中學(xué)物理力學(xué)章節(jié)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)案例一、實(shí)驗(yàn)名稱探究滑動(dòng)摩擦力的影響因素二、教學(xué)目標(biāo)（一）知識(shí)與技能1.使學(xué)生理解滑動(dòng)摩擦力的概念，知道滑動(dòng)摩擦力的方向。2.引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)探究，得出影響滑動(dòng)摩擦力大小的主要因素。3.培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用控制變量法研究物理問題的能力，并能根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)初步分析得出結(jié)論。4.學(xué)會(huì)正確使用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量滑動(dòng)摩擦力的大小。（二）過程與方法1.通過觀察日常生活中的摩擦現(xiàn)象，提出關(guān)于滑動(dòng)摩擦力影響因素的猜想。2.經(jīng)歷“提出問題—猜想與假設(shè)—設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)—進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)—分析與論證—交流與評(píng)估”的科學(xué)探究過程。3.在實(shí)驗(yàn)中體驗(yàn)控制變量法的應(yīng)用，學(xué)習(xí)從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中歸納總結(jié)物理規(guī)律的方法。（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀1.通過探究活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生對(duì)物理現(xiàn)象的好奇心和探究欲望，培養(yǎng)學(xué)習(xí)物理的興趣。2.在實(shí)驗(yàn)操作和合作交流中，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度、嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。3.認(rèn)識(shí)到物理知識(shí)來(lái)源于生活，又應(yīng)用于生活，體會(huì)物理學(xué)的實(shí)用價(jià)值。三、實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)與難點(diǎn)（一）實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)1.探究滑動(dòng)摩擦力大小與壓力大小、接觸面粗糙程度的關(guān)系。2.控制變量法在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用。（二）實(shí)驗(yàn)難點(diǎn)1.如何準(zhǔn)確、穩(wěn)定地測(cè)量滑動(dòng)摩擦力的大小（即如何保證物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)）。2.引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)方案來(lái)驗(yàn)證猜想。四、實(shí)驗(yàn)器材長(zhǎng)木板（或水平桌面）、木塊（帶掛鉤）、彈簧測(cè)力計(jì)、砝碼（若干）、毛巾（或砂紙）、玻璃板（或其他光滑平面）、細(xì)線。五、實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)二力平衡條件，當(dāng)木塊在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，木塊所受的滑動(dòng)摩擦力與彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)木塊的拉力大小相等、方向相反。因此，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)即為木塊所受滑動(dòng)摩擦力的大小。六、實(shí)驗(yàn)步驟（一）提出問題我們已經(jīng)知道，當(dāng)一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面上發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，會(huì)受到阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力，這種力叫做滑動(dòng)摩擦力。那么，滑動(dòng)摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)呢？（二）猜想與假設(shè)引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)日常生活經(jīng)驗(yàn)（如：推重箱子比推輕箱子費(fèi)力；在冰面上行走比在水泥地上容易打滑等）進(jìn)行猜想。可能的猜想：1.滑動(dòng)摩擦力的大小可能與物體間的壓力大小有關(guān)。2.滑動(dòng)摩擦力的大小可能與接觸面的粗糙程度有關(guān)。3.（可選）滑動(dòng)摩擦力的大小可能與物體運(yùn)動(dòng)的速度有關(guān)。4.（可選）滑動(dòng)摩擦力的大小可能與接觸面積的大小有關(guān)。（針對(duì)本節(jié)課，重點(diǎn)探究前兩個(gè)猜想，后兩個(gè)可作為拓展或課后思考）（三）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)1.探究滑動(dòng)摩擦力與壓力大小的關(guān)系：*思路：保持接觸面的粗糙程度不變，改變物體對(duì)接觸面的壓力，測(cè)量滑動(dòng)摩擦力的大小并進(jìn)行比較。*具體操作：將木塊放在水平長(zhǎng)木板上，用彈簧測(cè)力計(jì)水平拉動(dòng)木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，讀出測(cè)力計(jì)示數(shù)F1（即滑動(dòng)摩擦力f1）。然后在木塊上放上一個(gè)砝碼（增大壓力），再次用彈簧測(cè)力計(jì)水平拉動(dòng)木塊（保持接觸面粗糙程度不變）做勻速直線運(yùn)動(dòng)，讀出測(cè)力計(jì)示數(shù)F2（即滑動(dòng)摩擦力f2）。比較f1和f2的大小。2.探究滑動(dòng)摩擦力與接觸面粗糙程度的關(guān)系：*思路：保持物體對(duì)接觸面的壓力不變，改變接觸面的粗糙程度，測(cè)量滑動(dòng)摩擦力的大小并進(jìn)行比較。*具體操作：仍將上述木塊（可不帶砝碼，或帶固定數(shù)量砝碼以保持壓力不變）放在水平長(zhǎng)木板上，測(cè)量其滑動(dòng)摩擦力f1。然后將長(zhǎng)木板換成鋪有毛巾（或砂紙）的粗糙表面，或?qū)⒛緣K放在玻璃板上（光滑表面），用彈簧測(cè)力計(jì)水平拉動(dòng)木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，讀出測(cè)力計(jì)示數(shù)f3（或f4）。比較f1與f3（或f4）的大小。（四）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)1.檢查彈簧測(cè)力計(jì)是否校零，確保其指針在不受力時(shí)指在零刻度線。2.按照“設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”中的步驟進(jìn)行操作，每組實(shí)驗(yàn)至少重復(fù)2-3次，取平均值（或觀察其變化趨勢(shì)），將數(shù)據(jù)記錄在預(yù)先設(shè)計(jì)的表格中。數(shù)據(jù)記錄表（示例）實(shí)驗(yàn)次數(shù)實(shí)驗(yàn)條件彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F/N（即f/N）滑動(dòng)摩擦力f/N:-------:---------------------------:-------------------------:------------1木塊在木板上，不加砝碼（學(xué)生填寫）2木塊在木板上，加一個(gè)砝碼（學(xué)生填寫）3木塊在木板上，加兩個(gè)砝碼（學(xué)生填寫）4木塊（不加砝碼）在毛巾表面上（學(xué)生填寫）5木塊（不加砝碼）在玻璃板上（學(xué)生填寫）（五）分析與論證1.比較實(shí)驗(yàn)1、2、3的數(shù)據(jù)，在接觸面粗糙程度相同的情況下，隨著壓力的增大，滑動(dòng)摩擦力如何變化？2.比較實(shí)驗(yàn)1、4、5的數(shù)據(jù)，在壓力相同的情況下，接觸面越粗糙，滑動(dòng)摩擦力如何變化？接觸面越光滑呢？3.引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論：滑動(dòng)摩擦力的大小與壓力大小和接觸面的粗糙程度有關(guān)。在接觸面粗糙程度相同時(shí)，壓力越大，滑動(dòng)摩擦力越大；在壓力相同時(shí)，接觸面越粗糙，滑動(dòng)摩擦力越大。（六）交流與評(píng)估1.各小組匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，討論實(shí)驗(yàn)中遇到的問題及解決方法。2.反思實(shí)驗(yàn)過程中是否存在誤差，誤差可能來(lái)自哪些方面？（如：是否真正做到勻速拉動(dòng)？彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)時(shí)視線是否平視？）3.對(duì)于最初提出的其他猜想（如與速度、接觸面積的關(guān)系），可以簡(jiǎn)要討論如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究，或留作課后思考。七、實(shí)驗(yàn)結(jié)論滑動(dòng)摩擦力的大小與物體間的壓力大小和接觸面的粗糙程度有關(guān)。在接觸面粗糙程度一定時(shí)，壓力越大，滑動(dòng)摩擦力越大；在壓力一定時(shí)，接觸面越粗糙，滑動(dòng)摩擦力越大。八、注意事項(xiàng)1.彈簧測(cè)力計(jì)使用前必須調(diào)零，并檢查指針是否靈活。2.拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)時(shí)，要確保拉力方向與木塊運(yùn)動(dòng)方向一致，且在水平方向上。3.關(guān)鍵操作：必須使木塊在水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)才等于滑動(dòng)摩擦力的大小?？商嵝褜W(xué)生注意觀察木塊的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，或通過練習(xí)來(lái)掌握勻速拉動(dòng)的技巧。4.實(shí)驗(yàn)時(shí)，長(zhǎng)木板應(yīng)盡量固定，避免其發(fā)生移動(dòng)。5.讀數(shù)時(shí)，視線應(yīng)與彈簧測(cè)力計(jì)刻度盤垂直，以減小讀數(shù)誤差。6.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，整理好實(shí)驗(yàn)器材。九、教學(xué)反思與拓展（一）教學(xué)反思1.本實(shí)驗(yàn)通過學(xué)生自主探究，能有效激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)其實(shí)驗(yàn)操作能力和科學(xué)探究精神?？刂谱兞糠ǖ膽?yīng)用是本節(jié)課的核心，教師應(yīng)在學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)給予適當(dāng)引導(dǎo)。2.“勻速拉動(dòng)”是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵，也是學(xué)生操作的難點(diǎn)?？梢宰寣W(xué)生先進(jìn)行試操作，教師巡視指導(dǎo)，或采用小組內(nèi)互助的方式解決。3.數(shù)據(jù)記錄與分析環(huán)節(jié)，應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)思考，而不是簡(jiǎn)單告知結(jié)論。（二）拓展延伸1.如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究滑動(dòng)摩擦力與接觸面積大小的關(guān)系？（提示：將木塊平放、側(cè)放、豎放在同一粗糙表面上，保持壓力相同，測(cè)量滑動(dòng)摩擦力）。2.如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究滑動(dòng)摩擦力與物體運(yùn)動(dòng)速度的關(guān)系？（提示：在相同條件下，用不同的勻速速度拉動(dòng)木塊，測(cè)量滑動(dòng)摩擦力）。3.討論增大和減小摩擦的方法在生