資源簡介

3.2《摩擦力》課時教案
學科 物理 年級冊別 高一上冊 共1課時
教材 人教版高中物理必修一 授課類型 新授課 第1課時
教材分析
教材分析
本節內容位于人教版高中物理必修一第三章《相互作用》的第二節，是力學中的核心概念之一。教材從生活實例出發，引導學生認識靜摩擦力和滑動摩擦力的存在，通過實驗探究得出摩擦力的產生條件、方向判斷及大小規律。本節內容為后續學習牛頓運動定律、物體平衡等知識奠定基礎，具有承上啟下的作用。教材注重科學探究過程，強調實驗觀察與理論分析相結合，體現了物理學科“從生活走向物理，從物理走向社會”的課程理念。
學情分析
高一學生已具備一定的生活經驗，對摩擦現象有直觀感受，如推箱子、走路防滑等，但缺乏系統的科學認知。學生剛接觸力學概念，對“力是物體間的相互作用”理解尚淺，易將摩擦力誤認為是“阻礙運動的力”。在思維層面，學生正處于形象思維向抽象思維過渡階段，對實驗現象的歸納總結能力較弱。此外，部分學生存在“只有運動才有摩擦力”的錯誤前概念。因此，教學中需借助真實情境和實驗探究，幫助學生建立正確的物理觀念，發展科學思維。
課時教學目標
物理觀念
1. 理解摩擦力的概念，能區分靜摩擦力與滑動摩擦力，掌握其產生條件和方向判斷方法。
2. 掌握滑動摩擦力大小的計算公式 f = μN，并能結合實際問題進行簡單計算。
科學思維
1. 能通過實驗數據分析歸納出摩擦力的變化規律，提升歸納與演繹能力。
2. 能運用受力分析方法判斷摩擦力的方向，發展模型建構與邏輯推理能力。
科學探究
1. 經歷探究滑動摩擦力與壓力、接觸面粗糙程度關系的實驗過程，掌握控制變量法的應用。
2. 能設計簡單的實驗方案驗證靜摩擦力的存在及其變化特點。
科學態度與責任
1. 在實驗探究中養成實事求是、尊重證據的科學態度。
2. 認識摩擦力在生活中的雙重作用，增強利用物理知識服務社會的意識。
教學重點、難點
重點
1. 摩擦力的產生條件及方向判斷方法。
2. 滑動摩擦力大小的決定因素及其計算公式 f = μN 的理解與應用。
難點
1. 靜摩擦力的方向判斷及其隨外力變化的規律理解。
2. 對“摩擦力不一定阻礙物體運動”這一反直覺現象的理解。
教學方法與準備
教學方法
情境探究法、實驗探究法、講授法、合作學習
教具準備
彈簧測力計、木塊、長木板、砝碼、毛巾、砂紙、多媒體課件
教學環節 教師活動 學生活動
情境導入，激發興趣
【5分鐘】 一、創設生活情境，引發認知沖突 （一）、播放視頻并提問：
教師播放一段短視頻：一名工人試圖推動地面上的重型木箱，用力推但箱子未動；繼續加大力氣，箱子終于開始滑動；滑動過程中保持勻速前進。視頻定格在三個關鍵畫面：未動、即將啟動、勻速滑動。
提問1：在箱子未被推動時，它是否受到摩擦力？如果有，這個力叫什么？方向如何？
提問2：當箱子開始滑動后，地面是否還對它施加摩擦力？這個力又叫什么？
提問3：箱子勻速前進時，推力和摩擦力之間有什么關系？
引導語：我們每天都在和“摩擦”打交道——走路、寫字、剎車……但你真的了解這位“看不見的朋友”嗎？剛才的視頻中，看似簡單的推箱子動作，其實隱藏著深刻的物理原理。今天，我們就一起揭開摩擦力的神秘面紗。
（二）、引出課題并板書：
教師在黑板上書寫課題：“3.2 摩擦力”，并強調：“摩擦力，既是我們的幫手，也是我們的對手。它可以讓我們穩穩站立，也能讓機器磨損發熱。理解它，才能駕馭它。” 1. 觀看視頻，思考問題。
2. 嘗試回答教師提問。
3. 提出自己的疑惑。
4. 明確學習目標。
評價任務 回答準確：☆☆☆
表達清晰：☆☆☆
提出疑問：☆☆☆
設計意圖 通過真實生活情境引發學生認知沖突，激活已有經驗，激發探究欲望。三個遞進式問題直指本節課核心概念——靜摩擦力與滑動摩擦力的區別與聯系，為后續探究埋下伏筆。引用“看不見的朋友”增強親和力，提升課堂溫度。
實驗探究，建構概念
【18分鐘】 一、探究滑動摩擦力的影響因素 （一）、明確實驗目的與方法：
教師引導學生回顧控制變量法的思想：“當我們研究一個物理量與多個因素的關系時，應如何操作？”學生回答后，教師總結：每次只改變一個變量，保持其他條件不變。接著提出本實驗的目標：探究滑動摩擦力大小與哪些因素有關？可能的因素有哪些？
師生共同討論得出兩個主要因素：接觸面間的壓力大小（可用木塊上加砝碼改變）、接觸面的粗糙程度（可用不同材料如木板、砂紙、毛巾覆蓋）。
教師展示實驗裝置：將彈簧測力計水平連接木塊，木塊置于長木板上，通過勻速拉動木板（或拉動木塊）使木塊相對木板滑動，讀取測力計示數即為滑動摩擦力大小。
強調關鍵點：必須勻速拉動，確保拉力等于摩擦力（二力平衡），否則讀數不準確。
（二）、分組實驗與數據記錄：
將學生分為四組，每組領取實驗器材。任務如下：
第一、二組：保持接觸面粗糙程度不變（如均為木板），改變木塊上的砝碼數量（即正壓力N），分別測量3組不同壓力下的滑動摩擦力f，填入表格。
第三、四組：保持壓力不變（如僅木塊本身），更換不同粗糙程度的接觸面（木板、砂紙、毛巾），測量對應的滑動摩擦力f，填入表格。
教師巡視指導，提醒學生注意彈簧測力計調零、視線垂直讀數、勻速拉動等操作規范，及時糾正錯誤操作。
（三）、數據分析與規律總結：
各小組代表匯報實驗數據，教師將數據匯總至PPT表格中。引導學生觀察：
提問：當接觸面粗糙程度相同時，壓力越大，滑動摩擦力如何變化？是否成比例？
學生分析數據，發現f隨N增大而增大，且比值f/N基本恒定。
提問：當壓力相同時，接觸面越粗糙，滑動摩擦力如何變化？
學生回答：越粗糙，摩擦力越大。
教師總結：滑動摩擦力大小與正壓力成正比，與接觸面粗糙程度有關。引入比例系數——動摩擦因數μ，給出公式 f = μN，并說明μ由材料性質和表面狀況決定，無單位。
二、認識靜摩擦力 （一）、演示實驗與現象觀察：
教師重新演示推箱子實驗：用彈簧測力計緩慢水平拉靜止在木板上的木塊，逐漸增大拉力，觀察測力計讀數變化直至木塊開始滑動。
提問：在木塊未動之前，測力計有示數嗎？說明什么？
學生觀察到：即使木塊未動，測力計也有讀數，且隨拉力增大而增大。
教師解釋：這說明存在一個與拉力大小相等、方向相反的力在平衡它，這個力就是靜摩擦力。
（二）、歸納靜摩擦力特點：
教師引導學生思考：
1. 靜摩擦力產生的條件是什么？（接觸、擠壓、相對運動趨勢）
2. 靜摩擦力的方向如何判斷？（總是與相對運動趨勢方向相反）
3. 靜摩擦力的大小如何確定？（隨外力變化，在0到最大靜摩擦力之間）
結合圖示講解“相對運動趨勢”的判斷方法：假設接觸面光滑，物體將向哪個方向運動，那么靜摩擦力就與該方向相反。
舉例：人走路時，腳向后蹬地，有向后運動的趨勢，地面給腳的靜摩擦力向前，推動人前進。
1. 明確實驗目標與方法。
2. 分組實驗，記錄數據。
3. 分析數據，歸納規律。
4. 觀察演示，理解靜摩擦力。
評價任務 操作規范：☆☆☆
數據準確：☆☆☆
結論合理：☆☆☆
設計意圖 通過分組實驗讓學生親歷科學探究全過程，培養實驗技能與合作意識。采用“拉動木板”而非“拉動木塊”的方式更易實現勻速，提高測量準確性。數據分析環節突出數學關系的建立，強化f=μN的物理意義。靜摩擦力部分通過慢速拉伸演示，直觀展現其“自適應”特性，破解“不動就沒有摩擦力”的迷思。結合走路實例，體現物理與生活的緊密聯系。
深化理解，突破難點
【12分鐘】 一、方向判斷訓練 （一）、典型情境分析：
教師展示三個典型情境圖示：
情境1：傳送帶將貨物從低處運往高處，貨物隨傳送帶一起勻速上升。
提問：貨物受到的摩擦力方向如何？是靜摩擦力還是滑動摩擦力？
引導學生分析：貨物相對于傳送帶有向下滑動的趨勢，因此靜摩擦力方向沿傳送帶向上，正是這個力使貨物得以向上運動。
情境2：汽車急剎車時，車輪被抱死，輪胎在地面上滑行。
提問：此時輪胎受到的摩擦力方向如何？對汽車運動有何影響？
學生回答：滑動摩擦力方向與汽車前進方向相反，起到減速作用。
情境3：人站在自動扶梯上隨梯上升，雙腳未移動。
提問：腳底受到的摩擦力方向如何？
分析：腳有相對于扶梯向下運動的趨勢，故靜摩擦力方向向上。
（二）、辨析誤區：
教師強調：“摩擦力總是阻礙物體運動”這一說法是錯誤的。正確說法是：“摩擦力總是阻礙物體間的相對運動或相對運動趨勢。”
舉例說明：人走路時，靜摩擦力是動力；汽車驅動輪受到的地面靜摩擦力也是向前的動力。只有當摩擦力與物體運動方向相反時，才表現為阻力。
二、最大靜摩擦力與滑動摩擦力的關系 （一）、實驗觀察與理論說明：
教師再次演示緩慢拉動物體的過程，指出當拉力達到某一數值時，物體突然啟動。此時的拉力即為最大靜摩擦力f_max。
提問：最大靜摩擦力與滑動摩擦力相比，哪個更大？
學生根據生活經驗（推重物時“啟動最難”）和實驗現象（測力計示數在啟動瞬間先升后降）得出結論：最大靜摩擦力略大于滑動摩擦力。
教師補充：一般情況下，可近似認為 f_max ≈ μN，即最大靜摩擦因數約等于動摩擦因數。
三、課堂練習與反饋 （一）、基礎判斷題：
1. 物體只有在運動時才會受到滑動摩擦力。（×）
2. 靜止的物體不可能受到滑動摩擦力。（√）
3. 摩擦力的方向一定與物體運動方向相反。（×）
學生獨立思考后舉手回答，教師點評并糾正錯誤觀念。 1. 分析情境，判斷方向。
2. 理解摩擦力的雙重角色。
3. 參與討論，澄清誤區。
4. 完成練習，鞏固知識。
評價任務 方向正確：☆☆☆
解釋合理：☆☆☆
辨析清晰：☆☆☆
設計意圖 通過典型情境訓練學生判斷摩擦力方向的能力，特別是打破“摩擦力阻礙運動”的思維定勢，理解其作為動力的可能性。結合生活實例（走路、開車）增強代入感。最大靜摩擦力的講解呼應導入環節的“推箱子”現象，形成閉環。課堂練習及時檢測學習效果，強化正確認知。
聯系生活，拓展應用
【6分鐘】 一、摩擦力的利與弊 （一）、小組討論：
教師提出問題：請列舉生活中摩擦力有益和有害的例子各三個，并說明人們是如何增大或減小摩擦的。
學生分組討論，教師巡視參與。討論結束后，每組派代表發言。
預設答案：
有益：走路防滑（增大粗糙度）、握筆寫字（增大壓力）、剎車制動（增大摩擦材料）；
有害：機器磨損（加潤滑油）、滑雪阻力（使用光滑材料）、發熱損耗（減少接觸面積）。
（二）、技術應用介紹：
教師補充現代科技中的摩擦控制實例：
1. 磁懸浮列車：通過消除接觸摩擦實現高速運行；
2. 自行車鏈條涂油：減小摩擦，延長壽命；
3. 足球鞋底釘設計：增大靜摩擦力，防止打滑。
強調：人類文明的進步，很大程度上是對摩擦力認識和利用的深化。 1. 小組討論，列舉實例。
2. 分享交流，補充完善。
3. 聽取講解，拓展視野。
4. 形成辯證認識。
評價任務 舉例恰當：☆☆☆
分類準確：☆☆☆
表達完整：☆☆☆
設計意圖 通過小組討論促進合作學習，培養學生歸納與表達能力。從生活實例出發，引導學生辯證看待摩擦力的雙重作用，增強社會責任感。補充高科技應用案例，拓寬學生視野，感受物理在科技進步中的價值，激發學習興趣。
課堂總結，升華主題
【4分鐘】 一、結構化回顧 （一）、知識梳理：
教師帶領學生回顧本節課主要內容：
1. 摩擦力分為靜摩擦力和滑動摩擦力；
2. 產生條件：接觸、擠壓、相對運動或趨勢；
3. 方向判斷：與相對運動或趨勢方向相反；
4. 大小規律：滑動摩擦力 f = μN，靜摩擦力 0 < f ≤ f_max；
5. 摩擦力可以是動力也可以是阻力。
二、升華式總結 （一）、哲理提升：
教師深情總結：“今天我們認識了摩擦力——這個既阻礙我們前行，又支撐我們站立的力量。它告訴我們：世界上沒有絕對的‘好’與‘壞’，關鍵在于我們如何認識和利用。就像人生路上的阻力，有時正是這些‘摩擦’讓我們腳踏實地，穩步前行。當我們學會化阻力為動力，就能像奔跑的人依靠靜摩擦力前進一樣，在逆境中找到前進的方向。愿你們不僅掌握摩擦力的知識，更能領悟其中蘊含的生活智慧：在看似阻礙的地方，發現推動自己成長的力量。” 1. 跟隨回顧，梳理知識。
2. 傾聽感悟，內化提升。
3. 思考人生，建立聯系。
4. 樹立信心，展望未來。
評價任務 知識完整：☆☆☆
理解深刻：☆☆☆
情感共鳴：☆☆☆
設計意圖 通過結構化回顧幫助學生構建知識體系，強化記憶。升華式總結將物理知識與人生哲理相結合，體現“立德樹人”的教育理念。用富有詩意的語言激發學生的情感共鳴，使課堂在理性與感性的交融中達到高潮，留下深刻印象。
作業設計
一、基礎鞏固
1. 判斷下列說法是否正確，錯誤的請改正：
（1）摩擦力的方向總是與物體運動方向相反。
（2）滑動摩擦力的大小與接觸面積無關。
（3）靜止的物體一定不受滑動摩擦力。
2. 一個質量為5kg的木箱靜止在水平地面上，動摩擦因數為0.4。求：
（1）當用水平拉力F=10N拉木箱時，木箱所受摩擦力大小；
（2）當拉力增大到F=25N時，木箱所受摩擦力大小；
（3）木箱勻速運動時，拉力應為多大？（g取10m/s ）
二、拓展探究
查閱資料或實地觀察，回答以下問題：
1. 冬天路面結冰后，為什么車輛容易打滑？人們通常采取哪些措施來增大摩擦以保障安全？
2. 為什么體操運動員上場前要在手上涂“鎂粉”？這屬于增大還是減小摩擦？
3. 設計一個簡易實驗，驗證“滑動摩擦力與接觸面積無關”的說法（可用橡皮、書本等常見物品）。
【答案解析】
一、基礎鞏固
1. （1）錯誤。應改為：摩擦力的方向總是與物體相對運動或相對運動趨勢方向相反。
（2）正確。
（3）正確。
2. 解：
（1）最大靜摩擦力 f_max ≈ μN = 0.4×50N = 20N > 10N，故木箱未動，靜摩擦力 f = F = 10N；
（2）F = 25N > f_max，木箱滑動，滑動摩擦力 f = μN = 20N；
（3）勻速運動時，拉力等于滑動摩擦力，F = f = 20N。
二、拓展探究
1. 結冰后接觸面光滑，μ減小，摩擦力變小。措施：撒鹽融冰、鋪沙土、換雪地胎等。
2. 鎂粉吸汗增大手與器械間的粗糙程度，屬于增大摩擦。
3. 示例：用同一長方體橡皮分別平放、側放于桌面，用彈簧測力計勻速拉動，比較兩次拉力大小是否相同。
板書設計
3.2 摩擦力
一、分類：
　　靜摩擦力 —— 相對靜止，有運動趨勢
　　滑動摩擦力 —— 相對滑動
二、產生條件：
　　① 接觸且擠壓（有彈力）
　　② 接觸面粗糙
　　③ 有相對運動或相對運動趨勢
三、方向：
　　→ 與相對運動或相對運動趨勢方向相反
　　→ 不一定是“阻礙運動”
四、大小：
　　靜摩擦力：0 < f ≤ f_max
　　滑動摩擦力：f = μN
　　　　μ：動摩擦因數（由材料和粗糙程度決定）
五、應用：
　　增大：刻紋、涂鎂粉、撒沙
　　減小：潤滑、滾動、氣墊
教學反思
成功之處
1. 以“推箱子”為主線故事貫穿始終，從導入到實驗再到總結，情境真實連貫，有效激發學生興趣。
2. 實驗設計科學合理，采用“拉動木板”方式更易實現勻速，提高了數據準確性，學生參與度高。
3. 注重破除迷思概念，通過典型例題和生活實例幫助學生建立“摩擦力可為動力”的正確認知。
不足之處
1. 部分學生在判斷“相對運動趨勢”時仍存在困難，需增加更多動態演示或動畫輔助。
2. 實驗時間略緊，個別小組未能完成全部數據采集，今后可提前準備更多套器材或簡化數據記錄表。
3. 對摩擦因數μ的微觀解釋（分子間作用力）未深入展開，學有余力的學生可能產生新的疑問。

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