基于課程標準要求的《摩擦力》教學設計

摘 要：以情境驅動為線索，以基于課程標準的教學理念為指導，設計了高中物理“摩擦力”一節源于課程標準的教學目標、評價活動、教與學的活動.利用牙刷、橡皮頭等物品重點設計了一系列物理情境，突破教學難點.

關鍵詞：情境驅動；課程標準；摩擦力；教學設計

作者簡介：高岱亮（1991-），男，山東淄博人，研究生學歷，中教初級，主要研究方向為物理課程與教學.

1 設計思想

情境教學是指在教學過程中，教師有目的地創設具有一定情緒色彩、以形象為主體的場景，引起學生一定的態度體驗，促使學生心理機能得到發展的教學方法.因此在物理教學中，情境創設顯得尤為重要.以情境創設驅動物理課堂，能促進教師在教學過程中生成問題，幫助學生理解物理概念.對教師的教和學生的學具有指導性意義.

摩擦力是高中力學教材中的重點內容之一，與生活聯系緊密，摩擦現象在我們日常生活中處處體現.因此教師在備本節課的教學設計時，可以將靜摩擦、滑動摩擦的生活情境和實驗情境滲透到教學活動中，層層引導，既能拉近學生與物理的距離，又能促進學生對“摩擦力”現象及本質的理解，彰顯了《普通高中課程標準（實驗）》中“體現課程的時代性、基礎性和選擇性”的課程理念.

2 教學任務分析

“摩擦力”是高中物理力學部分中常見的力之一，在學習的過程中，既可以和之前學習過的“重力”、“彈力”相對比，加深學生對力的認識；又為后面解決“牛頓運動定律”、“動能定理”以及“摩擦力做功與產生熱能的關系”等問題打下知識基礎.

《普通高中物理課程標準（實驗）》對該內容的相關要求是“通過實驗認識滑動摩擦、靜摩擦的規律，能用動摩擦因數計算摩擦力”.其中，“認識”、“能用”是知識與技能維度的要求，“通過實驗”是過程性要求[1].

本節是人教版高中《物理·必修1》第3章第3節的內容，教材首先從小孩推箱子出發引出靜摩擦力的產生條件，然后通過一個演示實驗引出靜摩擦力大小的確定，最后重點闡釋了滑動摩擦力及其大小的計算.綜上所述，摩擦力的產生條件和滑動摩擦力大小的計算是本節課的教學重點.

3 學情分析

學生在初中已經初步學習過摩擦力，知道了靜摩擦和滑動摩擦的概念，為本節課的學習奠定了良好的知識基礎.但對于摩擦力的方向，尤其是靜摩擦力的方向認識還不夠全面，不能夠在復雜的物理情境中分析出摩擦力的方向，從而形成教學難點.

4 教學目標

知識與技能

（1）了解靜摩擦力、滑動摩擦力的概念和產生條件.

（2）會判斷靜摩擦力和滑動摩擦力的方向.

（3）會用二力平衡判斷靜摩擦力的大小.

（4）會應用公式f=μFN計算滑動摩擦力的大小.

過程與方法

在探究影響摩擦力因素的過程中，學習應用歸納法、控制變量法.

情感態度與價值觀

知道生產生活中增大摩擦和減小摩擦的實例，有將物理知識應用到生產生活中的意識.

5 評價活動設計

基于課程標準的教學設計要求評價活動設計優先于教學活動設計，具體評價活動設計如下：

（1）通過教學事件1-3，作業題1檢測教學目標（1）的達成.

（2）通過教學事件4，課堂練習1檢測教學目標（2）的達成.

（3）通過教學事件5，課堂練習2，作業題2檢測教學目標（3）的達成.

（4）通過教學事件6，課堂練習2，作業題3檢測教學目標（4）的達成.

（5）通過教學事件3、6檢測教學目標（5）的達成.

（6）通過教學事件7檢測教學目標（6）的達成.

6 教與學活動設計[2]

6.1 創設生活情境，初步形成摩擦力的概念

教學事件1 從實驗情境出發，認識摩擦現象

實驗1：教師演示“氣球提水杯”實驗，讓學生認識摩擦現象.

實驗器材：氣球、塑料水杯.

準備好氣球和空水杯，將氣球放到水杯中吹起來，慢慢地提起氣球，水杯也隨氣球提了起來.

教學設計說明 利用“氣球提水杯”小實驗，創設引發學生認知的物理情境，直接引入本節課題.

教學事件2 布置“雙手滑動”體驗活動，形成摩擦力概念

根據生活中的一個常見現象布置思考與體驗活動：雙手用力有相對運動的趨勢（想滑動但未滑動）和雙手相互滑動，如圖1所示，并提出思考問題.

問題1：在這兩種情況下，手分別受到了什么力？

形成概念：

（1）左手相對于右手有滑動趨勢，而沒有相對滑動，這時的摩擦力叫做靜摩擦力.

（2）左手在右手的表面上發生相對滑動，此時會受到阻礙左手滑動的力，這個力叫做滑動摩擦力.

教學設計說明 物理課程標準強調“課程的時代性”，學生親身體驗手受到的靜摩擦力和滑動摩擦力，形成概念，既能拉近學生與物理的距離，又能對摩擦力概念進行意義建構.

6.2 利用情境驅動問題，探究摩擦力的產生條件、方向與大小

教學事件3 利用“黑板擦擦黑板”生活情境，探究摩擦力產生的條件

利用“黑板擦”創設以下三個活動情境進行演示，依次提出問題串，并適當點撥.

情境A：手按黑板擦擦黑板.

情境B：讓黑板擦在黑板面上自由下落.

情境C：板擦放于水平木板上，將木板一端抬高板擦靜止，再繼續抬高板擦下滑.

問題2：上述情境中哪種情況下受到了摩擦力？

問題3：如果接觸面非常光滑會有摩擦力嗎？

問題4：通過上面的三個探究活動，思考摩擦力產生的條件有哪些？

總結條件：1.兩個物體相互接觸；2.要有壓力；3.要有相對運動或相對運動的趨勢；4.接觸面要粗糙.

教學設計說明 利用“黑板擦擦黑板”情境驅動課堂，學生能初步形成摩擦力產生的條件，教師再通過一系列問題對摩擦力產生的條件進行系統總結，深化對摩擦力產生條件的理解，突出本節課的重點.

教學事件4 巧用“牙刷”、“橡皮頭”的生活情境，探究摩擦力的方向.

實驗2：學生分組利用牙刷、橡皮，探究摩擦力的方向（圖2）.

實驗器材：牙刷、帶有橡皮頭的鉛筆.

利用“牙刷”、“橡皮頭”創設情境引導學生進行合作探究，提出導入的問題.

情境D：我們每天早晚都要刷牙，是否注意到刷毛彎曲的方向？

情境E：用鉛筆上的橡皮時，是否注意到橡皮頭彎曲的方向呢？

問題5：刷毛、橡皮頭受到的摩擦力方向與運動的方向有什么關系？

得出結論：靜摩擦力和滑動摩擦力的方向總是沿著接觸面，靜摩擦力的方向與其相對運動趨勢方向相反；滑動摩擦力的方向與其相對運動的方向相反.

教學設計說明 利用“牙刷” 和“橡皮頭”進行情境驅動，學生能直觀地理解靜摩擦力和滑動摩擦力的方向，突破教學難點.

教學事件5 生活情境和實驗情境的綜合運用，探究靜摩擦力的大小.

創設情境，讓學生定性感知靜摩擦力的“巨大存在”，然后進行Dislab演示實驗，定量分析靜摩擦力的大小.

情境F：找兩位最有力的男生上臺將教師課前準備好的一頁一頁交叉迭放的兩本物理課本分開.如圖3所示.

實驗3：運用Dislab實驗探究靜摩擦力的大小

實驗器材：Dislab拉力傳感器、數據線、計算機通用軟件、木塊、木板、鐵塊.

演示實驗：用Dislab拉力傳感器拉放于木板上的木塊（如圖4），拉力不斷增加直至拉動.觀察計算機屏幕顯示的拉力變化圖線（如圖5）.

圖線分析：拉力不斷增大，且增大到一定值時由靜摩擦變為滑動摩擦，示數減小.

得出結論：由于木塊靜止，通過二力平衡可知，靜摩擦力的大小與拉力的大小相等.

教學設計說明 彈簧測力計的示數是實時顯示的，過程顯示時間短.Dislab拉力傳感器能“保存”過程中拉力的變化，形象直觀的情境能使學生直觀地理解靜摩擦力的大小.

教學事件6 利用實驗情境，合作探究滑動摩擦力的大小

實驗4：學生分組利用器材探究滑動摩擦力的大小

實驗器材：木板、木塊、不同質量的砝碼、彈簧測力計、毛巾、砂紙、泡沫板、鐵架臺.

利用提出的問題串，指導學生通過給定的實驗器材進行分組合作探究滑動摩擦力的大小.

問題6：初中已經學習過滑動摩擦力，大家回憶一下，滑動摩擦力的大小與哪些因素有關？

問題7：滑動摩擦力的大小與“壓力”和“接觸面的粗糙程度”有什么定量關系？

問題8：如果一個量與多個因素有關，要研究該物理量與某一個因素的關系，應該用怎樣的方法？根據什么原理，進行怎樣的操作才能使彈簧測力計顯示的是滑動摩擦力的大小？

學生利用給定的實驗器材，對教師提出的上述問題分組設計實驗方案，進行合作探究，小組設計并完成實驗記錄表格（表1），對實驗結果歸納總結，得出結論.

教師總結歸納學生在探究活動中得出的實驗結論.得出滑動摩擦力大小的計算公式：f=μFN，并解釋說明物理量的含義.并且深挖該實驗中體現的“控制變量”的物理實驗方法.

教學設計說明 利用問題情境驅動，引出要進行探究的問題.學生通過給定的實驗器材，運用控制變量法設計實驗，得出結論，促進了對滑動摩擦力大小的認識，突出教學重點.

6.3 情境運用，深化對摩擦力的理解

教學事件7 通過生活情境，引導學生運用所學知識解決實際問題.

情境G：油罐車在行走的過程中，車后為什么會有一條鐵鏈拖地？

情境H：我們穿的鞋子，鞋底為什么有很多花紋？

情境I：圖片——摩擦力產生的美

問題9：如何增強生活中的有益摩擦和減小有害摩擦？

教學設計說明 通過常見的生活情境，幫助學生了解如何增強生活中常見的有益摩擦和減小有害摩擦，突出了課程內容的時代性、基礎性.

6.4 課堂練習——應用知識解決實際問題，加深對知識的理解

練習1：關于靜摩擦的說法，下列正確的是

A.靜摩擦的方向總是與物體的相對運動方向相反.

B.靜摩擦的方向總是與物體的相對運動趨勢方向相反.

C.兩個相對靜止的物體之間一定有靜摩擦力的作用.

D.受靜摩擦力作用的物體一定是靜止的.

練習2：一個100N的物體放在水平地面上，至少要用35N的水平推力，才能使它從原地開始運動.木箱從原地移動以后，用30N的水平推力，就可以使木箱繼續做勻速運動.由此可知：木箱與地板間的最大靜摩擦力Fmax=；木箱所受到的滑動摩擦力f=.木箱與地板間的動摩擦因數μ=.如果用20N的水平推力推木箱，木箱所受的摩擦力是.

教學設計說明 該組課堂練習，包含了本節課的重點內容，可以檢測學生對于靜摩擦力方向的判斷、最大靜摩擦力的判斷以及滑動摩擦力大小的計算等知識點掌握的情況，通過練習能進一步鞏固本節課的重點知識.

6.5 課堂小結，深化提高

引導學生對這節課所學習的摩擦力產生的條件、方向的判斷、大小的計算以及實驗設計中控制變量法的使用等方面進行系統回顧總結.

教學設計說明 在教師的引導下，學生回顧三維教學目標對本節課所學習的內容進行系統總結，既是對本節課內容的深化，又能保持課程標準與教學的一致性.

6.6 布置作業，復習鞏固

作業題1：關于產生摩擦力的條件，下列說法正確的是.

A.相互壓緊的粗糙物體之間總有摩擦力存在

B.相對運動的物體間一定有滑動摩擦力存在

C.只有相互擠壓和有相對運動或相對運動趨勢的粗糙物體之間才有摩擦力的作用

D.只有相互擠壓和發生相對運動的物體之間才有摩擦力的作用

作業題2：如圖6所示，一木塊放在水平桌面上，在水平方向共受到3個力的作用，木塊處于靜止狀態.其中F1=10N，F2=2N.若撤去力F1，求木塊在水平方向受到的摩擦力的大小和方向.

作業題3：手壓著桌面向前移動，會明顯地感覺到有阻力阻礙手的移動，手對桌面的壓力越大，阻力越大，試一試，并說明道理.

教學設計說明 作業內容要求做到對本節課所學的知識進行理解與深化.前兩道作業題是關于本節課重點知識的應用.第3道題是體驗性作業，既能激發學生學習的興趣，又能通過體驗促進學生對知識的理解.作業的設置起到了對摩擦力這一節復習與鞏固的作用.

7 教學反思

“摩擦力”一節的教學設計，以情境驅動為線索，以基于課程標準的教學為指導，設計了本節課的6條教學目標，圍繞教學目標設計了7個教學事件、11個教學活動.引導學生深入理解摩擦力概念的內涵，讓學生體會到物理不是一門抽象的學科，而與生活聯系緊密相關[].利用黑板擦、牙刷、橡皮等常見物品創設情境，不僅有效地突破了教學難點，也能使學生體會到物理在生活中的存在，從而達到預期的教學效果.

參考文獻：

[1] 中華人民共和國教育部.普通高中物理物理課程標準（實驗）[S].北京：北京師范大學出版社，2012.

[2] 張大昌.普通高中課程標準實驗教科書物理必修1[M].北京：人民教育出版社，2014：57～61.

[3] 李新鄉，張軍朋.物理教學論[M].北京：科學出版社，2009：177～181.