3.3摩擦力（第1课时）教学设计 -2025-2026学年高一上学期物理教科版必修第一册

2025年第二届“学科网杯”全国中小学课件大赛教学设计 课程基本信息 课题 3.3 摩擦力（第 1 课时 课型 新授课 学科 物理 年级 高一年级 学段 高中一年级 版本章节 教科版高中物理必修 1 第三章第 3 节 一、教学目标 （一）物理观念 1.能从 “相互作用” 视角理解摩擦力的产生条件，明确静摩擦力和滑动摩擦力产生的关键要素。 2.能区分滑动摩擦力和静摩擦力，建立两种摩擦力的物理模型，准确描述两种摩擦力的基本特征。 （二）科学思维 1.能通过比较、批判不同实验方案（如传统实验与创新实验），发展模型建构与科学论证能力，理解实验设计的优化思路。 2.能运用控制变量法设计探究滑动摩擦力影响因素的实验，归纳滑动摩擦力公式，体会科学研究方法在物理探究中的应用。 （三）科学探究 1.能基于生活现象提出 “摩擦力与哪些因素有关” 的探究问题，明确探究方向和目标。 2.能设计并实施实验（如毛刷实验、有机玻璃滑块实验），规范收集实验数据，通过数据分析归纳滑动摩擦力规律，提升实验操作与数据分析能力。 （四）科学态度与责任 1.通过实验探究过程，培养严谨求实的科学态度，尊重实验数据，不随意篡改实验结果。 2.关注摩擦力在实际生活中的应用（如汽车驱动轮摩擦力、日常防滑措施）与社会价值，认识物理学知识对解决实际问题的重要意义。 二、教学重难点 （一）教学重点 1.静摩擦力和滑动摩擦力的产生条件以及方向判断，能结合具体情境准确判断两种摩擦力的有无和方向。 2.滑动摩擦力的大小计算及其影响因素，掌握滑动摩擦力公式F_{f}=\mu F_{N}的应用。 （二）教学难点 1.静摩擦力和滑动摩擦力的有无判断、方向判断，尤其是 “相对运动趋势” 的准确理解，能通过转换法（如毛刷毛的弯曲方向）判断相对运动趋势。 2.控制变量法在探究滑动摩擦力影响因素实验中的灵活运用，能排除无关变量干扰，准确分析实验数据得出结论。 三、学情分析 学生在初中阶段已初步了解摩擦力的概念，知道滑动摩擦力与压力和接触面粗糙程度有关，但对静摩擦力的认识较为模糊，难以准确判断 “相对运动趋势”。高中阶段学生具备一定的抽象思维能力和实验操作能力，但在建立物理模型、运用科学方法探究物理规律方面仍需引导。此外，学生对生活中的摩擦力现象有较多感知，可利用生活实例激发学习兴趣，帮助学生将生活经验转化为物理知识。 四、教学准备 （一）实验器材 1.毛刷（2 个，用于探究静摩擦力方向和大小）、桌面、砝码盒（大、小各 1 个，用于初步感知滑动摩擦力）。 2.创新实验器材：有机玻璃长方体滑块（3 个面面积相同，材质分别为毛巾、砂纸、玻璃；上面挖去不同面积的圆形）、木板、钩码（若干）、弹簧测力计。 3.多媒体设备：电脑、投影仪、视频（前轮驱动和后轮驱动汽车行驶时砂子运动方向的视频）。 （二）数字化资源 1.摩擦力相关动画（如静摩擦力产生过程、滑动摩擦力影响因素模拟动画）。 2.AI 实验数据分析工具（如 Excel 数据可视化插件、在线数据处理平台，用于处理滑动摩擦力实验数据）。 五、教学过程 教学任务 教学内容 设计意图 迎新设计（含AI应用） 任务 1：创设情景，引入课题 1. 教师演示：让学生慢慢增大力气推桌子，引导学生思考 “为什么用力推桌子而桌子不一定运动？想让桌子继续运动还要如何做？”2. 学生分享生活中与摩擦力相关的现象（如走路不打滑、滑雪板设计），引出本节课主题《摩擦力》。 从学生熟悉的生活场景入手，激发学生学习兴趣，让学生体会物理学与生活的紧密联系，自然引入课题。 播放 AI 生成的 “生活中的摩擦力” 短视频，整合走路、开车、机械运转等场景，直观展示摩擦力的广泛存在，吸引学生注意力。 任务 2：创新实验，研究静摩擦力 1. 学生分组实验（毛刷实验）：① 将两个毛刷交错在一起，慢慢向左拉上面的毛刷，观察毛刷毛的弯曲方向，思考弯曲原因；② 只拿着上面的毛刷，观察下面的毛刷是否掉落，分析原因。 2. 教师引导学生总结静摩擦力的产生条件（相互接触且挤压、有相对运动趋势）、方向（与相对运动趋势方向相反）和大小特点（0 < Ff≦μFN）。3. 拓展探究：播放前轮驱动和后轮驱动汽车行驶时砂子运动方向的视频，引导学生判断驱动轮和从动轮所受静摩擦力的方向，总结规律（驱动轮摩擦力方向与运动方向相同，从动轮相反）。 通过创新的毛刷实验，将抽象的静摩擦力可视化，帮助学生准确理解 “相对运动趋势”；结合汽车行驶实例，让学生将物理知识应用于实际，深化对静摩擦力的认识。 利用 AI 动画模拟毛刷毛的受力过程，清晰展示静摩擦力的作用效果，帮助学生理解静摩擦力的方向判断；通过 AI 互动问答，针对学生对 “相对运动趋势” 的疑问进行实时解答，突破难点。 任务 3：创新设计，研究滑动摩擦力 1. 初步感知：让学生用逐渐增大的力推动桌面上大、小砝码盒，感受推动难度差异，提出 “滑动摩擦力与哪些因素有关” 的探究问题。 2. 实验改进：分析传统实验（频繁更换器材、未研究接触面积影响）的不足，展示创新实验装置（有机玻璃滑块） 3. 学生分组实验（控制变量法）：① 保持接触面粗糙程度和接触面积相同，改变正压力（增减钩码），记录滑动摩擦力大小；② 保持正压力和接触面积相同，改变接触面粗糙程度（毛巾、砂纸、玻璃面），记录数据；③ 保持正压力和接触面粗糙程度相同，改变接触面积，记录数据。 4. 数据分析：学生整理实验数据，归纳滑动摩擦力影响因素（与压力、接触面粗糙程度有关，与接触面积无关），推导滑动摩擦力公式Ff=μFN 通过改进实验装置，解决传统实验的弊端，让学生完整经历科学探究过程（提出问题 - 设计实验 - 进行实验 - 数据分析 - 得出结论），提升科学探究能力；理解控制变量法的应用，掌握滑动摩擦力规律。 学生将实验数据输入 AI 数据分析工具（如 Excel 数据可视化插件），自动生成滑动摩擦力与压力、接触面粗糙程度、接触面积的关系图像，直观呈现实验结论，减少数据处理时间，提高探究效率；AI 工具自动检查数据合理性，提醒异常数据，培养学生严谨的科学态度。 任务 4：课堂小结与巩固练习 1. 师生共同梳理本节课知识：静摩擦力和滑动摩擦力的定义、产生条件、方向、大小，形成摩擦力知识体系。 2. 巩固练习：① 基础题：质量为 3kg 的木块用 F=6N 拉力匀速运动，求动摩擦因数和撤去拉力后滑行的摩擦力；② 提升题：物体 A、B 紧压竖直墙匀速下滑，已知 A、B 重力和动摩擦因数，求水平作用力大小。 梳理知识体系，帮助学生构建清晰的知识框架；通过不同难度的练习题，巩固所学知识，检验学习效果，满足不同学生的学习需求。 利用 AI 题库生成个性化练习题，根据学生课堂表现推送针对性题目（基础薄弱学生推送基础题，能力较强学生推送提升题）；AI 自动批改作业，及时反馈错误原因，帮助学生查漏补缺。 六、作业设计 【基础巩固】（学案随堂练习1-5） 1. 质量为3kg的木块用F=6N拉力匀速运动，求： (1) 动摩擦因数 (2) 撤去拉力后继续滑行的摩擦力 【能力提升】 2. 物体A、B紧压竖直墙匀速下滑，已知： A重20N，B重20N，A-B间μ=0.2，B-墙间μ=0.3， 求： 水平作用力大小 【实践探究】 3. 设计实验：探究不同路面（干地、湿地、冰面） 摩擦力的差异，提出安全建议 七、板书设计、课堂小结 3.3 摩擦力（第1课时） 一、静摩擦力 1. 定义：有相对运动趋势时的摩擦力 2. 产生条件：接触、挤压、有相对运动趋势 3. 方向：与相对运动趋势方向相反 4. 大小：0 < F静 ≤ Fmax（最大静摩擦力） 二、滑动摩擦力 1. 定义：发生相对运动时的摩擦力 2. 产生条件：接触、挤压、有相对运动 3. 方向：与相对运动方向相反 4. 大小：Ff=μFN（μ：动摩擦因数；FN：正压力） 影响因素：μ（材料、粗糙度）、FN（与接触面积无关） （二）课堂小结 本节课通过实验探究，认识了静摩擦力和滑动摩擦力的产生条件、方向和大小规律。静摩擦力可通过 “相对运动趋势” 判断，滑动摩擦力与压力和接触面粗糙程度有关，与接触面积无关。同时，我们体会了控制变量法等科学研究方法，了解了摩擦力在生活和科技中的广泛应用，为后续学习力学知识奠定基础。 八、教学反思 （一）教学成效 1.创新实验（毛刷实验、有机玻璃滑块实验）将抽象的摩擦力可视化，有效突破了 “相对运动趋势” 这一教学难点，学生能准确判断静摩擦力和滑动摩擦力的方向。 2.课堂以学生小组合作探究为主，教师起组织、引导作用，增强了学生的动手能力和团队合作精神，学生参与度高，学习积极性强。 3.融入 AI 技术（短视频、动画、数据分析工具、题库），丰富了教学手段，提高了教学效率，帮助学生更好地理解和掌握知识。 4.联系生活实际（汽车行驶、冬季出行安全），体现了物理来源于生活又应用于生活的理念，培养了学生的科学态度与责任。 （二）改进方向 1.仪器精度有待提高，目前实验主要以定性分析为主，后续可引入数字化传感器（如力传感器）进行定量研究，使实验结果更精确。 2.可增加更多真实情境的问题解决任务（如机械设计中摩擦力的优化），进一步提升学生运用物理知识解决实际问题的能力。 3.部分学生在实验数据处理和公式应用方面仍存在困难，后续可利用 AI 辅导工具为这部分学生提供个性化的课后辅导，帮助其巩固知识。 学科网（北京）股份有限公司 $