第3节 摩擦力（表格式教学设计）物理新教材人教版八年级下册

第3节 摩擦力（教学设计） 年级 八年级 学科 物理 课时数 1课时 教师 课题 第3节 摩擦力（1课时） 教学 目标 物理观念 能通过生活实例，知道滑动摩擦力的概念和产生条件；能基于实验证据，理解滑动摩擦力大小与压力、接触面粗糙程度的关系，形成初步的相互作用观念。 科学思维 经历探究二力平衡条件的实验设计，学习并运用控制变量法；能从实验证据中归纳出结论，并能正确辨析一对力是平衡力还是相互作用力。 科学探究 能根据生活经验对影响摩擦力大小的因素提出有依据的猜想；能与同伴合作制订并实施探究方案，会使用弹簧测力计准确测量滑动摩擦力；能通过分析数据得出结论并撰写简要实验报告。 科学态度与责任 在探究活动中养成实事求是、严谨认真的科学态度；通过分析增大和减小摩擦的实例，认识到科学知识在生产生活中的应用价值，形成将知识服务于社会的意识。 教材 分析 本节内容属于课程标准一级主题 “运动和相互作用” 下的二级主题 “机械运动和力”（《物理课程标准2022》）具体对应内容要求 2.2.3：“通过常见事例或实验，了解重力、弹力和摩擦力，认识力的作用效果。探究并了解滑动摩擦力的大小与哪些因素有关。”并且，探究滑动摩擦力大小的影响因素是课程标准明确规定的 12个探究类学生必做实验之一（4.2.2），体现了物理课程的基础性和实践性。在教材体系中，本节在学习了“力”、“牛顿第一定律”和“二力平衡”之后，为学生提供了运用二力平衡知识进行定量测量和分析的工具，是力学知识链条中的关键应用环节，也为后续学习“力的合成”等内容奠定了基础。 学情分析 认知基础： 学生已经掌握了力的概念、力的作用效果、力的示意图和二力平衡条件，具备了进行定量测量（使用弹簧测力计）和设计简单实验（控制变量法）的初步能力。 前概念与障碍： 学生对摩擦力有丰富的感性认识，但容易将生活中的“阻力”体验泛化，认为“摩擦力就是阻碍运动的力”，难以理解静摩擦和摩擦力的方向可能与运动方向相同。此外，对“测量滑动摩擦力时为什么要匀速拉动”的原理理解存在困难。 思维发展水平： 八年级学生正从形象思维向抽象逻辑思维过渡，能够进行一定的归纳和推理。本节课将通过实验探究，引导他们将生活经验转化为科学概念，并用科学语言（如“相对运动”、“控制变量”）进行表述和论证，是培养其科学思维和探究能力的良好契机。 教学重点 1、滑动摩擦力的概念； 2、探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关。 教学难点 1、理解“相对运动”及摩擦力的方向； 2、掌握用弹簧测力计匀速直线拉动测量滑动摩擦力的原理和方法。 教学器材 弹簧测力计、带挂钩的长方体木块、表面粗糙程度不同的长木板（如光滑木板、铺棉布木板、砂纸板）、钩码若干、实验记录单。 教学过程 教师活动 学生活动 设计意图 一、创设情境，引出课题 【活动1】 播放视频或展示图片：冰壶在冰面上滑行很远；汽车在雪地打滑时轮下垫碎石；用力捏闸使自行车迅速停下。 提问1： “这些场景中，都存在一个‘阻碍’物体运动的力。你能给这个力起个名字吗？ 【活动2】 请学生将手掌压在桌面上，先轻轻压着向前推，再用力压着向前推。 提问2： “两种情况下，你的手掌感觉有什么不同？这说明这个力的大小可能和什么有关？” 1. 观看、思考并回答：摩擦力。 2. 动手体验，感受差异并回答：用力越大，阻碍感越强（摩擦力越大）。 从震撼的宏观场景和直接的触觉体验双重切入，快速聚焦主题“摩擦力”，并基于体验自然引出对影响因素的初步猜想，激发探究兴趣。 二、新知：摩擦力 【活动3】 展示教材图8.3-2（接触面微观凹凸不平示意图）。 提问3： “两个看似光滑的物体接触时，真实情况是怎样的？当它们发生相对滑动时，为什么会彼此阻碍？” 引导学生阅读教材，归纳定义。 【活动4】 演示：用板刷在木板上向前滑动，观察刷毛弯曲方向。 提问4： “刷毛向哪个方向弯曲？这说明板刷受到的摩擦力方向向哪？摩擦力的方向与物体相对运动的方向有什么关系？” 强调： 摩擦力方向与物体相对运动方向相反。  例1：小红到超市购物，从一楼生鲜区去二楼生活用品区时要乘坐超市的倾斜扶梯，下图是小红站在扶梯上匀速斜向上运动时的简化图。请在图中画出此时小红的受力示意图。（O点为小红的重心） 答： 1. 观察微观图，理解摩擦产生的物理本质：接触面凹凸不平，相互啮合，产生阻碍。 2. 阅读教材，说出滑动摩擦力定义。 3. 观察演示，回答问题：刷毛向后弯曲，摩擦力向前。总结：方向相反。 借助微观示意图和形象化演示，将抽象的“相对运动”、“方向”具体化，帮助学生跨越理解障碍，精准建构滑动摩擦力的科学概念。 二、探究滑动摩擦力 【活动5】 引导学生基于生活经验进行猜想。 提问5： “结合刚才的手掌体验和你的生活经验（如推箱子），你认为滑动摩擦力的大小可能与哪些因素有关？”（板书猜想：压力、粗糙程度等） 【活动6】 介绍测量原理：根据二力平衡，当木块匀速直线运动时，拉力等于摩擦力。展示教材图8.3-3。 提问6（关键难点）： “为什么必须匀速直线拉动木块，弹簧测力计的示数才等于摩擦力？” 【活动7】 引导学生设计实验。 提问7： “我们有了多个猜想（压力、粗糙程度）。在物理学中，如何同时研究多个因素对一个结果的影响？”（复习控制变量法） “请各小组讨论，如何利用桌上器材，设计步骤来验证‘摩擦力与压力’、‘摩擦力与粗糙程度’的关系？” 组织学生进行分组实验，并填写实验记录单。巡视指导，重点关注匀速拉动的操作和读数。 例2：小盛同学在探究“滑动摩擦力的大小与什么因素有关”的实验中，按如图所示的方式，将同一木块依次放在水平木板、毛巾表面上进行实验。 (1)小盛完成甲乙实验后，又进行丙实验是为了探究滑动摩擦力大小与 的关系。 (2)当小盛同学按如图丁所示的方式用力拉着木板向右运动，，弹簧测力计的示数如图所示，则木块所受的摩擦力大小为 。 【答案】(1)接触面粗糙程度 (2)2.6N 【详解】（1）小盛完成甲乙实验后，又进行丙实验，此时丙图中木块对木板的压力与图乙相同，接触面的粗糙程度不同，因此是为了探究摩擦力与接触面的粗糙程度的关系。 （2）图丁中木块静止，处于平衡状态，对木块进行受力分析，木块受到了水平向左的拉力和水平向右的摩擦力，拉力等于摩擦力，测力计分度值为0.1N，弹簧测力计的示数为2.6N，故木块所受的摩擦力的大小也为2.6N。 例3：如图所示，在12N的水平拉力F作用下，木板A在水平地面上匀速向右运动的过程中，物体B相对于地面静止，此时弹簧测力计的示数为2N，则B所受A的滑动摩擦力大小为 N，方向水平向 （选填“左”或“右”）；则A所受地面的滑动摩擦力大小为 N，方向水平向 （选填“左”或“右”）。 【答案】 2 右 10 左 【详解】[1][2]B处于静止，所以B受力平衡，受到弹簧测力计向左的2N的拉力，受到向右的，大小为2N的摩擦力。 [3][4]A匀速运动，所以受力平衡。对A进行受力分析可知，A受到向右的拉力F，大小为12N，地面对A向左的摩擦力，B对A向左的摩擦力fB，大小为2N，所以地面对A的摩擦力f=F-fB=12N-2N=10N 1. 小组讨论，提出猜想：可能与压力大小、接触面粗糙程度、材料、接触面积等有关。 2. 思考并回答：若加速拉动，拉力>摩擦力；若减速，拉力<摩擦力。只有匀速时，二力平衡，拉力=摩擦力。 3. 回忆并说出：控制变量法。 4. 小组合作设计实验方案： 研究压力：控制接触面不变，改变木块上钩码数量。 研究粗糙程度：控制压力不变，更换不同木板。 5. 进行实验，记录多组数据。 这是本节课的核心探究环节。通过层层递进的问题，引导学生主动应用“二力平衡”和“控制变量法” 这两大核心科学方法，将探究任务转化为可操作的行动方案。学生动手实践，是培养科学探究能力和严谨态度的关键。 四、分析论证，学以致用（摩擦力的利用与防止） 【活动8】 组织各小组汇报数据，引导全班分析。 提问8： “分析你们的实验数据，能得出什么结论？滑动摩擦力大小与压力、接触面粗糙程度有怎样的定量或定性关系？” 总结结论，并指出还与接触面材料有关。 【活动9】 应用与辨析。展示教材图8.3-5（自行车闸、涂防滑粉、冰壶）。 提问9： “这些实例中，分别是如何增大或减小摩擦的？运用了我们刚才得出的哪个规律？” 补充“滚动代替滑动”（轴承）、“使接触面分离”（气垫船、润滑油）等方法。 例4：下列各种实例中，如图，为了增大摩擦的是（   ） A． 涂上防滑粉的手 B． 冰壶运动的刷冰动作 C． 气垫船悬浮行驶 D． 给轮子加润滑剂 【答案】A 【详解】A．手上涂防滑粉，可在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦，故A符合题意； B．冰壶比赛刷冰，可在压力一定时，通过减小接触面的粗糙程度来减小摩擦，故B不符合题意； C．气垫船，是通过使接触面脱离的方法减小摩擦力，故C不符合题意； D．给轮子加润滑油，是通过使接触面分离的方法来减小摩擦力，故D不符合题意。 故选A。 1. 小组代表展示数据，分析归纳： 接触面相同时，压力越大，滑动摩擦力越大。 压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。 2. 运用结论分析实例：捏闸是增大压力；涂粉是增大粗糙程度；冰壶是减小粗糙程度。 引导学生从数据中概括规律，完成从感性认识到理性认识的飞跃。将结论立即应用于分析真实复杂情境，体现“从物理走向社会”的课程理念，深化理解。 五、课堂小结与拓展 【活动10】 引导学生梳理知识脉络。 提问10： “通过今天的学习，关于摩擦力，你收获了哪些核心知识？经历了怎样的科学探究过程？” 布置作业： 1. 基础：教材练习与应用第1、2、3题。 2. 拓展：设计一个实验，探究“摩擦力大小与接触面积是否有关”，写出简要方案。 3. 调查：观察家中或交通工具上，还有哪些增大或减小摩擦的实例。 1. 回顾并总结：摩擦力的定义、方向、测量方法、影响因素（压力、粗糙程度）以及增减摩擦的方法。 2. 知识过关练。 通过结构化回顾，帮助学生内化知识体系。分层作业兼顾巩固、思维延伸和生活联系，促进核心素养的持续发展。 板书设计 第1节 二力平衡 第3节 摩擦力 一、滑动摩擦力 1. 定义：两个接触的物体，当它们相对滑动时，在接触面上产生的阻碍相对运动的力。 2. 方向：与物体相对运动的方向相反。 3. 测量：利用二力平衡，用弹簧测力计匀速拉动。F拉 = Ff 二、探究：影响滑动摩擦力大小的因素 1. 猜想：压力、接触面粗糙程度、材料、面积… 2. 方法：控制变量法 3. 结论： 接触面粗糙程度相同时，压力越大，摩擦力越大。 压力相同时，接触面越粗糙，摩擦力越大。 三、摩擦的利与弊 增大摩擦：增大压力、增大接触面粗糙程度。 减小摩擦：减小压力、减小接触面粗糙程度、变滑动为滚动、使接触面分离。 课堂总结 课内知识通关练 1、如图，物体的重力为40 N，用力F把物体压在墙上静止不动，请在图中画出物体所受摩擦力的示意图。（O为力的作用点） 【详解】（1）物体A静止，所以受平衡力作用，在竖直方向受重力和墙面竖直向上的摩擦力，这两个力是一对平衡力，大小相等，方向相反，重力方向竖直向下，大小为40N，则摩擦力方向竖直向上，大小也为40N；选取物体A的重心为作用点，从摩擦力的作用点开始，沿竖直向上的方向画一条有向线段，用表示，并标明其大小，如图所示。 2、如图，放置在小车上的物体 A随小车一起向右做减速直线运动，请画出物体 A所受力的示意图（不计空气阻力）。 【详解】放置在小车上的物体 A随小车一起向右做减速直线运动，A受到竖直向下的重力G和竖直向上的支持力F，G与F是一对平衡力，它们大小相等，方向相反，且作用在同一直线上，作用点在物体的重心，重力从重心竖直向下画，符号为G；支持力从重心竖直向上画，符号为F，注意两个力长度相同，物体A相对于小车向右的运动趋势，则摩擦力方向水平向左，从物体的重心水平向左画，符号为f，示意图如图所示： 3、如图，A、B两物体被压力F作用在墙面上，保持静止，它们重力都为10N。下列说法正确的是（　　） A．墙面可能是光滑的 B．墙面对A的摩擦力为20N C．B对A的摩擦力竖直向上 D．当压力变大时，A与墙面之间的摩擦力变大 【答案】B 【详解】AB．将A、B看作一个整体进行受力分析。整体在竖直方向上受到总重力，方向竖直向下。因为物体保持静止，处于平衡状态，所以竖直方向上必然受到一个竖直向上的力来平衡总重力，这个力就是墙面对A的静摩擦力，大小为20N，如果墙面是光滑的，则没有摩擦力，物体会向下滑动，不能保持静止，故A错误，B正确； C．对物体B进行受力分析，B处于静止状态，受力平衡。在竖直方向上，B受到竖直向下的重力， 和A对B的静摩擦力。根据二力平衡条件，A对B的摩擦力的大小等于B的重力，方向竖直向上。根据力的作用是相互的，B对A的摩擦力与A对B的摩擦力是一对相互作用力，大小相等，方向相反，所以B对A的摩擦力方向竖直向下，故C错误； D．当压力F变大时，只要物体A、B仍然保持静止，它们在竖直方向上的受力情况不变。墙面对A的静摩擦力始终等于A和B的总重力，即20N，故D错误。 故选B。 4、用如图所示装置测物体B的摩擦力。拉力F水平向左，不计弹簧测力计重，所用弹簧测力计已调零。完成下列问题： (1)当F=5N时物体A保持静止，弹簧测力计示数为零，此时物体B受到的摩擦力为 ； (2)当F=20N时，物体A水平向左运动，弹簧测力计示数为3N且保持不变，此时物体B受到的摩擦力方向为 ，B物体受到的合力等于 。 【答案】(1)0N (2) 水平向左 0N 【详解】（1）当F=5N时物体A保持静止，弹簧测力计示数为零。对物体B进行受力分析，因为弹簧测力计示数为零，说明物体B在水平方向上没有受到弹簧测力计的拉力，同时物体B也没有相对运动的趋势，根据摩擦力产生的条件，此时物体B受到的摩擦力为0N。 （2）[1]当F=20N时，物体A水平向左运动，弹簧测力计示数为3N且保持不变。以物体B为研究对象，物体A向左运动，物体B相对于物体A向右运动，根据摩擦力的方向与相对运动方向相反，所以物体B受到的摩擦力方向为水平向左。 [2]当物体处于静止状态或匀速直线运动状态时，我们说物体处于平衡状态。处于平衡状态的物体受到平衡力的作用，而平衡力的合力为零。 此时B相对于地面静止，说明它处于平衡状态，受到平衡力的作用。所以B物体受到的合力等于0N。 5、某实验小组在“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中，所用器材如下：长方体木块（各表面粗糙程度相同）、砝码、弹簧测力计、长木板和表面固定有棉布的长木板等。 (1)实验中用弹簧测力计沿水平方向拉动放置在长木板上的木块，使其做 运动，此时弹簧测力计的示数等于木块所受滑动摩擦力的大小； (2)如图是为了完成本实验设计的操作方案，得到的实验数据如下表中所示。该实验设计主要运用了 法； 实验情形 甲 乙 丙 丁 测力计示数/N 1.50 1.50 2.10 2.50 (3)比较甲、乙两次实验可知，滑动摩擦力大小与接触面积的大小 ；比较 两次实验可知，在接触面粗糙程度相同的情况下，压力越小，滑动摩擦力越小； (4)拔河比赛时队员要穿鞋底带有花纹的运动鞋参赛，这是应用了 、 两次实验得出的结论。 【答案】(1)匀速直线 (2)控制变量 (3) 无关 甲、丙 (4) 甲 丁 【详解】（1）在实验中，应让物块做匀速直线运动，此时木块在水平方向上的拉力和摩擦力是一对平衡力，大小相等，则弹簧测力计的示数等于摩擦力的大小。 （2）滑动摩擦力的大小与多个因素有关，由图可知，在实验过程中，只让一个量变化，其它量保持不变，这是运用了控制变量法。 （3）[1]由图可知，甲、乙两次实验中，木块与木板接触面的粗糙程度相同、压力相同，接触面积的大小不同，但测力计的示数相同，即木块所受的摩擦力相同，所以滑动摩擦力的大小与接触面积的大小无关。 [2]在甲、丙两次实验中，木块与木板的接触面相同，但压力不同，甲中木块对木板的压力比乙的小，测力计的示数甲的比丙的小，所以压力越小，滑动摩擦力越小。 （4）[1][2]鞋底的花纹是在压力相同时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力的。由图可知，实验甲、丁的木块对接触面的压力相同，但丁中接触面的粗糙程度大，测力计的示数大，即木块所受的摩擦力大，所以是利用甲、丁两次的实验结论。 6、摩擦力无处不在，它体现在人们生活的各个领域，下列常见摩擦现象：①走路时鞋底与地面之间的摩擦；②汽车行驶时，汽车与空气之间的摩擦；③骑自行车时，车轮与轴之间的摩擦；④写字时笔尖与纸张之间的摩擦；⑤拖地时拖布与地板之间的摩擦；⑥滑冰时冰刀与冰面之间的摩擦，其中属于有益摩擦的是 ，属于有害摩擦的是 ；（均填写对应的序号）。请写出1种减小有害摩擦的方法 。 【答案】 ①④⑤ ②③⑥ 给自行车的车轮和轴之间加润滑油 【详解】[1][2]①人走路时，使人前进的动力是地面对脚的摩擦力，为了防止人走路时摔倒，也要用到鞋底与地面的摩擦，因此鞋底与地面的摩擦是有益的摩擦； ②汽车行驶时，汽车与空气之间的摩擦也就是空气阻力，它将影响汽车的行驶速度，故属于有害摩擦； ③骑自行车时，车轮与轴之间的摩擦阻碍自行车前行，因此这个摩擦属于有害摩擦； ④写字时笔尖与纸张之间的摩擦是有益的，正因为这个摩擦才能使字写在纸板上，属于有益摩擦； ⑤拖地时拖布与地板之间的摩擦是有益摩擦，正是因为摩擦力才能将地面清理干净，属于有益摩擦； ⑥滑冰时冰刀与冰面之间的摩擦，阻碍冰刀前行，属于有害摩擦力； 综合上述分析，属于有益摩擦的是①④⑤；属于有害的摩擦力是②③⑥。 [3]根据影响摩擦力的因素可以，可以适当的给自行车的车轮和轴之间加润滑油使接触面分离，从而减小摩擦力。 7、如图甲所示，放在水平地面上的物体，受到方向不变的水平拉力F的作用，其F-t和v-t图像分别如乙、丙所示，则下列说法中不正确的是（　　） A．当t＝1s时，物体受到的拉力等于摩擦力，物体处于平衡状态 B．当t＝3s时，物体受到的拉力为7N，物体做加速运动 C．当t＝3s时，物体受到的摩擦力为7N D．在4s到6s内，物体受到平衡力的作用 【答案】C 【详解】A．当t=1s时，由丙图可知物体速度为0，处于静止状态，根据二力平衡条件，此时物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，大小相等，故A正确，不符合题意； B．当t=3s时，由乙图可知物体受到的拉力，由丙图可知，2~4s内物体做加速运动，故B正确，不符合题意； C．当4s~6s内，物体做匀速直线运动，处于平衡状态，受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，大小相等，由乙图可知此时拉力，所以滑动摩擦力，因为滑动摩擦力的大小只与压力和接触面的粗糙程度有关，与物体运动的速度无关，所以当t=3s时，物体受到的摩擦力也为5N，故C错误，符合题意； D．在4s~6s内，物体做匀速直线运动处于平衡状态，受平衡力的作用，故D正确，不符合题意。 故选C。 作业 同步作业：完成课后作业：“练习与应用” 自主安排：配套同步分层作业 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $