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初中物理力学实验教学设计案例

一、实验在教材中的地位与作用

“探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”是初中物理力学部分的经典实验之一，隶属于“力与运动”的核心知识体系。它承接了力的概念、二力平衡等基础知识，为后续学习牛顿运动定律奠定了重要基础。通过本实验，学生不仅能深化对摩擦力概念的理解，更能亲身体验科学探究的完整过程，学习控制变量法这一重要的科学研究方法，培养观察、分析、归纳和合作能力。

二、教学目标

（一）知识与技能

1.了解滑动摩擦力的概念，知道其产生条件。

2.通过实验探究，得出影响滑动摩擦力大小的主要因素。

3.学习使用弹簧测力计测量滑动摩擦力的方法。

4.进一步理解和运用控制变量法研究物理问题。

（二）过程与方法

1.经历“提出问题—猜想与假设—设计实验—进行实验与收集证据—分析与论证—交流与评估”的科学探究过程。

2.在探究过程中，学习从生活现象中提炼物理问题，培养提出假设和设计验证方案的能力。

3.通过小组合作，提升观察、动手操作、数据记录与分析以及合作交流的能力。

（三）情感态度与价值观

1.通过探究活动，激发对物理现象的好奇心和求知欲，培养对物理学习的兴趣。

2.在实验中体验科学探究的艰辛与乐趣，培养实事求是的科学态度和严谨细致的实验习惯。

3.认识到物理知识来源于生活，应用于生活，体会科学探究对解决实际问题的指导意义。

三、教学重难点

（一）教学重点

1.探究滑动摩擦力大小与压力大小、接触面粗糙程度的关系。

2.控制变量法在本实验中的应用。

3.用弹簧测力计测量滑动摩擦力的原理和方法。

（二）教学难点

1.如何准确测量滑动摩擦力的大小（即如何保证物体做匀速直线运动，并正确读取弹簧测力计的示数）。

2.理解在探究一个因素时，必须控制其他因素不变的道理，并能在实验设计中具体体现。

四、实验器材

弹簧测力计、带挂钩的长方体木块（或小车）、长木板（表面平整）、毛巾、棉布、砝码（或其他重物）、砂纸（可选，用于改变木块表面粗糙程度）。

五、教学过程

（一）创设情境，引入新课（约5分钟）

教师活动：

1.演示或引导学生回忆生活中的摩擦现象：如推桌子前进时需要用力，停止用力桌子会慢慢停下；走路时脚与地面的摩擦；用橡皮擦去铅笔字迹等。

2.提问：“这些现象都与一种力有关，大家能说出是什么力吗？”（引导学生说出“摩擦力”）

3.进一步提问：“我们推桌子时，有时觉得轻松，有时觉得费劲；在冰面上行走容易滑倒，在水泥地上则不易。这些现象说明摩擦力的大小可能不一样。那么，滑动摩擦力的大小究竟与哪些因素有关呢？今天我们就通过实验来一探究竟。”（板书课题）

学生活动：

观察、思考，积极回答教师提问，初步感知摩擦力的存在及其差异。

设计意图：从生活实例入手，激发学生的学习兴趣和探究欲望，自然引入本节课的主题。

（二）提出问题，进行猜想（约8分钟）

教师活动：

1.引导学生明确研究对象：“我们今天主要研究物体在滑动过程中受到的摩擦力，即滑动摩擦力。”

2.鼓励学生结合生活经验，对“滑动摩擦力的大小可能与哪些因素有关？”提出自己的猜想。

*引导性问题：“推一个很重的箱子和推一个空箱子，哪个更费力？这说明摩擦力大小可能与什么有关？”

*“在光滑的地板上推箱子和在粗糙的水泥地上推同样的箱子，哪个更费力？这又说明摩擦力大小可能与什么有关？”

*“除了这些，大家还能想到其他可能的因素吗？”（如接触面积大小、物体运动速度等）

学生活动：

思考教师提出的问题，结合生活经验，大胆猜想。可能会提出：压力大小、接触面的粗糙程度、接触面积大小、物体运动速度等。

教师活动：

将学生提出的合理猜想简要记录在黑板上，引导学生对猜想进行梳理和归类，明确本节课重点探究的方向。例如：“同学们提出了很多有价值的猜想，今天我们先来重点探究滑动摩擦力的大小是否与‘压力大小’和‘接触面的粗糙程度’有关。至于其他猜想，我们可以在课后或后续学习中进一步探讨。”

设计意图：鼓励学生主动思考，培养提出问题和猜想假设的能力，明确探究方向。

（三）设计实验，制定方案（约10分钟）

教师活动：

1.提出核心问题：“我们如何验证滑动摩擦力的大小与压力大小、接触面粗糙程度有关呢？”引导学生思考：“如果一个物理量可能与多个因素有关，我们通常采用什么方法来研究？”（引导学生回忆并说出“控制变量法”）

2.引导设计实验：

*问题1：“我们用什么工具来测量滑动摩擦力的大小呢？”（弹簧测力计）

*问题2：“如何用弹簧测力计测出木块在木板上滑动时受到的摩擦力？”引导学生思考：根据二力平衡知识，当木块在水平方向上做匀速直线运动时，拉力与摩擦力是一对平衡力，大小相等。因此，用弹簧测力计水平