基于课程标准要求的《摩擦力》教学设计

摘 要：以情境驱动为线索，以基于课程标准的教学理念为指导，设计了高中物理“摩擦力”一节源于课程标准的教学目标、评价活动、教与学的活动.利用牙刷、橡皮头等物品重点设计了一系列物理情境，突破教学难点.

关键词：情境驱动；课程标准；摩擦力；教学设计

作者简介：高岱亮（1991-），男，山东淄博人，研究生学历，中教初级，主要研究方向为物理课程与教学.

1 设计思想

情境教学是指在教学过程中，教师有目的地创设具有一定情绪色彩、以形象为主体的场景，引起学生一定的态度体验，促使学生心理机能得到发展的教学方法.因此在物理教学中，情境创设显得尤为重要.以情境创设驱动物理课堂，能促进教师在教学过程中生成问题，帮助学生理解物理概念.对教师的教和学生的学具有指导性意义.

摩擦力是高中力学教材中的重点内容之一，与生活联系紧密，摩擦现象在我们日常生活中处处体现.因此教师在备本节课的教学设计时，可以将静摩擦、滑动摩擦的生活情境和实验情境渗透到教学活动中，层层引导，既能拉近学生与物理的距离，又能促进学生对“摩擦力”现象及本质的理解，彰显了《普通高中課程标准（实验）》中“体现课程的时代性、基础性和选择性”的课程理念.

2 教学任务分析

“摩擦力”是高中物理力学部分中常见的力之一，在学习的过程中，既可以和之前学习过的“重力”、“弹力”相对比，加深学生对力的认识；又为后面解决“牛顿运动定律”、“动能定理”以及“摩擦力做功与产生热能的关系”等问题打下知识基础.

《普通高中物理课程标准（实验）》对该内容的相关要求是“通过实验认识滑动摩擦、静摩擦的规律，能用动摩擦因数计算摩擦力”.其中，“认识”、“能用”是知识与技能维度的要求，“通过实验”是过程性要求[1].

本节是人教版高中《物理·必修1》第3章第3节的内容，教材首先从小孩推箱子出发引出静摩擦力的产生条件，然后通过一个演示实验引出静摩擦力大小的确定，最后重点阐释了滑动摩擦力及其大小的计算.综上所述，摩擦力的产生条件和滑动摩擦力大小的计算是本节课的教学重点.

3 学情分析

学生在初中已经初步学习过摩擦力，知道了静摩擦和滑动摩擦的概念，为本节课的学习奠定了良好的知识基础.但对于摩擦力的方向，尤其是静摩擦力的方向认识还不够全面，不能够在复杂的物理情境中分析出摩擦力的方向，从而形成教学难点.

4 教学目标

知识与技能

（1）了解静摩擦力、滑动摩擦力的概念和产生条件.

（2）会判断静摩擦力和滑动摩擦力的方向.

（3）会用二力平衡判断静摩擦力的大小.

（4）会应用公式f=μFN计算滑动摩擦力的大小.

过程与方法

在探究影响摩擦力因素的过程中，学习应用归纳法、控制变量法.

情感态度与价值观

知道生产生活中增大摩擦和减小摩擦的实例，有将物理知识应用到生产生活中的意识.

5 评价活动设计

基于课程标准的教学设计要求评价活动设计优先于教学活动设计，具体评价活动设计如下：

（1）通过教学事件1-3，作业题1检测教学目标（1）的达成.

（2）通过教学事件4，课堂练习1检测教学目标（2）的达成.

（3）通过教学事件5，课堂练习2，作业题2检测教学目标（3）的达成.

（4）通过教学事件6，课堂练习2，作业题3检测教学目标（4）的达成.

（5）通过教学事件3、6检测教学目标（5）的达成.

（6）通过教学事件7检测教学目标（6）的达成.

6 教与学活动设计[2]

6.1 创设生活情境，初步形成摩擦力的概念

教学事件1 从实验情境出发，认识摩擦现象

实验1：教师演示“气球提水杯”实验，让学生认识摩擦现象.

实验器材：气球、塑料水杯.

准备好气球和空水杯，将气球放到水杯中吹起来，慢慢地提起气球，水杯也随气球提了起来.

教学设计说明 利用“气球提水杯”小实验，创设引发学生认知的物理情境，直接引入本节课题.

教学事件2 布置“双手滑动”体验活动，形成摩擦力概念

根据生活中的一个常见现象布置思考与体验活动：双手用力有相对运动的趋势（想滑动但未滑动）和双手相互滑动，如图1所示，并提出思考问题.

问题1：在这两种情况下，手分别受到了什么力？

形成概念：

（1）左手相对于右手有滑动趋势，而没有相对滑动，这时的摩擦力叫做静摩擦力.

（2）左手在右手的表面上发生相对滑动，此时会受到阻碍左手滑动的力，这个力叫做滑动摩擦力.

教学设计说明 物理课程标准强调“课程的时代性”，学生亲身体验手受到的静摩擦力和滑动摩擦力，形成概念，既能拉近学生与物理的距离，又能对摩擦力概念进行意义建构.

6.2 利用情境驱动问题，探究摩擦力的产生条件、方向与大小

教学事件3 利用“黑板擦擦黑板”生活情境，探究摩擦力产生的条件

利用“黑板擦”创设以下三个活动情境进行演示，依次提出问题串，并适当点拨.

情境A：手按黑板擦擦黑板.

情境B：让黑板擦在黑板面上自由下落.

情境C：板擦放于水平木板上，将木板一端抬高板擦静止，再继续抬高板擦下滑.

问题2：上述情境中哪种情况下受到了摩擦力？

问题3：如果接触面非常光滑会有摩擦力吗？

问题4：通过上面的三个探究活动，思考摩擦力产生的条件有哪些？

总结条件：1.两个物体相互接触；2.要有压力；3.要有相对运动或相对运动的趋势；4.接触面要粗糙.

教学设计说明 利用“黑板擦擦黑板”情境驱动课堂，学生能初步形成摩擦力产生的条件，教师再通过一系列问题对摩擦力产生的条件进行系统总结，深化对摩擦力产生条件的理解，突出本节课的重点.

教学事件4 巧用“牙刷”、“橡皮头”的生活情境，探究摩擦力的方向.

实验2：学生分组利用牙刷、橡皮，探究摩擦力的方向（图2）.

实验器材：牙刷、带有橡皮头的铅笔.

利用“牙刷”、“橡皮头”创设情境引导学生进行合作探究，提出导入的问题.

情境D：我们每天早晚都要刷牙，是否注意到刷毛弯曲的方向？

情境E：用铅笔上的橡皮时，是否注意到橡皮头弯曲的方向呢？

问题5：刷毛、橡皮头受到的摩擦力方向与运动的方向有什么关系？

得出结论：静摩擦力和滑动摩擦力的方向总是沿着接触面，静摩擦力的方向与其相对运动趋势方向相反；滑动摩擦力的方向与其相对运动的方向相反.

教学设计说明 利用“牙刷” 和“橡皮头”进行情境驱动，学生能直观地理解静摩擦力和滑动摩擦力的方向，突破教学难点.

教学事件5 生活情境和实验情境的综合运用，探究静摩擦力的大小.

创设情境，让学生定性感知静摩擦力的“巨大存在”，然后进行Dislab演示实验，定量分析静摩擦力的大小.

情境F：找两位最有力的男生上台将教师课前准备好的一頁一页交叉迭放的两本物理课本分开.如图3所示.

实验3：运用Dislab实验探究静摩擦力的大小

实验器材：Dislab拉力传感器、数据线、计算机通用软件、木块、木板、铁块.

演示实验：用Dislab拉力传感器拉放于木板上的木块（如图4），拉力不断增加直至拉动.观察计算机屏幕显示的拉力变化图线（如图5）.

图线分析：拉力不断增大，且增大到一定值时由静摩擦变为滑动摩擦，示数减小.

得出结论：由于木块静止，通过二力平衡可知，静摩擦力的大小与拉力的大小相等.

教学设计说明 弹簧测力计的示数是实时显示的，过程显示时间短.Dislab拉力传感器能“保存”过程中拉力的变化，形象直观的情境能使学生直观地理解静摩擦力的大小.

教学事件6 利用实验情境，合作探究滑动摩擦力的大小

实验4：学生分组利用器材探究滑动摩擦力的大小

实验器材：木板、木块、不同质量的砝码、弹簧测力计、毛巾、砂纸、泡沫板、铁架台.

利用提出的问题串，指导学生通过给定的实验器材进行分组合作探究滑动摩擦力的大小.

问题6：初中已经学习过滑动摩擦力，大家回忆一下，滑动摩擦力的大小与哪些因素有关？

问题7：滑动摩擦力的大小与“压力”和“接触面的粗糙程度”有什么定量关系？

问题8：如果一个量与多个因素有关，要研究该物理量与某一个因素的关系，应该用怎样的方法？根据什么原理，进行怎样的操作才能使弹簧测力计显示的是滑动摩擦力的大小？

学生利用给定的实验器材，对教师提出的上述问题分组设计实验方案，进行合作探究，小组设计并完成实验记录表格（表1），对实验结果归纳总结，得出结论.

教师总结归纳学生在探究活动中得出的实验结论.得出滑动摩擦力大小的计算公式：f=μFN，并解释说明物理量的含义.并且深挖该实验中体现的“控制变量”的物理实验方法.

教学设计说明 利用问题情境驱动，引出要进行探究的问题.学生通过给定的实验器材，运用控制变量法设计实验，得出结论，促进了对滑动摩擦力大小的认识，突出教学重点.

6.3 情境运用，深化对摩擦力的理解

教学事件7 通过生活情境，引导学生运用所学知识解决实际问题.

情境G：油罐车在行走的过程中，车后为什么会有一条铁链拖地？

情境H：我们穿的鞋子，鞋底为什么有很多花纹？

情境I：图片——摩擦力产生的美

问题9：如何增强生活中的有益摩擦和减小有害摩擦？

教学设计说明 通过常见的生活情境，帮助学生了解如何增强生活中常见的有益摩擦和减小有害摩擦，突出了课程内容的时代性、基础性.

6.4 课堂练习——应用知识解决实际问题，加深对知识的理解

练习1：关于静摩擦的说法，下列正确的是

A.静摩擦的方向总是与物体的相对运动方向相反.

B.静摩擦的方向总是与物体的相对运动趋势方向相反.

C.两个相对静止的物体之间一定有静摩擦力的作用.

D.受静摩擦力作用的物体一定是静止的.

练习2：一个100N的物体放在水平地面上，至少要用35N的水平推力，才能使它从原地开始运动.木箱从原地移动以后，用30N的水平推力，就可以使木箱继续做匀速运动.由此可知：木箱与地板间的最大静摩擦力Fmax=；木箱所受到的滑动摩擦力f=.木箱与地板间的动摩擦因数μ=.如果用20N的水平推力推木箱，木箱所受的摩擦力是.

教学设计说明 该组课堂练习，包含了本节课的重点内容，可以检测学生对于静摩擦力方向的判断、最大静摩擦力的判断以及滑动摩擦力大小的计算等知识点掌握的情况，通过练习能进一步巩固本节课的重点知识.

6.5 课堂小结，深化提高

引导学生对这节课所学习的摩擦力产生的条件、方向的判断、大小的计算以及实验设计中控制变量法的使用等方面进行系统回顾总结.

教学设计说明 在教师的引导下，学生回顾三维教学目标对本节课所学习的内容进行系统总结，既是对本节课内容的深化，又能保持课程标准与教学的一致性.

6.6 布置作业，复习巩固

作业题1：关于产生摩擦力的条件，下列说法正确的是.

A.相互压紧的粗糙物体之间总有摩擦力存在

B.相对运动的物体间一定有滑动摩擦力存在

C.只有相互挤压和有相对运动或相对运动趋势的粗糙物体之间才有摩擦力的作用

D.只有相互挤压和发生相对运动的物体之间才有摩擦力的作用

作业题2：如图6所示，一木块放在水平桌面上，在水平方向共受到3个力的作用，木块处于静止状态.其中F1=10N，F2=2N.若撤去力F1，求木块在水平方向受到的摩擦力的大小和方向.

作业题3：手压着桌面向前移动，会明显地感觉到有阻力阻碍手的移动，手对桌面的压力越大，阻力越大，试一试，并说明道理.

教学设计说明 作业内容要求做到对本节课所学的知识进行理解与深化.前两道作业题是关于本节课重点知识的应用.第3道题是体验性作业，既能激发学生学习的兴趣，又能通过体验促进学生对知识的理解.作业的设置起到了对摩擦力这一节复习与巩固的作用.

7 教学反思

“摩擦力”一节的教学设计，以情境驱动为线索，以基于课程标准的教学为指导，设计了本节课的6条教学目标，围绕教学目标设计了7个教学事件、11个教学活动.引导学生深入理解摩擦力概念的内涵，让学生体会到物理不是一门抽象的学科，而与生活联系紧密相关[].利用黑板擦、牙刷、橡皮等常见物品创设情境，不仅有效地突破了教学难点，也能使学生体会到物理在生活中的存在，从而达到预期的教学效果.

参考文献：

[1] 中华人民共和国教育部.普通高中物理物理课程标准（实验）[S].北京：北京师范大学出版社，2012.

[2] 张大昌.普通高中课程标准实验教科书物理必修1[M].北京：人民教育出版社，2014：57～61.

[3] 李新乡，张军朋.物理教学论[M].北京：科学出版社，2009：177～181.