3.3 摩擦力 课时教案-2025-2026学年高一上学期物理教科版必修第一册

3.3《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 教科版高中物理必修第一册 授课类型 新授课 第1课时 教材分析 教材分析 本节课选自教科版高中物理必修第一册第三章“相互作用”中的第三节《摩擦力》，是力学模块中承前启后的重要内容。学生在学习重力、弹力之后，进一步探究接触力中的另一重要类型——摩擦力。教材从生活实例出发，引导学生认识静摩擦力与滑动摩擦力的存在，通过实验探究其产生条件、方向判断及大小规律，强调科学探究过程的完整性。内容安排由浅入深，注重理论与实践结合，为后续牛顿运动定律的学习奠定基础。 学情分析 高一学生已具备一定的观察和逻辑思维能力，对生活中“打滑”“推不动”等现象有直观感受，但缺乏系统化的物理建模意识。他们刚接触受力分析，容易混淆摩擦力的方向与运动方向，误认为“有运动才有摩擦力”。此外，对最大静摩擦力的概念理解困难，实验操作中控制变量意识薄弱。因此，教学中需借助真实情境激发兴趣，通过动手实验增强体验，利用动态演示突破方向判断难点，并结合小组合作提升科学探究能力。 课时教学目标 物理观念 1. 理解摩擦力的产生条件，能准确区分静摩擦力与滑动摩擦力。 2. 掌握摩擦力方向的判断方法，理解滑动摩擦力大小与正压力成正比的关系。 科学思维 1. 能通过受力分析推理摩擦力的存在及其方向，发展抽象概括和模型建构能力。 2. 运用控制变量法设计实验探究滑动摩擦力的影响因素，培养逻辑推理能力。 科学探究 1. 经历“提出问题—猜想假设—设计实验—收集数据—得出结论”的完整探究过程。 2. 学会使用弹簧测力计测量摩擦力，掌握基本实验技能与误差分析方法。 科学态度与责任 1. 在实验中养成实事求是、尊重数据的科学态度，增强合作交流意识。 2. 认识摩擦力在生活与科技中的双重作用，树立合理利用物理知识服务社会的责任感。 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. 滑动摩擦力大小与正压力之间的定量关系（f = μN）。 难点 1. 静摩擦力的方向判断及其随外力变化的动态特性。 2. 最大静摩擦力与滑动摩擦力大小关系的理解。 教学方法与准备 教学方法 情境探究法、合作探究法、讲授法 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：生活中的“抓得住”与“滑得快” 【5分钟】 一、创设生活情境，引发认知冲突 （一）、播放视频片段并提问： 1. 教师播放三段短视频：①运动员在跑道上起跑蹬地瞬间；②汽车急刹车时轮胎抱死打滑；③攀岩者用手紧紧抓住岩壁向上攀登。 2. 提问：“这些场景中，人或物体为什么能‘启动’而不打滑？又为什么会突然‘失控’而滑动？”引导学生关注“接触面之间的作用力”。 3. 进一步追问：“如果地面非常光滑，比如冰面，会发生什么？这说明了什么？”让学生意识到有一种阻碍相对运动趋势的力存在。 4. 引出课题：“今天我们就来揭开这种神秘力的面纱——它就是我们日常生活中无处不在却又常常被忽视的‘摩擦力’。” 二、回顾已有知识，建立初步概念 （一）、复习弹力与接触面形变： 1. 教师展示一个木块放在水平桌面上的示意图，提问：“木块受到哪些力？支持力是如何产生的？”引导学生回忆弹力源于微小形变。 2. 进一步设问：“当我想推动这个木块时，手施加了一个水平拉力，但木块还没动，是不是只有我一个力在作用？”启发学生思考是否存在另一个平衡力。 3. 利用PPT动画模拟微观接触点：展示两个粗糙表面在放大镜下的凹凸不平结构，说明即使看似光滑的表面也有微观突起。 4. 解释：“正是这些微观突起相互咬合，产生了阻碍相对运动趋势的力——这就是摩擦力的本质来源。” 5. 板书定义：“两个相互接触且挤压的物体，当它们发生或即将发生相对运动时，在接触面上会产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力，称为摩擦力。” 1. 观看视频，思考并回答教师提出的问题。 2. 回忆弹力知识，参与讨论，尝试解释“推不动”的原因。 3. 观察微观示意图，理解摩擦力的产生机制。 4. 记录摩擦力的基本定义。 评价任务 观察能力：☆☆☆ 问题意识：☆☆☆ 概念理解：☆☆☆ 设计意图 通过贴近生活的视频素材创设真实情境，激发学习兴趣；以“为何能启动”“为何会打滑”等矛盾性问题引发认知冲突，驱动学生主动思考；借助微观模型帮助学生从宏观现象走向本质理解，为后续探究奠定认知基础。 新知探究一：静摩擦力的秘密 【12分钟】 一、实验观察：从“推不动”到“刚开始动” （一）、演示实验：缓慢增大拉力 1. 教师将一木块置于水平长木板上，连接弹簧测力计，缓慢匀速拉动，同时投影测力计读数变化过程。 2. 强调操作要点：“注意观察测力计示数如何变化？木块是否始终静止？” 3. 当木块仍未移动时，提问：“此时拉力为F，木块仍静止，根据牛顿第一定律，合力应为零，那么必然存在一个与F大小相等、方向相反的力，这个力是谁？”引导学生说出“静摩擦力”。 4. 继续增加拉力直至木块开始滑动，指出此时的拉力值即为“最大静摩擦力”。 5. 总结规律：“静摩擦力会随着外力的增大而增大，但有一个上限——最大静摩擦力。” 二、小组讨论：方向如何确定？ （一）、多情境辨析： 1. 教师出示三个典型情境图：①人走路时脚向后蹬地；②传送带运送货物向上倾斜运行；③用手握住瓶子竖直静止不动。 2. 分组讨论任务：“请判断每种情况下摩擦力的方向，并说明理由。提示：摩擦力总是阻碍‘相对运动趋势’，而不是阻碍‘运动’。” 3. 巡视指导，提醒学生先分析“如果没有摩擦力，接触面间会发生怎样的相对运动？”从而反推趋势方向。 4. 各组代表发言后，教师归纳：“静摩擦力的方向总与接触面平行，且与相对运动趋势方向相反。” 5. 板书关键句：“方向判定口诀：找接触面 → 析趋势 → 反方向。” 三、深化理解：最大静摩擦力的特点 （一）、对比不同接触面： 1. 教师更换木板表面材料（如铺上毛巾、砂纸），重复上述实验，比较最大静摩擦力的变化。 2. 提问：“同样是木块，为什么在不同表面上‘最难推动’的程度不一样？”引导学生联系接触面粗糙程度。 3. 再次添加砝码改变正压力，观察最大静摩擦力是否随之改变。 4. 小结：“最大静摩擦力与接触面的材料性质和正压力有关，通常略大于滑动摩擦力。” 1. 观察实验现象，记录测力计示数变化。 2. 参与小组讨论，分析各情境下摩擦力方向。 3. 表达观点，倾听他人意见，完善认知。 4. 理解最大静摩擦力的影响因素。 评价任务 现象描述：☆☆☆ 方向判断：☆☆☆ 规律归纳：☆☆☆ 设计意图 通过直观演示实验让学生亲身经历“静摩擦力随外力增大而增大”的动态过程，突破“静止就没有摩擦力”的迷思概念；采用小组合作方式组织多情境讨论，促使学生主动建构方向判断的方法论；通过变量控制实验初步感知影响因素，为后续定量探究做铺垫。 新知探究二：滑动摩擦力的定量研究 【15分钟】 一、明确研究任务，制定实验方案 （一）、提出核心问题： 1. 教师提问：“一旦物体开始滑动，摩擦力就变成了滑动摩擦力。它的大小是否还随拉力变化？又受哪些因素影响？” 2. 引导学生猜想：“可能与哪些因素有关？”预设答案包括：接触面粗糙程度、正压力大小、接触面积、速度等。 3. 明确研究目标：“今天我们重点探究滑动摩擦力与正压力和接触面材料的关系。” 4. 强调科学方法：“为了准确找出规律，我们必须采用‘控制变量法’。” 二、分组实验：测量滑动摩擦力 （一）、布置实验任务： 1. 将学生分为四组，每组配备相同器材：弹簧测力计、木块、长木板、砝码若干。 2. 实验步骤指导： （1）将木块平放在木板上，用弹簧测力计水平匀速拉动木块，记录此时的拉力F₁（等于滑动摩擦力f）； （2）在木块上依次增加砝码（改变正压力N），重复测量三次以上，记录对应f值； （3）更换不同材质的接触面（如毛巾面、砂纸面），保持压力不变，测量f值； （4）设计表格，规范记录原始数据。 3. 强调注意事项：“必须保证匀速拉动！否则测力计读数不等于摩擦力！” 4. 巡回指导，纠正操作错误，提醒读数视线垂直表盘。 三、数据分析：寻找f-N关系 （一）、绘制图像，发现规律： 1. 各组完成实验后，教师邀请一组代表在黑板上列出其数据表格。 2. 指导学生以正压力N为横坐标、滑动摩擦力f为纵坐标，在坐标纸上描点作图。 3. 提问：“你们发现了什么规律？图像大致呈什么形状？”引导学生发现近似一条过原点的直线。 4. 引出比例系数μ：“这条直线的斜率就是动摩擦因数μ，反映接触面的粗糙程度。” 5. 板书公式：“滑动摩擦力 f = μN”，并解释各物理量含义及单位。 6. 补充说明：“μ是一个无单位的常数，只与材料和表面状况有关，一般小于1。” 1. 提出猜想，参与实验设计讨论。 2. 动手操作，分工协作完成实验测量。 3. 记录数据，绘制f-N图像。 4. 分析图像，得出f = μN的结论。 评价任务 实验操作：☆☆☆ 数据处理：☆☆☆ 规律发现：☆☆☆ 设计意图 通过提出可探究的问题激发学生的探究欲望；采用小组合作实验形式落实科学探究素养，让学生亲历完整的探究流程；强调“匀速拉动”这一关键操作要点，培养学生严谨的实验态度；通过图像法处理数据，渗透“化曲为直”的物理思想，提升科学思维水平。 应用拓展：摩擦力的利与弊 【8分钟】 一、案例分析：摩擦力的双面角色 （一）、列举生活实例： 1. 教师展示图片：①鞋底花纹、②汽车轮胎防滑链、③滑雪运动员使用润滑剂、④机械轴承加润滑油。 2. 提问：“上述例子中，人们是在增大还是减小摩擦力？为什么要这样做？” 3. 组织学生分类讨论：“请将这些实例按‘有益摩擦’和‘有害摩擦’进行归类，并说明理由。” 4. 引导总结：“摩擦力既是我们行动的基础（如行走、传动），也会造成能量损耗和部件磨损。” 二、工程思维：如何调控摩擦力？ （一）、开放性问题探讨： 1. 提问：“如果你是一名工程师，要设计一辆高速列车，你会如何处理车轮与轨道之间的摩擦？” 2. 引导思考角度：既要保证足够的牵引力（启动、制动），又要减少运行阻力。 3. 介绍现实技术：磁悬浮列车几乎消除接触摩擦，靠电磁力推进；普通高铁则优化轮轨材料与表面处理。 4. 升华主题：“物理学不仅是解释世界的工具，更是改造世界的力量。我们应当学会辩证看待自然规律，趋利避害，造福人类。” 1. 观察图片，辨别摩擦力的应用目的。 2. 参与分类讨论，表达个人观点。 3. 思考工程技术中的摩擦调控策略。 4. 理解物理知识的社会价值。 评价任务 实例辨析：☆☆☆ 辩证思维：☆☆☆ 社会责任：☆☆☆ 设计意图 通过正反两方面的实例对比，帮助学生全面认识摩擦力的作用，避免片面化理解；设置开放性工程问题，引导学生将物理知识应用于实际情境，发展批判性思维与社会责任感；借机渗透STS教育理念（科学-技术-社会），体现物理学科的时代价值。 课堂总结：让摩擦成为前进的动力 【5分钟】 一、结构化回顾知识点 （一）、梳理本节知识脉络： 1. 教师带领学生共同回顾：“今天我们从生活现象出发，认识了一种重要的接触力——摩擦力。” 2. 板书主线：摩擦力 → 分类（静摩擦、滑动摩擦）→ 产生条件（接触、挤压、相对运动或趋势）→ 方向判断（阻碍相对运动趋势）→ 大小规律（静摩擦0~f_max，滑动f=μN）→ 实际应用（增大/减小）。 3. 特别强调易错点：“静摩擦力方向不一定与运动方向相反，例如人走路时脚受到的静摩擦力是向前的，正是这个力推动人前进！” 二、升华式总结：感悟与展望 （一）、引用名言收尾： 1. 教师深情讲述：“古希腊哲学家赫拉克利特曾说：‘对立统一是一切事物的根本法则。’摩擦力正是这样一个充满辩证智慧的存在。” 2. 延伸哲理：“它既是前行的阻力，也是起步的助力；既会造成磨损，也能传递动力。就像人生路上的困难，看似阻碍，实则是成长的磨刀石。” 3. 激励学生：“愿你们今后面对挑战时，不仅能像科学家一样理性分析，更能像工程师一样巧妙应对，把每一次‘摩擦’转化为前进的动力！” 1. 跟随教师回顾知识框架。 2. 理解摩擦力的辩证特性。 3. 感悟物理与人生的联系。 4. 树立积极进取的学习态度。 评价任务 知识整合：☆☆☆ 思想升华：☆☆☆ 情感共鸣：☆☆☆ 设计意图 采用“结构化+升华式”双重总结模式：一方面系统梳理知识体系，强化记忆线索；另一方面引入哲学视角和人生隐喻，使课堂不止于知识传授，更触及心灵启迪，实现“教书育人”的深度融合。 作业设计 一、基础巩固题 1. 判断下列说法是否正确，错误的请改正： （1）只有运动的物体才受到滑动摩擦力。（ ） （2）静止的物体不可能受到滑动摩擦力。（ ） （3）摩擦力的方向总是与物体运动方向相反。（ ） （4）滑动摩擦力的大小与接触面积无关。（ ） 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。现用水平拉力F拉它，求： （1）当F=10N时，木箱所受摩擦力多大？ （2）当F=25N时，木箱所受摩擦力多大？（取g=10m/s²） 二、实验探究题 设计一个实验方案，验证“滑动摩擦力与接触面积无关”。要求写出： （1）实验器材； （2）主要步骤； （3）预期现象与结论。 三、拓展阅读与写作 查阅资料，了解“滚动摩擦”与“流体阻力”的基本特点，写一篇短文（不少于300字），题目为《从摩擦说起：人类如何一步步降低阻力》。要求结合历史发明（如车轮、轴承、气动外形等），谈谈科技进步中对摩擦力的认识与应用。 【答案解析】 一、基础巩固题 1. （1）× 改正：只要发生相对运动就有滑动摩擦力，与整体是否运动无关。 （2）× 改正：静止的物体可以受到滑动摩擦力，如擦黑板时静止的黑板受到板擦的滑动摩擦力。 （3）× 改正：摩擦力方向与相对运动或相对运动趋势方向相反，如人走路时脚受向前的静摩擦力。 （4）√ 2. （1）最大静摩擦力 f_max ≈ μN = 0.4×50N = 20N > 10N，故未滑动，f = F = 10N。 （2）F = 25N > f_max = 20N，已滑动，f = μN = 20N。 二、实验探究题 （1）器材：长方体木块、弹簧测力计、水平长木板。 （2）步骤：①将木块平放拉动，记录匀速运动时的拉力f₁；②将木块侧放（减小接触面积），重复测量f₂；③比较f₁与f₂。 （3）若f₁≈f₂，则说明滑动摩擦力与接触面积无关。 板书设计 摩擦力 ─────────────────────── 一、定义：阻碍相对运动或趋势的力 二、分类： 　　┌── 静摩擦力：0 ＜ f ≤ f_max 　　└── 滑动摩擦力：f = μN 三、产生条件： 　　1. 接触且挤压（有弹力） 　　2. 接触面粗糙 　　3. 有相对运动或趋势 四、方向： 　　→ 与接触面平行 　　→ 与相对运动趋势相反 五、应用： 　　┌─ 增大：刻纹、涂胶、加压 　　└─ 减小：润滑、滚动、分离 教学反思 成功之处 1. 以真实生活视频导入，有效激发学生兴趣，课堂参与度高。 2. 实验探究环节组织有序，学生经历了完整的科学探究过程，动手能力和合作意识明显提升。 3. 通过多情境讨论突破了“摩擦力方向”的认知难点，多数学生能准确判断复杂情境下的摩擦力方向。 不足之处 1. 部分学生在实验中未能严格保持匀速拉动，导致数据偏差较大，需加强操作训练。 2. 对“最大静摩擦力略大于滑动摩擦力”的微观解释不够深入，部分学生仍存疑惑。 3. 时间分配稍显紧张，最后的拓展环节未能充分展开讨论，可考虑拆分为两课时。 学科网（北京）股份有限公司 $