资源简介

3.2《摩擦力》课时教案
学科 物理 年级册别 高一上册 共1课时
教材 人教版高中物理必修一 授课类型 新授课 第1课时
教材分析
教材分析
本节内容位于人教版高中物理必修一第三章《相互作用》的第二节，是力学中的核心概念之一。教材从生活实例出发，引导学生认识静摩擦力和滑动摩擦力的存在，通过实验探究得出摩擦力的产生条件、方向判断及大小规律。本节内容为后续学习牛顿运动定律、物体平衡等知识奠定基础，具有承上启下的作用。教材注重科学探究过程，强调实验观察与理论分析相结合，体现了物理学科“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念。
学情分析
高一学生已具备一定的生活经验，对摩擦现象有直观感受，如推箱子、走路防滑等，但缺乏系统的科学认知。学生刚接触力学概念，对“力是物体间的相互作用”理解尚浅，易将摩擦力误认为是“阻碍运动的力”。在思维层面，学生正处于形象思维向抽象思维过渡阶段，对实验现象的归纳总结能力较弱。此外，部分学生存在“只有运动才有摩擦力”的错误前概念。因此，教学中需借助真实情境和实验探究，帮助学生建立正确的物理观念，发展科学思维。
课时教学目标
物理观念
1. 理解摩擦力的概念，能区分静摩擦力与滑动摩擦力，掌握其产生条件和方向判断方法。
2. 掌握滑动摩擦力大小的计算公式 f = μN，并能结合实际问题进行简单计算。
科学思维
1. 能通过实验数据分析归纳出摩擦力的变化规律，提升归纳与演绎能力。
2. 能运用受力分析方法判断摩擦力的方向，发展模型建构与逻辑推理能力。
科学探究
1. 经历探究滑动摩擦力与压力、接触面粗糙程度关系的实验过程，掌握控制变量法的应用。
2. 能设计简单的实验方案验证静摩擦力的存在及其变化特点。
科学态度与责任
1. 在实验探究中养成实事求是、尊重证据的科学态度。
2. 认识摩擦力在生活中的双重作用，增强利用物理知识服务社会的意识。
教学重点、难点
重点
1. 摩擦力的产生条件及方向判断方法。
2. 滑动摩擦力大小的决定因素及其计算公式 f = μN 的理解与应用。
难点
1. 静摩擦力的方向判断及其随外力变化的规律理解。
2. 对“摩擦力不一定阻碍物体运动”这一反直觉现象的理解。
教学方法与准备
教学方法
情境探究法、实验探究法、讲授法、合作学习
教具准备
弹簧测力计、木块、长木板、砝码、毛巾、砂纸、多媒体课件
教学环节 教师活动 学生活动
情境导入，激发兴趣
【5分钟】 一、创设生活情境，引发认知冲突 （一）、播放视频并提问：
教师播放一段短视频：一名工人试图推动地面上的重型木箱，用力推但箱子未动；继续加大力气，箱子终于开始滑动；滑动过程中保持匀速前进。视频定格在三个关键画面：未动、即将启动、匀速滑动。
提问1：在箱子未被推动时，它是否受到摩擦力？如果有，这个力叫什么？方向如何？
提问2：当箱子开始滑动后，地面是否还对它施加摩擦力？这个力又叫什么？
提问3：箱子匀速前进时，推力和摩擦力之间有什么关系？
引导语：我们每天都在和“摩擦”打交道——走路、写字、刹车……但你真的了解这位“看不见的朋友”吗？刚才的视频中，看似简单的推箱子动作，其实隐藏着深刻的物理原理。今天，我们就一起揭开摩擦力的神秘面纱。
（二）、引出课题并板书：
教师在黑板上书写课题：“3.2 摩擦力”，并强调：“摩擦力，既是我们的帮手，也是我们的对手。它可以让我们稳稳站立，也能让机器磨损发热。理解它，才能驾驭它。” 1. 观看视频，思考问题。
2. 尝试回答教师提问。
3. 提出自己的疑惑。
4. 明确学习目标。
评价任务 回答准确：☆☆☆
表达清晰：☆☆☆
提出疑问：☆☆☆
设计意图 通过真实生活情境引发学生认知冲突，激活已有经验，激发探究欲望。三个递进式问题直指本节课核心概念——静摩擦力与滑动摩擦力的区别与联系，为后续探究埋下伏笔。引用“看不见的朋友”增强亲和力，提升课堂温度。
实验探究，建构概念
【18分钟】 一、探究滑动摩擦力的影响因素 （一）、明确实验目的与方法：
教师引导学生回顾控制变量法的思想：“当我们研究一个物理量与多个因素的关系时，应如何操作？”学生回答后，教师总结：每次只改变一个变量，保持其他条件不变。接着提出本实验的目标：探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关？可能的因素有哪些？
师生共同讨论得出两个主要因素：接触面间的压力大小（可用木块上加砝码改变）、接触面的粗糙程度（可用不同材料如木板、砂纸、毛巾覆盖）。
教师展示实验装置：将弹簧测力计水平连接木块，木块置于长木板上，通过匀速拉动木板（或拉动木块）使木块相对木板滑动，读取测力计示数即为滑动摩擦力大小。
强调关键点：必须匀速拉动，确保拉力等于摩擦力（二力平衡），否则读数不准确。
（二）、分组实验与数据记录：
将学生分为四组，每组领取实验器材。任务如下：
第一、二组：保持接触面粗糙程度不变（如均为木板），改变木块上的砝码数量（即正压力N），分别测量3组不同压力下的滑动摩擦力f，填入表格。
第三、四组：保持压力不变（如仅木块本身），更换不同粗糙程度的接触面（木板、砂纸、毛巾），测量对应的滑动摩擦力f，填入表格。
教师巡视指导，提醒学生注意弹簧测力计调零、视线垂直读数、匀速拉动等操作规范，及时纠正错误操作。
（三）、数据分析与规律总结：
各小组代表汇报实验数据，教师将数据汇总至PPT表格中。引导学生观察：
提问：当接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力如何变化？是否成比例？
学生分析数据，发现f随N增大而增大，且比值f/N基本恒定。
提问：当压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力如何变化？
学生回答：越粗糙，摩擦力越大。
教师总结：滑动摩擦力大小与正压力成正比，与接触面粗糙程度有关。引入比例系数——动摩擦因数μ，给出公式 f = μN，并说明μ由材料性质和表面状况决定，无单位。
二、认识静摩擦力 （一）、演示实验与现象观察：
教师重新演示推箱子实验：用弹簧测力计缓慢水平拉静止在木板上的木块，逐渐增大拉力，观察测力计读数变化直至木块开始滑动。
提问：在木块未动之前，测力计有示数吗？说明什么？
学生观察到：即使木块未动，测力计也有读数，且随拉力增大而增大。
教师解释：这说明存在一个与拉力大小相等、方向相反的力在平衡它，这个力就是静摩擦力。
（二）、归纳静摩擦力特点：
教师引导学生思考：
1. 静摩擦力产生的条件是什么？（接触、挤压、相对运动趋势）
2. 静摩擦力的方向如何判断？（总是与相对运动趋势方向相反）
3. 静摩擦力的大小如何确定？（随外力变化，在0到最大静摩擦力之间）
结合图示讲解“相对运动趋势”的判断方法：假设接触面光滑，物体将向哪个方向运动，那么静摩擦力就与该方向相反。
举例：人走路时，脚向后蹬地，有向后运动的趋势，地面给脚的静摩擦力向前，推动人前进。
1. 明确实验目标与方法。
2. 分组实验，记录数据。
3. 分析数据，归纳规律。
4. 观察演示，理解静摩擦力。
评价任务 操作规范：☆☆☆
数据准确：☆☆☆
结论合理：☆☆☆
设计意图 通过分组实验让学生亲历科学探究全过程，培养实验技能与合作意识。采用“拉动木板”而非“拉动木块”的方式更易实现匀速，提高测量准确性。数据分析环节突出数学关系的建立，强化f=μN的物理意义。静摩擦力部分通过慢速拉伸演示，直观展现其“自适应”特性，破解“不动就没有摩擦力”的迷思。结合走路实例，体现物理与生活的紧密联系。
深化理解，突破难点
【12分钟】 一、方向判断训练 （一）、典型情境分析：
教师展示三个典型情境图示：
情境1：传送带将货物从低处运往高处，货物随传送带一起匀速上升。
提问：货物受到的摩擦力方向如何？是静摩擦力还是滑动摩擦力？
引导学生分析：货物相对于传送带有向下滑动的趋势，因此静摩擦力方向沿传送带向上，正是这个力使货物得以向上运动。
情境2：汽车急刹车时，车轮被抱死，轮胎在地面上滑行。
提问：此时轮胎受到的摩擦力方向如何？对汽车运动有何影响？
学生回答：滑动摩擦力方向与汽车前进方向相反，起到减速作用。
情境3：人站在自动扶梯上随梯上升，双脚未移动。
提问：脚底受到的摩擦力方向如何？
分析：脚有相对于扶梯向下运动的趋势，故静摩擦力方向向上。
（二）、辨析误区：
教师强调：“摩擦力总是阻碍物体运动”这一说法是错误的。正确说法是：“摩擦力总是阻碍物体间的相对运动或相对运动趋势。”
举例说明：人走路时，静摩擦力是动力；汽车驱动轮受到的地面静摩擦力也是向前的动力。只有当摩擦力与物体运动方向相反时，才表现为阻力。
二、最大静摩擦力与滑动摩擦力的关系 （一）、实验观察与理论说明：
教师再次演示缓慢拉动物体的过程，指出当拉力达到某一数值时，物体突然启动。此时的拉力即为最大静摩擦力f_max。
提问：最大静摩擦力与滑动摩擦力相比，哪个更大？
学生根据生活经验（推重物时“启动最难”）和实验现象（测力计示数在启动瞬间先升后降）得出结论：最大静摩擦力略大于滑动摩擦力。
教师补充：一般情况下，可近似认为 f_max ≈ μN，即最大静摩擦因数约等于动摩擦因数。
三、课堂练习与反馈 （一）、基础判断题：
1. 物体只有在运动时才会受到滑动摩擦力。（×）
2. 静止的物体不可能受到滑动摩擦力。（√）
3. 摩擦力的方向一定与物体运动方向相反。（×）
学生独立思考后举手回答，教师点评并纠正错误观念。 1. 分析情境，判断方向。
2. 理解摩擦力的双重角色。
3. 参与讨论，澄清误区。
4. 完成练习，巩固知识。
评价任务 方向正确：☆☆☆
解释合理：☆☆☆
辨析清晰：☆☆☆
设计意图 通过典型情境训练学生判断摩擦力方向的能力，特别是打破“摩擦力阻碍运动”的思维定势，理解其作为动力的可能性。结合生活实例（走路、开车）增强代入感。最大静摩擦力的讲解呼应导入环节的“推箱子”现象，形成闭环。课堂练习及时检测学习效果，强化正确认知。
联系生活，拓展应用
【6分钟】 一、摩擦力的利与弊 （一）、小组讨论：
教师提出问题：请列举生活中摩擦力有益和有害的例子各三个，并说明人们是如何增大或减小摩擦的。
学生分组讨论，教师巡视参与。讨论结束后，每组派代表发言。
预设答案：
有益：走路防滑（增大粗糙度）、握笔写字（增大压力）、刹车制动（增大摩擦材料）；
有害：机器磨损（加润滑油）、滑雪阻力（使用光滑材料）、发热损耗（减少接触面积）。
（二）、技术应用介绍：
教师补充现代科技中的摩擦控制实例：
1. 磁悬浮列车：通过消除接触摩擦实现高速运行；
2. 自行车链条涂油：减小摩擦，延长寿命；
3. 足球鞋底钉设计：增大静摩擦力，防止打滑。
强调：人类文明的进步，很大程度上是对摩擦力认识和利用的深化。 1. 小组讨论，列举实例。
2. 分享交流，补充完善。
3. 听取讲解，拓展视野。
4. 形成辩证认识。
评价任务 举例恰当：☆☆☆
分类准确：☆☆☆
表达完整：☆☆☆
设计意图 通过小组讨论促进合作学习，培养学生归纳与表达能力。从生活实例出发，引导学生辩证看待摩擦力的双重作用，增强社会责任感。补充高科技应用案例，拓宽学生视野，感受物理在科技进步中的价值，激发学习兴趣。
课堂总结，升华主题
【4分钟】 一、结构化回顾 （一）、知识梳理：
教师带领学生回顾本节课主要内容：
1. 摩擦力分为静摩擦力和滑动摩擦力；
2. 产生条件：接触、挤压、相对运动或趋势；
3. 方向判断：与相对运动或趋势方向相反；
4. 大小规律：滑动摩擦力 f = μN，静摩擦力 0 < f ≤ f_max；
5. 摩擦力可以是动力也可以是阻力。
二、升华式总结 （一）、哲理提升：
教师深情总结：“今天我们认识了摩擦力——这个既阻碍我们前行，又支撑我们站立的力量。它告诉我们：世界上没有绝对的‘好’与‘坏’，关键在于我们如何认识和利用。就像人生路上的阻力，有时正是这些‘摩擦’让我们脚踏实地，稳步前行。当我们学会化阻力为动力，就能像奔跑的人依靠静摩擦力前进一样，在逆境中找到前进的方向。愿你们不仅掌握摩擦力的知识，更能领悟其中蕴含的生活智慧：在看似阻碍的地方，发现推动自己成长的力量。” 1. 跟随回顾，梳理知识。
2. 倾听感悟，内化提升。
3. 思考人生，建立联系。
4. 树立信心，展望未来。
评价任务 知识完整：☆☆☆
理解深刻：☆☆☆
情感共鸣：☆☆☆
设计意图 通过结构化回顾帮助学生构建知识体系，强化记忆。升华式总结将物理知识与人生哲理相结合，体现“立德树人”的教育理念。用富有诗意的语言激发学生的情感共鸣，使课堂在理性与感性的交融中达到高潮，留下深刻印象。
作业设计
一、基础巩固
1. 判断下列说法是否正确，错误的请改正：
（1）摩擦力的方向总是与物体运动方向相反。
（2）滑动摩擦力的大小与接触面积无关。
（3）静止的物体一定不受滑动摩擦力。
2. 一个质量为5kg的木箱静止在水平地面上，动摩擦因数为0.4。求：
（1）当用水平拉力F=10N拉木箱时，木箱所受摩擦力大小；
（2）当拉力增大到F=25N时，木箱所受摩擦力大小；
（3）木箱匀速运动时，拉力应为多大？（g取10m/s ）
二、拓展探究
查阅资料或实地观察，回答以下问题：
1. 冬天路面结冰后，为什么车辆容易打滑？人们通常采取哪些措施来增大摩擦以保障安全？
2. 为什么体操运动员上场前要在手上涂“镁粉”？这属于增大还是减小摩擦？
3. 设计一个简易实验，验证“滑动摩擦力与接触面积无关”的说法（可用橡皮、书本等常见物品）。
【答案解析】
一、基础巩固
1. （1）错误。应改为：摩擦力的方向总是与物体相对运动或相对运动趋势方向相反。
（2）正确。
（3）正确。
2. 解：
（1）最大静摩擦力 f_max ≈ μN = 0.4×50N = 20N > 10N，故木箱未动，静摩擦力 f = F = 10N；
（2）F = 25N > f_max，木箱滑动，滑动摩擦力 f = μN = 20N；
（3）匀速运动时，拉力等于滑动摩擦力，F = f = 20N。
二、拓展探究
1. 结冰后接触面光滑，μ减小，摩擦力变小。措施：撒盐融冰、铺沙土、换雪地胎等。
2. 镁粉吸汗增大手与器械间的粗糙程度，属于增大摩擦。
3. 示例：用同一长方体橡皮分别平放、侧放于桌面，用弹簧测力计匀速拉动，比较两次拉力大小是否相同。
板书设计
3.2 摩擦力
一、分类：
　　静摩擦力 —— 相对静止，有运动趋势
　　滑动摩擦力 —— 相对滑动
二、产生条件：
　　① 接触且挤压（有弹力）
　　② 接触面粗糙
　　③ 有相对运动或相对运动趋势
三、方向：
　　→ 与相对运动或相对运动趋势方向相反
　　→ 不一定是“阻碍运动”
四、大小：
　　静摩擦力：0 < f ≤ f_max
　　滑动摩擦力：f = μN
　　　　μ：动摩擦因数（由材料和粗糙程度决定）
五、应用：
　　增大：刻纹、涂镁粉、撒沙
　　减小：润滑、滚动、气垫
教学反思
成功之处
1. 以“推箱子”为主线故事贯穿始终，从导入到实验再到总结，情境真实连贯，有效激发学生兴趣。
2. 实验设计科学合理，采用“拉动木板”方式更易实现匀速，提高了数据准确性，学生参与度高。
3. 注重破除迷思概念，通过典型例题和生活实例帮助学生建立“摩擦力可为动力”的正确认知。
不足之处
1. 部分学生在判断“相对运动趋势”时仍存在困难，需增加更多动态演示或动画辅助。
2. 实验时间略紧，个别小组未能完成全部数据采集，今后可提前准备更多套器材或简化数据记录表。
3. 对摩擦因数μ的微观解释（分子间作用力）未深入展开，学有余力的学生可能产生新的疑问。

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