高一物理摩擦力專題教案及實(shí)驗(yàn)設(shè)計引言：摩擦力的“廬山真面目”在我們的日常經(jīng)驗(yàn)中，摩擦力似乎是一種“隱形”卻又無處不在的力。無論是行走時鞋底與地面的接觸，還是鋼筆在紙上的滑動，亦或是汽車剎車時輪胎與路面的摩擦，摩擦力都扮演著至關(guān)重要的角色。它有時是我們前進(jìn)的“阻力”，讓我們需要付出額外的力氣；但更多時候，它是我們可靠的“助手”，沒有它，許多基本的動作都無法完成。本節(jié)課，我們將一同揭開摩擦力的神秘面紗，深入理解其本質(zhì)、規(guī)律，并通過實(shí)驗(yàn)探究其影響因素，最終學(xué)會如何在實(shí)際問題中分析和應(yīng)用摩擦力知識。一、教學(xué)目標(biāo)（一）知識與技能1.理解摩擦力的定義，能準(zhǔn)確表述滑動摩擦力和靜摩擦力產(chǎn)生的條件。2.掌握判斷靜摩擦力和滑動摩擦力方向的方法，理解“相對運(yùn)動”或“相對運(yùn)動趨勢”的含義。3.掌握滑動摩擦力大小的計算公式，并能運(yùn)用公式進(jìn)行簡單計算；了解靜摩擦力大小的特點(diǎn)及最大靜摩擦力的概念。4.了解影響動摩擦因數(shù)的因素，知道動摩擦因數(shù)是描述接觸面粗糙程度的物理量。5.能運(yùn)用摩擦力的知識解釋生活和生產(chǎn)中的相關(guān)現(xiàn)象，了解增大和減小摩擦的方法。（二）過程與方法1.通過對生活現(xiàn)象的觀察和分析，引導(dǎo)學(xué)生提出關(guān)于摩擦力的問題，培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題、提出問題的能力。2.通過實(shí)驗(yàn)探究滑動摩擦力的影響因素，使學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究的主要過程（提出猜想、設(shè)計實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、收集數(shù)據(jù)、分析論證、交流評估），學(xué)習(xí)控制變量法的應(yīng)用。3.通過對靜摩擦力的探究，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和邏輯推理能力。4.通過例題分析和練習(xí)，提高學(xué)生運(yùn)用物理規(guī)律解決實(shí)際問題的能力。（三）情感態(tài)度與價值觀1.通過對摩擦力的學(xué)習(xí)，認(rèn)識到物理學(xué)知識與日常生活的密切聯(lián)系，激發(fā)學(xué)習(xí)物理的興趣。2.在實(shí)驗(yàn)探究過程中，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、實(shí)事求是的精神和合作交流的意識。3.通過了解摩擦力的“利”與“弊”，培養(yǎng)學(xué)生一分為二看待事物的辯證唯物主義觀點(diǎn)。二、教學(xué)重難點(diǎn)（一）教學(xué)重點(diǎn)1.滑動摩擦力的定義、產(chǎn)生條件、方向判斷及大小計算。2.靜摩擦力的定義、產(chǎn)生條件、方向判斷及大小特點(diǎn)。3.影響滑動摩擦力大小的因素。（二）教學(xué)難點(diǎn)1.對“相對運(yùn)動”和“相對運(yùn)動趨勢”的準(zhǔn)確理解，以及摩擦力方向的判斷。2.靜摩擦力大小的“被動性”及其最大值的理解。3.在具體問題中，如何區(qū)分靜摩擦力和滑動摩擦力，并正確分析其大小和方向。三、教學(xué)方法與手段（一）教學(xué)方法講授法、討論法、實(shí)驗(yàn)探究法、問題引導(dǎo)法相結(jié)合。注重啟發(fā)式教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生主動思考和參與。（二）教學(xué)手段多媒體課件（PPT）、實(shí)物投影儀、相關(guān)實(shí)驗(yàn)器材（如木塊、木板、玻璃板、毛巾、彈簧測力計、砝碼、細(xì)線等）。四、教學(xué)過程（一）引入新課（約5分鐘）教師活動：（展示圖片或視頻：人走路、汽車剎車、物體在地面上滑行一段距離后停下、用筷子夾菜等）“同學(xué)們，請看這些常見的現(xiàn)象：我們?yōu)槭裁茨茉诘孛嫔闲凶叨淮蚧?？汽車剎車后為什么能停下來？桌面上的書本，我們不去推它，它為什么會靜止不動？當(dāng)我們用筷子夾起食物時，又是什么力在起作用？”引導(dǎo)學(xué)生思考，這些現(xiàn)象都與一種常見的力有關(guān)——摩擦力?！敖裉?，我們就一起來深入學(xué)習(xí)這種無處不在的力——摩擦力?！保ò鍟n題：摩擦力）學(xué)生活動：觀察圖片/視頻，思考教師提出的問題，初步感知摩擦力的存在。（二）新課教學(xué)（約30-35分鐘）1.摩擦力的定義及產(chǎn)生條件教師活動：“我們先來思考：什么是摩擦力？它是在什么情況下產(chǎn)生的？”（引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合初中所學(xué)知識和生活經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行討論）學(xué)生活動：討論，嘗試總結(jié)。教師總結(jié)并板書：（1）定義：兩個相互接觸的物體，當(dāng)它們發(fā)生相對運(yùn)動或具有相對運(yùn)動趨勢時，在接觸面上會產(chǎn)生一種阻礙相對運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢的力，這種力叫做摩擦力。（2）產(chǎn)生條件（缺一不可）：①兩物體相互接觸且擠壓（存在彈力）；②接觸面粗糙；③兩物體間存在相對運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢。教師強(qiáng)調(diào)：“‘相對運(yùn)動’或‘相對運(yùn)動趨勢’是摩擦力產(chǎn)生的關(guān)鍵條件之一。這里的‘相對’是指相對于接觸的物體而言，而不是相對于地面或其他參照物。這一點(diǎn)非常重要，我們后面判斷方向時還會詳細(xì)討論?！?.摩擦力的分類教師活動：“根據(jù)物體間相對運(yùn)動的情況，我們可以將摩擦力分為哪幾類呢？”（引導(dǎo)學(xué)生回憶初中知識，或根據(jù)字面意思猜測）學(xué)生活動：思考、回答（可能會說出滑動摩擦、靜摩擦等）。教師講解并板書：根據(jù)物體間相對運(yùn)動的形式，摩擦力可分為：（1）滑動摩擦力：當(dāng)一個物體在另一個物體表面上發(fā)生相對滑動時，在接觸面上產(chǎn)生的阻礙相對滑動的力。（舉例：黑板擦擦黑板時，黑板擦與黑板間的摩擦力；冰壺在冰面上滑行時，冰壺與冰面間的摩擦力。）（2）靜摩擦力：當(dāng)一個物體在另一個物體表面上有相對運(yùn)動趨勢，但尚未發(fā)生相對滑動時，在接觸面上產(chǎn)生的阻礙相對運(yùn)動趨勢的力。（舉例：靜止在斜面上的物體；推桌子但未推動時，桌子與地面間的摩擦力；手中握住的瓶子，瓶子與手之間的摩擦力。）（3）滾動摩擦力：一個物體在另一個物體表面上滾動時產(chǎn)生的摩擦力。（簡要提及，高中階段重點(diǎn)學(xué)習(xí)前兩種）（舉例：滾動的足球最終停下，軸承中的滾動摩擦等。滾動摩擦力通常比滑動摩擦力小得多。）3.滑動摩擦力教師活動：“我們首先來研究滑動摩擦力。請同學(xué)們結(jié)合定義，思考滑動摩擦力的產(chǎn)生需要滿足哪些條件？”（引導(dǎo)學(xué)生從摩擦力產(chǎn)生的一般條件過渡到滑動摩擦力的具體條件）學(xué)生活動：思考并回答。教師總結(jié)并板書：（1）滑動摩擦力產(chǎn)生的條件：①兩物體相互接觸且擠壓（存在彈力）；②接觸面粗糙；③兩物體間發(fā)生相對滑動。教師活動：“那么，滑動摩擦力的方向是怎樣的呢？”（演示實(shí)驗(yàn)1：用彈簧測力計水平拉動木塊在水平木板上做勻速直線運(yùn)動。）“同學(xué)們觀察，彈簧測力計的拉力方向是水平向右的，木塊相對木板向右滑動。那么，木板對木塊的滑動摩擦力方向向哪呢？”（引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)二力平衡判斷，或根據(jù)“阻礙相對運(yùn)動”來判斷）學(xué)生活動：觀察實(shí)驗(yàn)，思考并回答。教師總結(jié)并板書：（2）滑動摩擦力的方向：總是沿著接觸面，并且與物體相對運(yùn)動的方向相反。強(qiáng)調(diào)：“相對運(yùn)動”是指研究對象相對于其接觸物體的運(yùn)動。摩擦力的方向與“相對運(yùn)動方向”相反，而不是與“物體的運(yùn)動方向”相反。（舉例：當(dāng)我們把一個木塊A放在木板B上，用力拉動木板B向右運(yùn)動，而木塊A相對于地面靜止但相對于木板B向左滑動時，木塊A受到的滑動摩擦力方向是向右的，與A相對于B的運(yùn)動方向相反。）教師活動：“接下來，我們來探究滑動摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)?！保ㄒ龑?dǎo)學(xué)生提出猜想：可能與壓力大小有關(guān)？可能與接觸面的粗糙程度有關(guān)？可能與接觸面積大小有關(guān)？可能與物體運(yùn)動速度有關(guān)？）“我們今天主要探究滑動摩擦力與壓力大小、接觸面粗糙程度的關(guān)系。請同學(xué)們思考，如何設(shè)計實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證這些猜想？”（提示學(xué)生運(yùn)用控制變量法）學(xué)生活動：提出猜想，討論實(shí)驗(yàn)方案。教師活動：（演示實(shí)驗(yàn)2：探究影響滑動摩擦力大小的因素）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄炕瑒幽Σ亮的大小與壓力F壓、接觸面粗糙程度的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)原理：二力平衡條件（用彈簧測力計水平拉動木塊在水平面上做勻速直線運(yùn)動時，彈簧測力計的示數(shù)等于木塊受到的滑動摩擦力大?。?。實(shí)驗(yàn)器材：木塊、長木板、毛巾、玻璃板、彈簧測力計、砝碼若干。實(shí)驗(yàn)步驟：①探究與壓力的關(guān)系：將木塊放在水平長木板上，用彈簧測力計水平拉動木塊做勻速直線運(yùn)動，讀出彈簧測力計的示數(shù)f1，記錄數(shù)據(jù)。在木塊上放上一個砝碼（增大壓力），重復(fù)上述步驟，讀出彈簧測力計的示數(shù)f2，記錄數(shù)據(jù)。比較f1和f2的大小，得出結(jié)論。②探究與接觸面粗糙程度的關(guān)系：將木塊放在水平長木板上，用彈簧測力計水平拉動木塊做勻速直線運(yùn)動，讀出彈簧測力計的示數(shù)f3（可與f1相同，作為對比）。將長木板換成較粗糙的毛巾表面（或在木板上鋪毛巾），放上相同的木塊（壓力不變），重復(fù)上述步驟，讀出彈簧測力計的示數(shù)f4，記錄數(shù)據(jù)。將長木板換成較光滑的玻璃板表面，放上相同的木塊（壓力不變），讀出彈簧測力計的示數(shù)f5，記錄數(shù)據(jù)。比較f3、f4、f5的大小，得出結(jié)論。數(shù)據(jù)記錄表格（示例）：實(shí)驗(yàn)次數(shù)接觸面材料壓力情況（木塊+砝碼）彈簧測力計示數(shù)f/N（即f滑/N）:-------:---------------:--------------------:---------------------------1木塊與木板木塊2木塊與木板木塊+1個砝碼3木塊與毛巾木塊4木塊與玻璃板木塊學(xué)生活動：觀察實(shí)驗(yàn)，記錄數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。教師引導(dǎo)學(xué)生分析數(shù)據(jù)，總結(jié)并板書：（3）滑動摩擦力的大小：大量實(shí)驗(yàn)表明，滑動摩擦力的大小跟壓力的大小成正比，還跟接觸面的粗糙程度有關(guān)。公式：f=μN(yùn)其中：f表示滑動摩擦力的大小（單位：N）；N表示兩物體間的壓力大?。▎挝唬篘）；μ是比例常數(shù)，叫做動摩擦因數(shù)，它與接觸面的材料和粗糙程度有關(guān)，沒有單位。接觸面越粗糙，μ值越大。強(qiáng)調(diào)：μ是動摩擦因數(shù)，只與接觸面本身有關(guān)。N是壓力，在水平面上，通常N=G（物體重力），但在斜面上或有其他外力作用時，N不一定等于G，需要具體分析。此公式僅適用于滑動摩擦力。4.靜摩擦力教師活動：“我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了滑動摩擦力。那么，當(dāng)兩個物體之間沒有發(fā)生相對滑動，而只是有相對運(yùn)動趨勢時，它們之間是否存在摩擦力呢？”（演示實(shí)驗(yàn)3：用較小的力水平推桌子，桌子未被推動。）“同學(xué)們，我用手推桌子，桌子雖然沒有被推動，但它有沒有相對于地面運(yùn)動的趨勢呢？”（引導(dǎo)學(xué)生思考）“桌子有向右運(yùn)動的趨勢，但為什么沒有運(yùn)動呢？說明桌子在水平方向上除了受到我的推力外，還受到一個阻礙它運(yùn)動趨勢的力，這個力就是靜摩擦力?！睂W(xué)生活動：觀察實(shí)驗(yàn)，思考教師的問題，理解“相對運(yùn)動趨勢”。教師總結(jié)并板書：（1）靜摩擦力產(chǎn)生的條件：①兩物體相互接觸且擠壓（存在彈力）；②接觸面粗糙；③兩物體間存在相對運(yùn)動趨勢。教師活動：“靜摩擦力的方向是怎樣的呢？”（結(jié)合上述推桌子的例子）“桌子有向右的相對運(yùn)動趨勢，那么靜摩擦力的方向向哪呢？”（演示實(shí)驗(yàn)4：用彈簧測力計水平拉靜止在桌面上的木塊，逐漸增大拉力，在木塊未被拉動前，觀察彈簧測力計的示數(shù)變化。）“同學(xué)們觀察，當(dāng)我用較小的力拉木塊，木塊不動，彈簧測力計有示數(shù)，這個示數(shù)就等于靜摩擦力的大小。當(dāng)我增大拉力，木塊仍然不動，彈簧測力計的示數(shù)如何變化？這說明靜摩擦力的大小如何變化？”學(xué)生活動：觀察實(shí)驗(yàn)，思考并回答。教師總結(jié)并板書：（2）靜摩擦力的方向：總是沿著接觸面，并且與物體相對運(yùn)動趨勢的方向相反。強(qiáng)調(diào)：“相對運(yùn)動趨勢”是指物體有要發(fā)生相對運(yùn)動的“愿望”，但尚未發(fā)生。判斷靜摩擦力方向的關(guān)鍵是判斷“相對運(yùn)動趨勢”的方向?？梢杂谩凹僭O(shè)光滑法”：假設(shè)接觸面光滑，物體將要發(fā)生的運(yùn)動方向，就是相對運(yùn)動趨勢的方向，靜摩擦力方向與此相反。（3）靜摩擦力的大?。禾攸c(diǎn)：靜摩擦力的大小隨外力的變化而變化，具有被動適應(yīng)性。在物體未被推動（或拉動）前，靜摩擦力f靜與使物體產(chǎn)生相對運(yùn)動趨勢的外力F大小相等，方向相反。范圍：0<f靜≤fmax（fmax為最大靜摩擦力）最大靜摩擦力fmax：是物體剛好要被推動（或剛好要滑動）時所受的靜摩擦力，是靜摩擦力的最大值。影響最大靜摩擦力的因素：與壓力大小和接觸面的粗糙程度有關(guān)。壓力越大，接觸面越粗糙，最大靜摩擦力越大。通常認(rèn)為，最大靜摩擦力略大于滑動摩擦力，在粗略計算時，有時可近似認(rèn)為fmax≈f滑=μN(yùn)。教師活動：（通過例題或進(jìn)一步的演示，幫助學(xué)生理解靜摩擦力的“被動性”和“最大值”。）“例如，當(dāng)我們用1N的力推桌子，桌子沒動，靜摩擦力就是1N；用2N的力推，桌子仍沒動，靜摩擦力就是2N。直到推力增大到某一數(shù)值F0，桌子剛好開始運(yùn)動，此時靜摩擦力達(dá)到最大值fmax=F0。如果推力繼續(xù)增大，桌子開始滑動，此時摩擦力就變?yōu)榛瑒幽Σ亮α?，其大小通常會比fmax略小一些?！?.摩擦力的應(yīng)用（增大有益摩擦，減小有害摩擦）教師活動：“摩擦力在我們生活中既有利也有弊。請同學(xué)們舉例說明，哪些情況下我們需要增大摩擦力？哪些情況下我們需要減小摩擦力？以及分別采用了什么方法？”學(xué)生活動：思考，舉例，討論。教師總結(jié)并板書：（1）增大有益摩擦的方法：增大壓力（如：用力捏緊車閘）；增大接觸面的粗糙程度（如：鞋底有花紋、輪胎有花紋、體操運(yùn)動員手上涂鎂粉）。（2）減小有害摩擦方法：減小壓力；減小接觸面的粗糙程度（如：給機(jī)器零件加潤滑油，使接觸面形成油膜分離）；用滾動代替滑動（如：安裝輪子、使用滾珠軸承）；使接觸面彼此分離（如：氣墊船、磁懸浮列車）。（三）鞏固練習(xí)（約5-10分鐘）教師活動：（展示例題，引導(dǎo)學(xué)生分析解答）例題1：一個重為G=10N的木塊靜止在水平桌面上，已知木塊與桌面間的動摩擦因數(shù)μ=0.3。（1）若用F=2N的水平力向右拉木塊，木塊靜止不動，此時木塊受到的摩擦力大小和方向如何？（2）若用F=4N的水平力向右拉木塊，木塊剛好開始運(yùn)動，此時木塊受到的最大靜摩擦力大小是多少？（3）若用F=5N的水平力向右拉木塊，木塊向右勻速運(yùn)動，此時木塊受到的滑動摩擦力大小和方向