高中物理人教版第三章相互作用3摩擦力 教學(xué)設(shè)計(jì)

人教版必修1第三章相互作用第3節(jié)《摩擦力》教學(xué)設(shè)計(jì)江蘇省漣水中學(xué)朱昭營(yíng)一、教材分析《摩擦力》是普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)·物理（必修1）第三章第3節(jié)內(nèi)容。本節(jié)內(nèi)容是在初中摩擦力基礎(chǔ)上的延伸和拓展，從學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的先后順序考慮，教材首先通過(guò)分析一些事例使學(xué)生認(rèn)識(shí)摩擦力的存在，了解摩擦力的產(chǎn)生條件，并在此基礎(chǔ)上說(shuō)明摩擦力是阻礙物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力。教材對(duì)滾動(dòng)摩擦沒(méi)有具體講述產(chǎn)生原因，而是作為減小摩擦的方法介紹的。摩擦力是本章教學(xué)的重點(diǎn)與難點(diǎn)，也是整個(gè)力學(xué)、甚至是整個(gè)高中物理中最關(guān)鍵的知識(shí)點(diǎn)之一，在物理教學(xué)中的地位和作用是非常重要的。由于摩擦力問(wèn)題的復(fù)雜性，對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)不易理解。在今后學(xué)習(xí)受力分析時(shí)，也是最容易出錯(cuò)的知識(shí)點(diǎn)之一。因此學(xué)好摩擦力，就為后續(xù)知識(shí)的學(xué)習(xí)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。二、學(xué)情分析學(xué)生在初中已定性地學(xué)習(xí)過(guò)摩擦，包括滑動(dòng)摩擦和靜摩擦等內(nèi)容，并掌握了增大和減小摩擦的方法，為本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)奠定了一定的基礎(chǔ)。但是，對(duì)于本節(jié)課中摩擦力阻礙物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)、最大靜摩擦力、摩擦力與正壓力的關(guān)系等一些問(wèn)題的理解上存在著一定的難度，只有掌握好摩擦力的特點(diǎn)才能準(zhǔn)確找到摩擦力的方向，進(jìn)而解決問(wèn)題，為后續(xù)學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在教學(xué)中應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生充分運(yùn)用已知的物理知識(shí)和方法進(jìn)行分析和探索，使學(xué)生在實(shí)踐中親自體驗(yàn)真知的重要性，形成愿意運(yùn)用科學(xué)思維方法和研究方法去解決問(wèn)題的科學(xué)價(jià)值觀。三、設(shè)計(jì)思想建構(gòu)主義認(rèn)為，物理概念的學(xué)習(xí)是由學(xué)生根據(jù)已有認(rèn)知主動(dòng)建構(gòu)自己知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的過(guò)程。根據(jù)教材分析和學(xué)情分析，筆者計(jì)劃分兩課時(shí)進(jìn)行，第一課時(shí)以探究摩擦力特點(diǎn)為主，第二課時(shí)以摩擦力在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用為主。本節(jié)課是第一課時(shí)，按“一構(gòu)建三探究”（即以“構(gòu)建摩擦力的概念→探究摩擦力的產(chǎn)生條件、方向和大小”為主線）組織教學(xué)”，利用學(xué)生在初中學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，從兩種摩擦力的區(qū)別與聯(lián)系出發(fā)，通過(guò)游戲激趣、猜想驗(yàn)證、分組實(shí)驗(yàn)、自主探究、合作交流、歸納提升等過(guò)程，從學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律出發(fā)，通過(guò)對(duì)各種情景和資源的設(shè)計(jì)支撐學(xué)生的建構(gòu)活動(dòng)，幫助學(xué)生理清摩擦力概念的知識(shí)脈絡(luò)和內(nèi)在聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)摩擦力規(guī)律的深層理解和建構(gòu)。鼓勵(lì)學(xué)生在問(wèn)題中思考、在活動(dòng)中體會(huì)知識(shí)的發(fā)現(xiàn)過(guò)程、在概念規(guī)律的建立中掌握科學(xué)的方法，在合作中感受團(tuán)隊(duì)精神，體驗(yàn)科學(xué)探究與發(fā)現(xiàn)的成就感。本節(jié)的教學(xué)流程圖學(xué)生知識(shí)回顧學(xué)生知識(shí)回顧探究摩擦力的大小呼應(yīng)“引入”引入課題——趣味游戲課堂總結(jié)——?dú)w納提升、交流心得新課教學(xué)——一構(gòu)建三探究構(gòu)建摩擦力的概念小組討論與演示實(shí)驗(yàn)探究摩擦力產(chǎn)生的條件師生共同體驗(yàn)與歸納總結(jié)探究摩擦力的方向生生合作分組實(shí)驗(yàn)合作探究靜摩擦力的大小師生合作演示實(shí)驗(yàn)探究滑動(dòng)摩擦力的大小四、教學(xué)目標(biāo)1.通過(guò)生活實(shí)例的觀察，知道摩擦力的概念及產(chǎn)生條件，會(huì)判斷滑動(dòng)摩擦力和靜摩擦力的方向。2.通過(guò)小組合作、組間交流，探究靜摩擦力的大小規(guī)律，知道最大靜摩擦力，并在探究過(guò)程中提高解決問(wèn)題的能力。3.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究滑動(dòng)摩擦力的大小規(guī)律，知道滑動(dòng)摩擦力大小計(jì)算公式,并在探究過(guò)程中體會(huì)控制變量法研究問(wèn)題的方法。4.通過(guò)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)探究、問(wèn)題思考和游戲互動(dòng)等主體活動(dòng)，認(rèn)真思考，積極動(dòng)手，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。五、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)1.重點(diǎn)(1)認(rèn)識(shí)摩擦力的產(chǎn)生條件及其方向，理解“阻礙”、“相對(duì)靜止”、“相對(duì)運(yùn)動(dòng)（或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)）”等詞語(yǔ)的準(zhǔn)確含義。(2)實(shí)驗(yàn)探究摩擦力大小遵循的規(guī)律，理解最大靜摩擦力的概念,知道滑動(dòng)摩擦力大小計(jì)算公式。2.難點(diǎn)(1)摩擦力的產(chǎn)生條件中“接觸面粗糙、擠壓”的理解(2)摩擦力的方向與運(yùn)動(dòng)方向、相對(duì)運(yùn)動(dòng)（或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)）方向的關(guān)系(3)靜摩擦力隨外力變化特點(diǎn)及最大靜摩擦力的概念六、教學(xué)資源自制摩擦力教具，小木塊，長(zhǎng)木板，砝碼，彈簧測(cè)力計(jì)等。七、教學(xué)過(guò)程【互動(dòng)探究環(huán)節(jié)一】引入新課——趣味游戲?qū)嶒?yàn)筷子夾球比賽：兩位同學(xué)比賽用筷子豎直方向夾出玻璃球，一位同學(xué)（女生）速度明顯快于另一位同學(xué)（男生）。通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們將能夠很好地解釋這個(gè)現(xiàn)象問(wèn)題。剛剛比賽中使玻璃球上升的作用力是摩擦力，本節(jié)課我們?cè)诔踔袑W(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)摩擦力。（學(xué)生了解學(xué)習(xí)目標(biāo)）【設(shè)計(jì)意圖】筷子夾球?qū)嶒?yàn)取材容易，操作簡(jiǎn)單，現(xiàn)象明顯。通過(guò)創(chuàng)設(shè)趣味學(xué)習(xí)情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和強(qiáng)烈的求知欲望，能積極主動(dòng)投入本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，體現(xiàn)從生活走向物理的教學(xué)觀念。銜接過(guò)渡：首先請(qǐng)大家回顧一下初中時(shí)對(duì)摩擦力的定義。【互動(dòng)探究環(huán)節(jié)二】課堂活動(dòng)一——構(gòu)建摩擦力的概念一.知識(shí)回顧摩擦力：兩個(gè)相互接觸的物體，當(dāng)它們發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)，就會(huì)在接觸面上產(chǎn)生阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力，這種力就叫做摩擦力。二．構(gòu)建概念1.靜摩擦力：相互接觸的物體，當(dāng)它們具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)，在接觸面上產(chǎn)生的阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力。2.滑動(dòng)摩擦力：相互接觸的物體，當(dāng)它們發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在接觸面上產(chǎn)生的阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力。三．問(wèn)題討論——師生互動(dòng)問(wèn)題1：玻璃球被豎直夾起的過(guò)程中，受到的是哪種摩擦力？小球是靜止的嗎？受到靜摩擦力的物體一定是靜止的嗎？擦黑板過(guò)程中，黑板受到的是哪種摩擦力？黑板是運(yùn)動(dòng)的嗎？受到滑動(dòng)摩擦力的物體一定是運(yùn)動(dòng)的嗎？問(wèn)題2：靜摩擦力、滑動(dòng)摩擦力中的“靜”和“動(dòng)”是“相對(duì)”什么而言的？問(wèn)題3：摩擦力的作用效果是什么？【設(shè)計(jì)意圖】1.溫故而知新，復(fù)習(xí)回顧初中知識(shí)，以便更好地在此基礎(chǔ)上進(jìn)行延伸和拓展。2.突出對(duì)“阻礙”、“相對(duì)靜止”、“相對(duì)運(yùn)動(dòng)（或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)）”等詞語(yǔ)的理解。培養(yǎng)學(xué)生抽象概括能力，能準(zhǔn)確把握重點(diǎn)。銜接過(guò)渡：由摩擦力的定義可以看出摩擦力的產(chǎn)生需要具備一些條件，請(qǐng)大家結(jié)合前面的分析和生活中對(duì)摩擦力的感受，首先請(qǐng)各位同學(xué)按小組討論一下靜摩擦力的產(chǎn)生條件?！净?dòng)探究環(huán)節(jié)三】課堂活動(dòng)二——探究摩擦力的產(chǎn)生條件一．分組討論——生生互動(dòng)摩擦力的產(chǎn)生需要具備哪些條件？小組代表發(fā)言，師生歸納。二．學(xué)生活動(dòng)——趣味游戲?qū)嶒?yàn)1.筷子夾球：展示兩雙筷子與球接觸處的差異，突出贏方獲勝原因，總結(jié)產(chǎn)生摩擦力的條件之一：接觸面粗糙2.單手握瓶：裝滿水的大可樂(lè)瓶，不拎瓶口、不托瓶底，只從側(cè)面握住瓶子將瓶子豎直拿起，同時(shí)保證瓶中的水不會(huì)溢出，能做到嗎？結(jié)果：不可能完成的任務(wù)——摩擦力的的產(chǎn)生需要“擠壓”三．歸納提升——師生互動(dòng)1.學(xué)生總結(jié)——靜摩擦力的產(chǎn)生條件：(1)直接接觸(2)有擠壓(3)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)(4)接觸面粗糙2.對(duì)比歸納——滑動(dòng)摩擦力的產(chǎn)生條件：(1)直接接觸(2)有擠壓(3)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)(4)接觸面粗糙【設(shè)計(jì)意圖】關(guān)聯(lián)已學(xué)知識(shí)，通過(guò)知識(shí)間的聯(lián)系與區(qū)別，對(duì)比拓展，深化提升。通過(guò)展示夾球的兩雙筷子接觸面的差異，呼應(yīng)引入。3.關(guān)于摩擦力的產(chǎn)生條件上中“有擠壓（即要有彈力）”問(wèn)題，比較抽象，學(xué)生接受相對(duì)困難。為突破此教學(xué)難點(diǎn)，筆者設(shè)計(jì)了“單手握瓶”趣味實(shí)驗(yàn)，它具有取材容易，操作簡(jiǎn)單，現(xiàn)象明顯，貼近生活的特點(diǎn)?！净?dòng)探究環(huán)節(jié)四】：課堂活動(dòng)三——探究摩擦力的方向一．情景體驗(yàn)——全體參與體驗(yàn)?zāi)Σ亮Γ鹤笫植粍?dòng)，右手壓緊左手向上“搓”而不動(dòng)，設(shè)計(jì)問(wèn)題問(wèn)題(1)：此時(shí)右手受到哪種摩擦力？問(wèn)題(2)：右手相對(duì)左手的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向？問(wèn)題(3)：右手所受摩擦力方向？問(wèn)題(4)：摩擦力的作用效果？問(wèn)題(5)：保持上述狀態(tài)，整體左右移動(dòng)，上述問(wèn)題的結(jié)果變化嗎？再次設(shè)問(wèn)：左手不動(dòng)，右手壓緊左手向上“搓”而動(dòng)，又如何？二．歸納提升——師生互動(dòng)總結(jié)：摩擦力的方向總是沿著接觸面，與相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反（與運(yùn)動(dòng)方向無(wú)必然聯(lián)系）?！驹O(shè)計(jì)意圖】1.讓學(xué)生通過(guò)直觀的生活體驗(yàn)，歸納總結(jié)得出摩擦力方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)（趨勢(shì)）方向的關(guān)系。同時(shí)通過(guò)實(shí)例演示，加深學(xué)生對(duì)物體運(yùn)動(dòng)方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)（趨勢(shì)）方向的理解。2.關(guān)于摩擦力的方向教學(xué)，可采用多種方式突破難點(diǎn)。筆者以“人的雙手實(shí)驗(yàn)”，讓每位學(xué)生都能親身體驗(yàn)?zāi)Σ亮Φ姆较蛞?guī)律，看似無(wú)器材，實(shí)則感受深。體現(xiàn)物理學(xué)科與生活聯(lián)系緊密的特點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生“生活中處處有物理，見(jiàn)物愛(ài)思理”的思維。當(dāng)然下一節(jié)課的后續(xù)學(xué)習(xí)應(yīng)以生活實(shí)例分析，完善學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，才能完善圓滿?！净?dòng)探究環(huán)節(jié)五】：課堂活動(dòng)四——探究摩擦力的大小一．生生合作分組實(shí)驗(yàn)——探究靜摩擦力的大小1.自主探究——靜摩擦力大小在外力作用下的變化規(guī)律。指導(dǎo)學(xué)生利用所給實(shí)驗(yàn)器材，根據(jù)學(xué)案提出的探究任務(wù)，小組分工合作，共同完成。思考：木塊未滑動(dòng)前，靜摩擦力的大小與彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)有何關(guān)系？并在表格1中填寫(xiě)好靜摩擦力的大小任務(wù)一：觀察在木塊未滑動(dòng)前，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的變化情況；在表格1中記錄幾組小木塊未滑動(dòng)前彈簧秤的示數(shù)。（附表格1）木塊相對(duì)木板相對(duì)靜止恰好滑動(dòng)勻速滑動(dòng)實(shí)驗(yàn)組次1234567水平拉力F（N）摩擦力Ff（N）任務(wù)二：觀察木塊相對(duì)木板即將發(fā)生滑動(dòng)前后，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的變化情況，將彈簧測(cè)力計(jì)最大的示數(shù)記錄表格1中任務(wù)三：保持木塊在木板上勻速滑動(dòng)，觀察彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的變化情況，并記錄兩組彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)任務(wù)四：請(qǐng)你根據(jù)表格1數(shù)據(jù)，畫(huà)出靜摩擦力的大小Ff隨著水平拉F變化關(guān)系的圖像2.歸納提升——實(shí)驗(yàn)規(guī)律靜摩擦力特點(diǎn)(1)可以變化（0<F≤Fmax），目前可以由受力情況及二力平衡條件來(lái)確定(2)最大靜摩擦力，數(shù)值上等于物體剛剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)的拉力大小。(3)靜摩擦力大小與正壓力無(wú)關(guān)，但靜摩擦力與之有關(guān)二．師生合作演示實(shí)驗(yàn)——探究滑動(dòng)靜摩擦力的大小1.小組討論——猜想影響滑動(dòng)靜摩擦力大小的因素(1)接觸面積大小(2)接觸面的粗糙程度(3)正壓力大小(4)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的快慢2.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證——控制變量法(1)自制教具簡(jiǎn)介(2)師生合作驗(yàn)證猜想(3)師生合作共同探究滑動(dòng)靜摩擦力大小與正壓力的關(guān)系，完成學(xué)案中的探究任務(wù)（附表格2）實(shí)驗(yàn)組次12345正壓力FN（（N）摩擦力Ff（N）任務(wù)一：拉動(dòng)木板，觀察并彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，確定滑動(dòng)摩擦力的大小，并將正壓力和滑動(dòng)摩擦力的大小，記錄在表格2中任務(wù)二：通過(guò)在木塊上增加砝碼的個(gè)數(shù)，改變正壓力，觀察并彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，并將正壓力和滑動(dòng)摩擦力的大小，記錄在表格2中。重復(fù)上述步驟，得到多組數(shù)據(jù)。3.歸納結(jié)論(1)滑動(dòng)摩擦力大小與接觸面積及相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)(2)滑動(dòng)摩擦力大小與接觸面的粗糙程度及正壓力有關(guān)接觸面的粗糙程度越大，滑動(dòng)摩擦力越大正壓力越大，滑動(dòng)摩擦力越大(3)精確實(shí)驗(yàn)表明，滑動(dòng)摩擦力大小計(jì)算公式F=μFN【設(shè)計(jì)意圖】1.通過(guò)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，共同體驗(yàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)程度的“慢化”實(shí)驗(yàn)過(guò)程，讓學(xué)生直觀感受到靜摩擦力的大小，在外力作用變化規(guī)律。突破學(xué)生在認(rèn)識(shí)靜摩擦力隨外力變化特點(diǎn)、最大靜摩擦力概念的理解上比較抽象的這一難點(diǎn)。利用實(shí)驗(yàn)結(jié)果給學(xué)生沖擊，強(qiáng)調(diào)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，培養(yǎng)學(xué)生培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。2.通過(guò)自制教具將學(xué)生實(shí)驗(yàn)中較難做到勻速拉動(dòng)木塊，轉(zhuǎn)化成拉木板，克服實(shí)驗(yàn)中彈簧測(cè)力計(jì)能否表示滑動(dòng)摩擦力大小的問(wèn)題。師生互助合作，共同探究，引導(dǎo)按照學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，探索新知識(shí)的產(chǎn)生，讓學(xué)生在體驗(yàn)知識(shí)的形成、發(fā)展過(guò)程中，主動(dòng)獲取知識(shí)，加深對(duì)新知識(shí)的認(rèn)識(shí)?！净?dòng)探究環(huán)節(jié)六】：課堂活動(dòng)五——?dú)w納總結(jié)總結(jié)1.摩擦力的概念靜摩擦力滑動(dòng)摩擦力定義兩個(gè)相互接觸的物體，當(dāng)它們發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)（趨勢(shì)）時(shí)，就會(huì)在接觸面上產(chǎn)生阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)（趨勢(shì)）的力，這種力就叫做摩擦力。條件1.