初中科學(xué)“探究滑動(dòng)摩擦力大小的影響因素”實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)案例一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)背景與意義滑動(dòng)摩擦力是力學(xué)領(lǐng)域的核心概念，廣泛存在于日常生活（如行走時(shí)鞋底與地面的摩擦、汽車剎車的制動(dòng)過(guò)程）與工程實(shí)踐（如機(jī)械傳動(dòng)的摩擦損耗、防滑材料的設(shè)計(jì)）中。通過(guò)探究滑動(dòng)摩擦力的影響因素，學(xué)生既能深化對(duì)“力與運(yùn)動(dòng)”關(guān)系的理解，又能掌握控制變量法這一科學(xué)探究的核心方法，逐步形成“從生活現(xiàn)象提煉科學(xué)問(wèn)題、通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想”的實(shí)踐能力，體會(huì)“科學(xué)源于生活、服務(wù)生活”的學(xué)科價(jià)值。二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)（一）知識(shí)與技能目標(biāo)1.理解滑動(dòng)摩擦力的定義，能準(zhǔn)確描述其與“壓力大小”“接觸面粗糙程度”的定量關(guān)系。2.掌握彈簧測(cè)力計(jì)的規(guī)范操作（勻速拉動(dòng)、讀數(shù)），能獨(dú)立完成對(duì)比實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)施。（二）過(guò)程與方法目標(biāo)1.通過(guò)“猜想—設(shè)計(jì)—實(shí)驗(yàn)—分析”的探究流程，提升科學(xué)探究能力（如變量控制、數(shù)據(jù)處理與推理）。2.學(xué)會(huì)基于實(shí)驗(yàn)證據(jù)歸納結(jié)論，初步形成“證據(jù)鏈支撐結(jié)論”的科學(xué)思維習(xí)慣。（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)1.體會(huì)團(tuán)隊(duì)協(xié)作在實(shí)驗(yàn)中的作用，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。2.感受科學(xué)知識(shí)與生活的緊密聯(lián)系，激發(fā)對(duì)科學(xué)探究的興趣與應(yīng)用意識(shí)。三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)重難點(diǎn)（一）教學(xué)重點(diǎn)1.設(shè)計(jì)并實(shí)施“探究滑動(dòng)摩擦力影響因素”的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，理解控制變量法的應(yīng)用邏輯。2.基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)歸納滑動(dòng)摩擦力與壓力、接觸面粗糙程度的關(guān)系。（二）教學(xué)難點(diǎn)1.規(guī)范操作彈簧測(cè)力計(jì)（勻速直線拉動(dòng)木塊、穩(wěn)定讀數(shù)），減小實(shí)驗(yàn)誤差。2.分析數(shù)據(jù)的合理性，排除偶然因素對(duì)結(jié)論的干擾（如拉動(dòng)速度不均、接觸面局部差異）。四、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備（一）器材準(zhǔn)備每組配備：帶掛鉤的長(zhǎng)方體木塊（1個(gè)）、水平木板（1塊）、粗糙毛巾（1塊）、砝碼（2個(gè)，質(zhì)量相近）、彈簧測(cè)力計(jì)（量程0~5N，分度值0.2N）、實(shí)驗(yàn)記錄單（附表格）。（二）分組安排采用4人小組合作模式，明確分工：操作員：負(fù)責(zé)水平勻速拉動(dòng)木塊、讀取彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)；記錄員：填寫實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，整理現(xiàn)象描述；觀察員：檢查操作規(guī)范性（如拉動(dòng)方向、速度穩(wěn)定性）；匯報(bào)員：總結(jié)小組實(shí)驗(yàn)結(jié)論，參與班級(jí)交流。五、實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程（一）情境導(dǎo)入，提出問(wèn)題教師演示：用彈簧測(cè)力計(jì)水平拉動(dòng)桌面上的木塊（從靜止到勻速運(yùn)動(dòng)），提問(wèn)：“彈簧測(cè)力計(jì)的拉力與木塊受到的摩擦力有什么關(guān)系？”（引導(dǎo)學(xué)生回憶“二力平衡”，得出“勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，拉力大小等于滑動(dòng)摩擦力大小”的結(jié)論）。接著展示生活場(chǎng)景：“推裝滿書的箱子比推空箱子更費(fèi)力”“在冰面走路易滑倒，但鋪草墊后更穩(wěn)”，追問(wèn)：“滑動(dòng)摩擦力的大小可能與什么因素有關(guān)？”激發(fā)學(xué)生基于生活經(jīng)驗(yàn)提出猜想。（二）猜想假設(shè)，明確變量學(xué)生結(jié)合經(jīng)驗(yàn)提出猜想：猜想1：滑動(dòng)摩擦力大小與壓力大小有關(guān)（壓力越大，摩擦力越大）；猜想2：滑動(dòng)摩擦力大小與接觸面粗糙程度有關(guān)（接觸面越粗糙，摩擦力越大）。教師引導(dǎo)學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)變量：自變量為“壓力大小”“接觸面粗糙程度”，因變量為“滑動(dòng)摩擦力大小”；需控制其他因素（如木塊運(yùn)動(dòng)速度、接觸面積）不變（滲透“控制變量法”的核心邏輯）。（三）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，制定方案小組討論實(shí)驗(yàn)步驟，教師巡視指導(dǎo)，提煉共性方案：1.探究“壓力對(duì)滑動(dòng)摩擦力的影響”：保持接觸面粗糙程度不變（使用水平木板），將木塊平放在木板上，用彈簧測(cè)力計(jì)水平勻速拉動(dòng)木塊，記錄拉力F?（即滑動(dòng)摩擦力f?=F?）。在木塊上疊放1個(gè)砝碼（增大壓力），重復(fù)上述操作，記錄拉力F?（f?=F?）。2.探究“接觸面粗糙程度對(duì)滑動(dòng)摩擦力的影響”：保持壓力不變（木塊無(wú)砝碼），將木板替換為粗糙毛巾（改變接觸面粗糙程度），重復(fù)步驟1的操作，記錄拉力F?（f?=F?）。教師強(qiáng)調(diào)操作要點(diǎn)：必須“水平勻速”拉動(dòng)木塊（保證二力平衡，拉力等于摩擦力）；讀數(shù)時(shí)視線與彈簧測(cè)力計(jì)刻度線垂直，減小視覺誤差；同一條件下重復(fù)實(shí)驗(yàn)2~3次，取平均值減小偶然誤差。（四）分組實(shí)驗(yàn)，收集數(shù)據(jù)小組按方案操作，記錄數(shù)據(jù)（示例表格）：實(shí)驗(yàn)次數(shù)接觸面壓力（木塊+砝碼）彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F/N（即f/N）---------------------------------------------------------------------1木板（光滑）木塊2木板（光滑）木塊+1個(gè)砝碼3毛巾（粗糙）木塊教師巡視，及時(shí)糾正操作不規(guī)范（如拉動(dòng)速度不均、讀數(shù)偏差），提醒小組關(guān)注“接觸面是否平整”“砝碼放置是否穩(wěn)定”等細(xì)節(jié)。（五）分析論證，得出結(jié)論各小組匯報(bào)數(shù)據(jù)，教師投影典型數(shù)據(jù)（如下表），引導(dǎo)學(xué)生對(duì)比分析：小組實(shí)驗(yàn)1（木板+木塊）實(shí)驗(yàn)2（木板+木塊+砝碼）實(shí)驗(yàn)3（毛巾+木塊）-----------------------------------------------------------------------11.21.82.521.11.72.41.對(duì)比實(shí)驗(yàn)1、2（接觸面相同，壓力不同）：壓力越大，滑動(dòng)摩擦力越大（如小組1中，壓力從“木塊”到“木塊+砝碼”，摩擦力從1.2N增至1.8N）。2.對(duì)比實(shí)驗(yàn)1、3（壓力相同，接觸面不同）：接觸面越粗糙，滑動(dòng)摩擦力越大（如小組1中，接觸面從“木板”到“毛巾”，摩擦力從1.2N增至2.5N）。最終結(jié)論：滑動(dòng)摩擦力的大小與壓力大小、接觸面粗糙程度有關(guān)；壓力越大、接觸面越粗糙，滑動(dòng)摩擦力越大。（六）拓展應(yīng)用，深化理解教師展示生活案例，引導(dǎo)學(xué)生用結(jié)論解釋：鞋底的花紋、汽車輪胎的紋路（增大接觸面粗糙程度，增大摩擦）；給機(jī)器加潤(rùn)滑油（減小接觸面粗糙程度，減小摩擦）；自行車剎車時(shí)用力捏閘（增大壓力，增大摩擦）。提問(wèn)：“如何設(shè)計(jì)一個(gè)‘增大有益摩擦、減小有害摩擦’的生活小改進(jìn)？”鼓勵(lì)學(xué)生課后實(shí)踐（如給抽屜滑軌貼防滑條、給生銹的鎖芯涂鉛筆屑）。六、教學(xué)反思與改進(jìn)（一）教學(xué)亮點(diǎn)1.以生活情境導(dǎo)入，激發(fā)探究興趣；通過(guò)“猜想—驗(yàn)證”的邏輯鏈，落實(shí)科學(xué)探究的核心要素。2.小組合作實(shí)驗(yàn)中明確分工，培養(yǎng)協(xié)作能力；控制變量法的滲透，為后續(xù)物理規(guī)律學(xué)習(xí)奠定方法基礎(chǔ)。（二）改進(jìn)方向1.實(shí)驗(yàn)誤差控制：部分學(xué)生拉動(dòng)木塊時(shí)速度不均，導(dǎo)致彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)波動(dòng)?？筛倪M(jìn)為用電動(dòng)小車牽引木塊（勻速運(yùn)動(dòng)更穩(wěn)定），或使用“力傳感器”實(shí)時(shí)顯示拉力，提升數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。2.思維深度拓展：可增加“接觸面積是否影響摩擦力”的拓展實(shí)驗(yàn)（如將木塊側(cè)放、豎放重復(fù)實(shí)驗(yàn)），引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑“猜想的全面性”，進(jìn)一步強(qiáng)化控制變量法的