高中物理人教版第三章相互作用3摩擦力 教學(xué)設(shè)計

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)計江蘇省漣水中學(xué)朱昭營一、教材分析《摩擦力》是普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書·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)生的認知規(guī)律和實驗現(xiàn)象的先后順序考慮，教材首先通過分析一些事例使學(xué)生認識摩擦力的存在，了解摩擦力的產(chǎn)生條件，并在此基礎(chǔ)上說明摩擦力是阻礙物體相對運動或相對運動趨勢的力。教材對滾動摩擦沒有具體講述產(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)的重點與難點，也是整個力學(xué)、甚至是整個高中物理中最關(guān)鍵的知識點之一，在物理教學(xué)中的地位和作用是非常重要的。由于摩擦力問題的復(fù)雜性，對于初學(xué)者來說不易理解。在今后學(xué)習(xí)受力分析時，也是最容易出錯的知識點之一。因此學(xué)好摩擦力，就為后續(xù)知識的學(xué)習(xí)奠定了堅實的基礎(chǔ)。二、學(xué)情分析學(xué)生在初中已定性地學(xué)習(xí)過摩擦，包括滑動摩擦和靜摩擦等內(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，對于本節(jié)課中摩擦力阻礙物體的相對運動或相對運動趨勢、最大靜摩擦力、摩擦力與正壓力的關(guān)系等一些問題的理解上存在著一定的難度，只有掌握好摩擦力的特點才能準(zhǔn)確找到摩擦力的方向，進而解決問題，為后續(xù)學(xué)習(xí)打下堅實基礎(chǔ)。在教學(xué)中應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生充分運用已知的物理知識和方法進行分析和探索，使學(xué)生在實踐中親自體驗真知的重要性，形成愿意運用科學(xué)思維方法和研究方法去解決問題的科學(xué)價值觀。三、設(shè)計思想建構(gòu)主義認為，物理概念的學(xué)習(xí)是由學(xué)生根據(jù)已有認知主動建構(gòu)自己知識經(jīng)驗的過程。根據(jù)教材分析和學(xué)情分析，筆者計劃分兩課時進行，第一課時以探究摩擦力特點為主，第二課時以摩擦力在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用為主。本節(jié)課是第一課時，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)，通過游戲激趣、猜想驗證、分組實驗、自主探究、合作交流、歸納提升等過程，從學(xué)生的認知規(guī)律出發(fā)，通過對各種情景和資源的設(shè)計支撐學(xué)生的建構(gòu)活動，幫助學(xué)生理清摩擦力概念的知識脈絡(luò)和內(nèi)在聯(lián)系，實現(xiàn)學(xué)生對摩擦力規(guī)律的深層理解和建構(gòu)。鼓勵學(xué)生在問題中思考、在活動中體會知識的發(fā)現(xiàn)過程、在概念規(guī)律的建立中掌握科學(xué)的方法，在合作中感受團隊精神，體驗科學(xué)探究與發(fā)現(xiàn)的成就感。本節(jié)的教學(xué)流程圖學(xué)生知識回顧學(xué)生知識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)——歸納提升、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驗探究摩擦力產(chǎn)生的條件師生共同體驗與歸納總結(jié)探究摩擦力的方向生生合作分組實驗合作探究靜摩擦力的大小師生合作演示實驗探究滑動摩擦力的大小四、教學(xué)目標(biāo)1.通過生活實例的觀察，知道摩擦力的概念及產(chǎn)生條件，會判斷滑動摩擦力和靜摩擦力的方向。2.通過小組合作、組間交流，探究靜摩擦力的大小規(guī)律，知道最大靜摩擦力，并在探究過程中提高解決問題的能力。3.通過實驗探究滑動摩擦力的大小規(guī)律，知道滑動摩擦力大小計算公式,并在探究過程中體會控制變量法研究問題的方法。4.通過學(xué)生參與實驗探究、問題思考和游戲互動等主體活動，認真思考，積極動手，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)細致的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。五、教學(xué)重點和難點1.重點(1)認識摩擦力的產(chǎn)生條件及其方向，理解“阻礙”、“相對靜止”、“相對運動（或相對運動趨勢）”等詞語的準(zhǔn)確含義。(2)實驗探究摩擦力大小遵循的規(guī)律，理解最大靜摩擦力的概念,知道滑動摩擦力大小計算公式。2.難點(1)摩擦力的產(chǎn)生條件中“接觸面粗糙、擠壓”的理解(2)摩擦力的方向與運動方向、相對運動（或相對運動趨勢）方向的關(guān)系(3)靜摩擦力隨外力變化特點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，長木板，砝碼，彈簧測力計等。七、教學(xué)過程【互動探究環(huán)節(jié)一】引入新課——趣味游戲?qū)嶒灴曜訆A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）。通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們將能夠很好地解釋這個現(xiàn)象問題。剛剛比賽中使玻璃球上升的作用力是摩擦力，本節(jié)課我們在初中學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上進一步深入學(xué)習(xí)摩擦力。（學(xué)生了解學(xué)習(xí)目標(biāo)）【設(shè)計意圖】筷子夾球?qū)嶒炄〔娜菀?，操作簡單，現(xiàn)象明顯。通過創(chuàng)設(shè)趣味學(xué)習(xí)情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和強烈的求知欲望，能積極主動投入本節(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。銜接過渡：首先請大家回顧一下初中時對摩擦力的定義?！净犹骄凯h(huán)節(jié)二】課堂活動一——構(gòu)建摩擦力的概念一.知識回顧摩擦力：兩個相互接觸的物體，當(dāng)它們發(fā)生相對運動或具有相對運動的趨勢時，就會在接觸面上產(chǎn)生阻礙相對運動或相對運動趨勢的力，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)它們具有相對運動的趨勢時，在接觸面上產(chǎn)生的阻礙相對運動趨勢的力。2.滑動摩擦力：相互接觸的物體，當(dāng)它們發(fā)生相對運動時，在接觸面上產(chǎn)生的阻礙相對運動的力。三．問題討論——師生互動問題1：玻璃球被豎直夾起的過程中，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？擦黑板過程中，黑板受到的是哪種摩擦力？黑板是運動的嗎？受到滑動摩擦力的物體一定是運動的嗎？問題2：靜摩擦力、滑動摩擦力中的“靜”和“動”是“相對”什么而言的？問題3：摩擦力的作用效果是什么？【設(shè)計意圖】1.溫故而知新，復(fù)習(xí)回顧初中知識，以便更好地在此基礎(chǔ)上進行延伸和拓展。2.突出對“阻礙”、“相對靜止”、“相對運動（或相對運動趨勢）”等詞語的理解。培養(yǎng)學(xué)生抽象概括能力，能準(zhǔn)確把握重點。銜接過渡：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，請大家結(jié)合前面的分析和生活中對摩擦力的感受，首先請各位同學(xué)按小組討論一下靜摩擦力的產(chǎn)生條件?！净犹骄凯h(huán)節(jié)三】課堂活動二——探究摩擦力的產(chǎn)生條件一．分組討論——生生互動摩擦力的產(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——趣味游戲?qū)嶒?.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，同時保證瓶中的水不會溢出，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)有相對運動趨勢(4)接觸面粗糙2.對比歸納——滑動摩擦力的產(chǎn)生條件：(1)直接接觸(2)有擠壓(3)有相對運動(4)接觸面粗糙【設(shè)計意圖】關(guān)聯(lián)已學(xué)知識，通過知識間的聯(lián)系與區(qū)別，對比拓展，深化提升。通過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）”問題，比較抽象，學(xué)生接受相對困難。為突破此教學(xué)難點，筆者設(shè)計了“單手握瓶”趣味實驗，它具有取材容易，操作簡單，現(xiàn)象明顯，貼近生活的特點。【互動探究環(huán)節(jié)四】：課堂活動三——探究摩擦力的方向一．情景體驗——全體參與體驗?zāi)Σ亮Γ鹤笫植粍?，右手壓緊左手向上“搓”而不動，設(shè)計問題問題(1)：此時右手受到哪種摩擦力？問題(2)：右手相對左手的運動趨勢方向？問題(3)：右手所受摩擦力方向？問題(4)：摩擦力的作用效果？問題(5)：保持上述狀態(tài)，整體左右移動，上述問題的結(jié)果變化嗎？再次設(shè)問：左手不動，右手壓緊左手向上“搓”而動，又如何？二．歸納提升——師生互動總結(jié)：摩擦力的方向總是沿著接觸面，與相對運動或相對運動趨勢方向相反（與運動方向無必然聯(lián)系）?！驹O(shè)計意圖】1.讓學(xué)生通過直觀的生活體驗，歸納總結(jié)得出摩擦力方向與相對運動（趨勢）方向的關(guān)系。同時通過實例演示，加深學(xué)生對物體運動方向與相對運動（趨勢）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。筆者以“人的雙手實驗”，讓每位學(xué)生都能親身體驗?zāi)Σ亮Φ姆较蛞?guī)律，看似無器材，實則感受深。體現(xiàn)物理學(xué)科與生活聯(lián)系緊密的特點，引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生“生活中處處有物理，見物愛思理”的思維。當(dāng)然下一節(jié)課的后續(xù)學(xué)習(xí)應(yīng)以生活實例分析，完善學(xué)生的認知結(jié)構(gòu)，才能完善圓滿?！净犹骄凯h(huán)節(jié)五】：課堂活動四——探究摩擦力的大小一．生生合作分組實驗——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)生利用所給實驗器材，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：木塊未滑動前，靜摩擦力的大小與彈簧測力計的示數(shù)有何關(guān)系？并在表格1中填寫好靜摩擦力的大小任務(wù)一：觀察在木塊未滑動前，彈簧測力計示數(shù)的變化情況；在表格1中記錄幾組小木塊未滑動前彈簧秤的示數(shù)。（附表格1）木塊相對木板相對靜止恰好滑動勻速滑動實驗組次1234567水平拉力F（N）摩擦力Ff（N）任務(wù)二：觀察木塊相對木板即將發(fā)生滑動前后，彈簧測力計示數(shù)的變化情況，將彈簧測力計最大的示數(shù)記錄表格1中任務(wù)三：保持木塊在木板上勻速滑動，觀察彈簧測力計示數(shù)的變化情況，并記錄兩組彈簧測力計的示數(shù)任務(wù)四：請你根據(jù)表格1數(shù)據(jù)，畫出靜摩擦力的大小Ff隨著水平拉F變化關(guān)系的圖像2.歸納提升——實驗規(guī)律靜摩擦力特點(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確定(2)最大靜摩擦力，數(shù)值上等于物體剛剛開始運動時的拉力大小。(3)靜摩擦力大小與正壓力無關(guān)，但靜摩擦力與之有關(guān)二．師生合作演示實驗——探究滑動靜摩擦力的大小1.小組討論——猜想影響滑動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)相對運動的快慢2.實驗驗證——控制變量法(1)自制教具簡介(2)師生合作驗證猜想(3)師生合作共同探究滑動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）實驗組次12345正壓力FN（（N）摩擦力Ff（N）任務(wù)一：拉動木板，觀察并彈簧測力計的示數(shù)，確定滑動摩擦力的大小，并將正壓力和滑動摩擦力的大小，記錄在表格2中任務(wù)二：通過在木塊上增加砝碼的個數(shù)，改變正壓力，觀察并彈簧測力計的示數(shù)，并將正壓力和滑動摩擦力的大小，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)滑動摩擦力大小與接觸面積及相對運動速度無關(guān)(2)滑動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，滑動摩擦力越大正壓力越大，滑動摩擦力越大(3)精確實驗表明，滑動摩擦力大小計算公式F=μFN【設(shè)計意圖】1.通過學(xué)生分組實驗，共同體驗相對運動趨勢程度的“慢化”實驗過程，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)生在認識靜摩擦力隨外力變化特點、最大靜摩擦力概念的理解上比較抽象的這一難點。利用實驗結(jié)果給學(xué)生沖擊，強調(diào)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，培養(yǎng)學(xué)生培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)細致的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。2.通過自制教具將學(xué)生實驗中較難做到勻速拉動木塊，轉(zhuǎn)化成拉木板，克服實驗中彈簧測力計能否表示滑動摩擦力大小的問題。師生互助合作，共同探究，引導(dǎo)按照學(xué)生的認知規(guī)律，探索新知識的產(chǎn)生，讓學(xué)生在體驗知識的形成、發(fā)展過程中，主動獲取知識，加深對新知識的認識?！净犹骄凯h(huán)節(jié)六】：課堂活動五——歸納總結(jié)總結(jié)1.摩擦力的概念靜摩擦力滑動摩擦力定義兩個相互接觸的物體，當(dāng)它們發(fā)生相對運動（趨勢）時，就會在接觸面上產(chǎn)生阻礙相對運動（趨勢）的力，這種力就叫做摩擦力。條件1.