中學(xué)物理“探究影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素”實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)案例一、教學(xué)背景與設(shè)計(jì)理念在中學(xué)物理教學(xué)中，“摩擦力”是力學(xué)部分的核心內(nèi)容之一，其概念抽象且與生活聯(lián)系緊密。《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》強(qiáng)調(diào)“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”，要求學(xué)生通過(guò)科學(xué)探究形成物理觀念，發(fā)展科學(xué)思維與探究能力。本教學(xué)設(shè)計(jì)以“探究影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素”為載體，整合生活情境、實(shí)驗(yàn)探究與工程實(shí)踐，引導(dǎo)學(xué)生在“做中學(xué)”，體會(huì)控制變量法的應(yīng)用價(jià)值，培養(yǎng)科學(xué)探究素養(yǎng)與解決實(shí)際問(wèn)題的能力。二、教學(xué)目標(biāo)（一）知識(shí)與技能1.理解滑動(dòng)摩擦力的定義，能結(jié)合生活實(shí)例描述其作用效果；2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，歸納影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素（壓力大小、接觸面粗糙程度）；3.能運(yùn)用控制變量法設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論。（二）過(guò)程與方法1.經(jīng)歷“提出問(wèn)題—猜想假設(shè)—設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)—進(jìn)行實(shí)驗(yàn)—分析論證”的科學(xué)探究過(guò)程，提升實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與操作能力；2.學(xué)會(huì)用轉(zhuǎn)換法（通過(guò)拉力測(cè)量摩擦力）與控制變量法研究物理問(wèn)題，發(fā)展科學(xué)思維。（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀1.體會(huì)物理知識(shí)與生活的緊密聯(lián)系，激發(fā)對(duì)物理學(xué)科的興趣；2.在小組合作中培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)，在實(shí)驗(yàn)探究中養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。三、教學(xué)重難點(diǎn)（一）教學(xué)重點(diǎn)1.設(shè)計(jì)并完成“影響滑動(dòng)摩擦力大小因素”的探究實(shí)驗(yàn)；2.運(yùn)用控制變量法分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，歸納科學(xué)結(jié)論。（二）教學(xué)難點(diǎn)1.實(shí)驗(yàn)中“勻速直線拉動(dòng)”的操作難點(diǎn)及改進(jìn)策略（如采用“拉動(dòng)木板，靜止測(cè)摩擦力”的創(chuàng)新裝置）；2.從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中抽象出物理規(guī)律，理解“轉(zhuǎn)換法”的本質(zhì)。四、教學(xué)準(zhǔn)備（一）實(shí)驗(yàn)器材1.基礎(chǔ)器材：木板、砂紙、玻璃片、帶掛鉤的木塊（3個(gè)不同質(zhì)量）、彈簧測(cè)力計(jì)；2.創(chuàng)新器材：帶定滑輪的木板、小車（代替木塊）、鉤碼、細(xì)線（改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置，解決“勻速拉動(dòng)”難題）。（二）教學(xué)資源1.多媒體課件：展示生活中摩擦力的應(yīng)用（如鞋底花紋、汽車剎車、冰壺運(yùn)動(dòng)）；2.實(shí)驗(yàn)記錄單：設(shè)計(jì)含“實(shí)驗(yàn)次數(shù)、接觸面、壓力、拉力（摩擦力）、結(jié)論”的表格，引導(dǎo)學(xué)生規(guī)范記錄。五、教學(xué)過(guò)程（一）情境導(dǎo)入：從生活現(xiàn)象到科學(xué)問(wèn)題教師活動(dòng)：演示“推箱子”情境——用不同力度推動(dòng)“輕/重箱子”在“木板/砂紙”表面移動(dòng)，提問(wèn)：“為什么推動(dòng)不同箱子、在不同地面上用力不同？”引導(dǎo)學(xué)生觀察：箱子與地面間存在阻礙運(yùn)動(dòng)的力（摩擦力），且力的大小似乎與“箱子重量”“地面粗糙程度”有關(guān)。學(xué)生活動(dòng)：結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)（如擦黑板時(shí)用力大小、走路的鞋底花紋），提出猜想：“滑動(dòng)摩擦力可能與壓力、接觸面粗糙程度有關(guān)?！痹O(shè)計(jì)意圖：通過(guò)真實(shí)情境引發(fā)認(rèn)知沖突，激活前概念，自然過(guò)渡到探究問(wèn)題，體現(xiàn)“從生活走向物理”的理念。（二）猜想假設(shè)：基于經(jīng)驗(yàn)的科學(xué)推理教師引導(dǎo)：提問(wèn)“還可能與哪些因素有關(guān)？”（如接觸面積、運(yùn)動(dòng)速度），引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合已有知識(shí)（二力平衡、力的作用效果）推理：“若接觸面積影響，為何大型貨車輪胎多但摩擦力未顯著減?。俊薄叭羲俣扔绊?，為何汽車剎車時(shí)摩擦力與速度無(wú)關(guān)？”通過(guò)邏輯辨析，聚焦核心變量（壓力、接觸面粗糙程度），排除干擾變量（接觸面積、速度）。學(xué)生活動(dòng)：小組討論后，明確探究方向：“控制壓力，改變接觸面；控制接觸面，改變壓力?！保ㄈ?shí)驗(yàn)探究：突破難點(diǎn)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)1.實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)（解決“勻速拉動(dòng)”難點(diǎn)）傳統(tǒng)方案：用彈簧測(cè)力計(jì)水平拉動(dòng)木塊，需保持“勻速直線運(yùn)動(dòng)”，但學(xué)生操作易抖動(dòng)，導(dǎo)致示數(shù)不穩(wěn)定。創(chuàng)新方案：將木塊替換為小車，放在木板上；木板一端通過(guò)定滑輪掛鉤碼，另一端由學(xué)生拉動(dòng)（或用手輕推）。此時(shí)，小車相對(duì)地面靜止（受摩擦力與細(xì)線拉力平衡），拉力大小等于鉤碼重力（無(wú)需嚴(yán)格勻速拉動(dòng)木板，操作更簡(jiǎn)單）。2.分組實(shí)驗(yàn)與數(shù)據(jù)記錄實(shí)驗(yàn)1：探究摩擦力與接觸面粗糙程度的關(guān)系控制變量：壓力（小車+1個(gè)鉤碼）不變；改變變量：接觸面（木板、砂紙、玻璃片）；操作：拉動(dòng)木板，讀取彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)（即摩擦力），記錄數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)2：探究摩擦力與壓力的關(guān)系控制變量：接觸面（砂紙）不變；改變變量：壓力（小車+1/2/3個(gè)鉤碼）；操作：重復(fù)上述步驟，記錄數(shù)據(jù)。學(xué)生活動(dòng)：小組分工（操作員、記錄員、分析員），規(guī)范操作（如確保小車與木板接觸良好、鉤碼穩(wěn)定），填寫實(shí)驗(yàn)記錄單。（四）分析論證：從數(shù)據(jù)到規(guī)律的歸納教師引導(dǎo)：展示多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，提問(wèn)：“同一接觸面，壓力增大時(shí)，摩擦力如何變化？”“同一壓力下，接觸面越粗糙，摩擦力如何變化？”引導(dǎo)學(xué)生繪制“摩擦力-壓力”“摩擦力-粗糙程度”的關(guān)系圖（或柱狀圖），直觀分析規(guī)律。學(xué)生活動(dòng)：小組討論后得出結(jié)論：1.當(dāng)接觸面粗糙程度相同時(shí)，壓力越大，滑動(dòng)摩擦力越大（近似成正比）；2.當(dāng)壓力相同時(shí)，接觸面越粗糙，滑動(dòng)摩擦力越大。（五）拓展應(yīng)用：從物理到生活的遷移情境1：生活中的摩擦展示“鞋底花紋”“汽車剎車裝置”“冰壺運(yùn)動(dòng)刷冰”的圖片，提問(wèn)：“這些設(shè)計(jì)分別是增大還是減小摩擦？依據(jù)是什么？”引導(dǎo)學(xué)生用實(shí)驗(yàn)結(jié)論解釋（如鞋底花紋→增大粗糙程度→增大摩擦；冰壺刷冰→減小粗糙程度→減小摩擦）。情境2：工程中的創(chuàng)新播放“磁懸浮列車”“氣墊船”的視頻，提問(wèn)：“它們?nèi)绾螠p小摩擦？屬于哪種摩擦類型？”拓展學(xué)生對(duì)“滾動(dòng)摩擦”“流體摩擦”的認(rèn)知，體會(huì)物理原理的工程應(yīng)用。（六）總結(jié)反思：從探究到素養(yǎng)的提升教師引導(dǎo)：提問(wèn)“本節(jié)課你學(xué)到了什么？”“實(shí)驗(yàn)中遇到哪些困難？如何解決的？”引導(dǎo)學(xué)生從“知識(shí)、方法、態(tài)度”三方面總結(jié)：知識(shí)：滑動(dòng)摩擦力的影響因素；方法：控制變量法、轉(zhuǎn)換法的應(yīng)用；態(tài)度：嚴(yán)謹(jǐn)實(shí)驗(yàn)、合作探究的重要性。學(xué)生活動(dòng)：小組代表分享收獲，反思實(shí)驗(yàn)中的不足（如鉤碼質(zhì)量不精確、木板拉動(dòng)速度不均），提出改進(jìn)建議（如用電子秤測(cè)質(zhì)量、用電機(jī)勻速拉動(dòng)木板）。六、教學(xué)評(píng)價(jià)（一）過(guò)程性評(píng)價(jià)1.實(shí)驗(yàn)操作：觀察學(xué)生是否能規(guī)范使用器材（如彈簧測(cè)力計(jì)調(diào)零、勻速拉動(dòng)的改進(jìn)操作）；2.小組合作：記錄學(xué)生在討論、分工、問(wèn)題解決中的表現(xiàn)；3.科學(xué)思維：通過(guò)提問(wèn)（如“為何小車靜止時(shí)拉力等于摩擦力？”）評(píng)估學(xué)生對(duì)二力平衡的理解。（二）結(jié)果性評(píng)價(jià)1.實(shí)驗(yàn)報(bào)告：檢查數(shù)據(jù)記錄的準(zhǔn)確性、結(jié)論歸納的邏輯性；2.課后任務(wù)：布置“設(shè)計(jì)一個(gè)減小摩擦的生活裝置”（如給抽屜加滾輪、給自行車鏈涂油），要求說(shuō)明設(shè)計(jì)原理，評(píng)估知識(shí)遷移能力。七、教學(xué)反思本設(shè)計(jì)通過(guò)實(shí)驗(yàn)裝置創(chuàng)新（靜止小車測(cè)摩擦力）突破了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的操作難點(diǎn)，提升了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與學(xué)生的參與度。但教學(xué)中仍需關(guān)注：1.部分學(xué)生對(duì)“轉(zhuǎn)換法”的理解較淺（如認(rèn)為“拉力就是摩擦力”的條件是“勻速”，需強(qiáng)化二力平衡的應(yīng)用；2.小組合作中個(gè)別學(xué)生參與度低，需優(yōu)化分組策略（如按“操作能