用，但考虑到学生刚刚接触摩擦力的知识，理解起来有一定难度，所以就没有再展开，待习题或应用课加深。同时在本节课的设计中，我也有这样一个困惑：究竟一堂出色的物理课，是以知识概念的落实为重点，还是应该以物理过程、方法的展示为重点，当两者不可兼顾时，应该如何取舍。以上是我的一种取舍，究竟能否达到预期的教学效果，还有待实践的检验。