高中物理人教版第三章相互作用3摩擦力 教学设计

人教版必修1第三章相互作用第3节《摩擦力》教学设计江苏省涟水中学朱昭营一、教材分析《摩擦力》是普通高中课程标准实验教科书·物理（必修1）第三章第3节内容。本节内容是在初中摩擦力基础上的延伸和拓展，从学生的认知规律和实验现象的先后顺序考虑，教材首先通过分析一些事例使学生认识摩擦力的存在，了解摩擦力的产生条件，并在此基础上说明摩擦力是阻碍物体相对运动或相对运动趋势的力。教材对滚动摩擦没有具体讲述产生原因，而是作为减小摩擦的方法介绍的。摩擦力是本章教学的重点与难点，也是整个力学、甚至是整个高中物理中最关键的知识点之一，在物理教学中的地位和作用是非常重要的。由于摩擦力问题的复杂性，对于初学者来说不易理解。在今后学习受力分析时，也是最容易出错的知识点之一。因此学好摩擦力，就为后续知识的学习奠定了坚实的基础。二、学情分析学生在初中已定性地学习过摩擦，包括滑动摩擦和静摩擦等内容，并掌握了增大和减小摩擦的方法，为本节内容的学习奠定了一定的基础。但是，对于本节课中摩擦力阻碍物体的相对运动或相对运动趋势、最大静摩擦力、摩擦力与正压力的关系等一些问题的理解上存在着一定的难度，只有掌握好摩擦力的特点才能准确找到摩擦力的方向，进而解决问题，为后续学习打下坚实基础。在教学中应引导学生充分运用已知的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、设计思想建构主义认为，物理概念的学习是由学生根据已有认知主动建构自己知识经验的过程。根据教材分析和学情分析，笔者计划分两课时进行，第一课时以探究摩擦力特点为主，第二课时以摩擦力在生产生活中的应用为主。本节课是第一课时，按“一构建三探究”（即以“构建摩擦力的概念→探究摩擦力的产生条件、方向和大小”为主线）组织教学”，利用学生在初中学习的基础上，从两种摩擦力的区别与联系出发，通过游戏激趣、猜想验证、分组实验、自主探究、合作交流、归纳提升等过程，从学生的认知规律出发，通过对各种情景和资源的设计支撑学生的建构活动，帮助学生理清摩擦力概念的知识脉络和内在联系，实现学生对摩擦力规律的深层理解和建构。鼓励学生在问题中思考、在活动中体会知识的发现过程、在概念规律的建立中掌握科学的方法，在合作中感受团队精神，体验科学探究与发现的成就感。本节的教学流程图学生知识回顾学生知识回顾探究摩擦力的大小呼应“引入”引入课题——趣味游戏课堂总结——归纳提升、交流心得新课教学——一构建三探究构建摩擦力的概念小组讨论与演示实验探究摩擦力产生的条件师生共同体验与归纳总结探究摩擦力的方向生生合作分组实验合作探究静摩擦力的大小师生合作演示实验探究滑动摩擦力的大小四、教学目标1.通过生活实例的观察，知道摩擦力的概念及产生条件，会判断滑动摩擦力和静摩擦力的方向。2.通过小组合作、组间交流，探究静摩擦力的大小规律，知道最大静摩擦力，并在探究过程中提高解决问题的能力。3.通过实验探究滑动摩擦力的大小规律，知道滑动摩擦力大小计算公式,并在探究过程中体会控制变量法研究问题的方法。4.通过学生参与实验探究、问题思考和游戏互动等主体活动，认真思考，积极动手，培养严谨细致的科学态度和科学精神。五、教学重点和难点1.重点(1)认识摩擦力的产生条件及其方向，理解“阻碍”、“相对静止”、“相对运动（或相对运动趋势）”等词语的准确含义。(2)实验探究摩擦力大小遵循的规律，理解最大静摩擦力的概念,知道滑动摩擦力大小计算公式。2.难点(1)摩擦力的产生条件中“接触面粗糙、挤压”的理解(2)摩擦力的方向与运动方向、相对运动（或相对运动趋势）方向的关系(3)静摩擦力随外力变化特点及最大静摩擦力的概念六、教学资源自制摩擦力教具，小木块，长木板，砝码，弹簧测力计等。七、教学过程【互动探究环节一】引入新课——趣味游戏实验筷子夹球比赛：两位同学比赛用筷子竖直方向夹出玻璃球，一位同学（女生）速度明显快于另一位同学（男生）。通过本节课的学习，我们将能够很好地解释这个现象问题。刚刚比赛中使玻璃球上升的作用力是摩擦力，本节课我们在初中学习的基础上进一步深入学习摩擦力。（学生了解学习目标）【设计意图】筷子夹球实验取材容易，操作简单，现象明显。通过创设趣味学习情境，激发学生学习兴趣和强烈的求知欲望，能积极主动投入本节内容的学习，体现从生活走向物理的教学观念。衔接过渡：首先请大家回顾一下初中时对摩擦力的定义。【互动探究环节二】课堂活动一——构建摩擦力的概念一.知识回顾摩擦力：两个相互接触的物体，当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时，就会在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力，这种力就叫做摩擦力。二．构建概念1.静摩擦力：相互接触的物体，当它们具有相对运动的趋势时，在接触面上产生的阻碍相对运动趋势的力。2.滑动摩擦力：相互接触的物体，当它们发生相对运动时，在接触面上产生的阻碍相对运动的力。三．问题讨论——师生互动问题1：玻璃球被竖直夹起的过程中，受到的是哪种摩擦力？小球是静止的吗？受到静摩擦力的物体一定是静止的吗？擦黑板过程中，黑板受到的是哪种摩擦力？黑板是运动的吗？受到滑动摩擦力的物体一定是运动的吗？问题2：静摩擦力、滑动摩擦力中的“静”和“动”是“相对”什么而言的？问题3：摩擦力的作用效果是什么？【设计意图】1.温故而知新，复习回顾初中知识，以便更好地在此基础上进行延伸和拓展。2.突出对“阻碍”、“相对静止”、“相对运动（或相对运动趋势）”等词语的理解。培养学生抽象概括能力，能准确把握重点。衔接过渡：由摩擦力的定义可以看出摩擦力的产生需要具备一些条件，请大家结合前面的分析和生活中对摩擦力的感受，首先请各位同学按小组讨论一下静摩擦力的产生条件。【互动探究环节三】课堂活动二——探究摩擦力的产生条件一．分组讨论——生生互动摩擦力的产生需要具备哪些条件？小组代表发言，师生归纳。二．学生活动——趣味游戏实验1.筷子夹球：展示两双筷子与球接触处的差异，突出赢方获胜原因，总结产生摩擦力的条件之一：接触面粗糙2.单手握瓶：装满水的大可乐瓶，不拎瓶口、不托瓶底，只从侧面握住瓶子将瓶子竖直拿起，同时保证瓶中的水不会溢出，能做到吗？结果：不可能完成的任务——摩擦力的的产生需要“挤压”三．归纳提升——师生互动1.学生总结——静摩擦力的产生条件：(1)直接接触(2)有挤压(3)有相对运动趋势(4)接触面粗糙2.对比归纳——滑动摩擦力的产生条件：(1)直接接触(2)有挤压(3)有相对运动(4)接触面粗糙【设计意图】关联已学知识，通过知识间的联系与区别，对比拓展，深化提升。通过展示夹球的两双筷子接触面的差异，呼应引入。3.关于摩擦力的产生条件上中“有挤压（即要有弹力）”问题，比较抽象，学生接受相对困难。为突破此教学难点，笔者设计了“单手握瓶”趣味实验，它具有取材容易，操作简单，现象明显，贴近生活的特点。【互动探究环节四】：课堂活动三——探究摩擦力的方向一．情景体验——全体参与体验摩擦力：左手不动，右手压紧左手向上“搓”而不动，设计问题问题(1)：此时右手受到哪种摩擦力？问题(2)：右手相对左手的运动趋势方向？问题(3)：右手所受摩擦力方向？问题(4)：摩擦力的作用效果？问题(5)：保持上述状态，整体左右移动，上述问题的结果变化吗？再次设问：左手不动，右手压紧左手向上“搓”而动，又如何？二．归纳提升——师生互动总结：摩擦力的方向总是沿着接触面，与相对运动或相对运动趋势方向相反（与运动方向无必然联系）。【设计意图】1.让学生通过直观的生活体验，归纳总结得出摩擦力方向与相对运动（趋势）方向的关系。同时通过实例演示，加深学生对物体运动方向与相对运动（趋势）方向的理解。2.关于摩擦力的方向教学，可采用多种方式突破难点。笔者以“人的双手实验”，让每位学生都能亲身体验摩擦力的方向规律，看似无器材，实则感受深。体现物理学科与生活联系紧密的特点，引导学生产生“生活中处处有物理，见物爱思理”的思维。当然下一节课的后续学习应以生活实例分析，完善学生的认知结构，才能完善圆满。【互动探究环节五】：课堂活动四——探究摩擦力的大小一．生生合作分组实验——探究静摩擦力的大小1.自主探究——静摩擦力大小在外力作用下的变化规律。指导学生利用所给实验器材，根据学案提出的探究任务，小组分工合作，共同完成。思考：木块未滑动前，静摩擦力的大小与弹簧测力计的示数有何关系？并在表格1中填写好静摩擦力的大小任务一：观察在木块未滑动前，弹簧测力计示数的变化情况；在表格1中记录几组小木块未滑动前弹簧秤的示数。（附表格1）木块相对木板相对静止恰好滑动匀速滑动实验组次1234567水平拉力F（N）摩擦力Ff（N）任务二：观察木块相对木板即将发生滑动前后，弹簧测力计示数的变化情况，将弹簧测力计最大的示数记录表格1中任务三：保持木块在木板上匀速滑动，观察弹簧测力计示数的变化情况，并记录两组弹簧测力计的示数任务四：请你根据表格1数据，画出静摩擦力的大小Ff随着水平拉F变化关系的图像2.归纳提升——实验规律静摩擦力特点(1)可以变化（0<F≤Fmax），目前可以由受力情况及二力平衡条件来确定(2)最大静摩擦力，数值上等于物体刚刚开始运动时的拉力大小。(3)静摩擦力大小与正压力无关，但静摩擦力与之有关二．师生合作演示实验——探究滑动静摩擦力的大小1.小组讨论——猜想影响滑动静摩擦力大小的因素(1)接触面积大小(2)接触面的粗糙程度(3)正压力大小(4)相对运动的快慢2.实验验证——控制变量法(1)自制教具简介(2)师生合作验证猜想(3)师生合作共同探究滑动静摩擦力大小与正压力的关系，完成学案中的探究任务（附表格2）实验组次12345正压力FN（（N）摩擦力Ff（N）任务一：拉动木板，观察并弹簧测力计的示数，确定滑动摩擦力的大小，并将正压力和滑动摩擦力的大小，记录在表格2中任务二：通过在木块上增加砝码的个数，改变正压力，观察并弹簧测力计的示数，并将正压力和滑动摩擦力的大小，记录在表格2中。重复上述步骤，得到多组数据。3.归纳结论(1)滑动摩擦力大小与接触面积及相对运动速度无关(2)滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度及正压力有关接触面的粗糙程度越大，滑动摩擦力越大正压力越大，滑动摩擦力越大(3)精确实验表明，滑动摩擦力大小计算公式F=μFN【设计意图】1.通过学生分组实验，共同体验相对运动趋势程度的“慢化”实验过程，让学生直观感受到静摩擦力的大小，在外力作用变化规律。突破学生在认识静摩擦力随外力变化特点、最大静摩擦力概念的理解上比较抽象的这一难点。利用实验结果给学生冲击，强调科学严谨，培养学生培养严谨细致的科学态度和科学精神。2.通过自制教具将学生实验中较难做到匀速拉动木块，转化成拉木板，克服实验中弹簧测力计能否表示滑动摩擦力大小的问题。师生互助合作，共同探究，引导按照学生的认知规律，探索新知识的产生，让学生在体验知识的形成、发展过程中，主动获取知识，加深对新知识的认识。【互动探究环节六】：课堂活动五——归纳总结总结1.摩擦力的概念静摩擦力滑动摩擦力定义两个相互接触的物体，当它们发生相对运动（趋势）时，就会在接触面上产生阻碍相对运动（趋势）的力，这种力就叫做摩擦力。条件1.