初中科学实验教学设计案例

初中科学“探究滑动摩擦力大小的影响因素”实验教学设计案例一、实验教学背景与意义滑动摩擦力是力学领域的核心概念，广泛存在于日常生活（如行走时鞋底与地面的摩擦、汽车刹车的制动过程）与工程实践（如机械传动的摩擦损耗、防滑材料的设计）中。通过探究滑动摩擦力的影响因素，学生既能深化对“力与运动”关系的理解，又能掌握控制变量法这一科学探究的核心方法，逐步形成“从生活现象提炼科学问题、通过实验验证猜想”的实践能力，体会“科学源于生活、服务生活”的学科价值。二、实验教学目标（一）知识与技能目标1.理解滑动摩擦力的定义，能准确描述其与“压力大小”“接触面粗糙程度”的定量关系。2.掌握弹簧测力计的规范操作（匀速拉动、读数），能独立完成对比实验的设计与实施。（二）过程与方法目标1.通过“猜想—设计—实验—分析”的探究流程，提升科学探究能力（如变量控制、数据处理与推理）。2.学会基于实验证据归纳结论，初步形成“证据链支撑结论”的科学思维习惯。（三）情感态度与价值观目标1.体会团队协作在实验中的作用，养成严谨、实事求是的科学态度。2.感受科学知识与生活的紧密联系，激发对科学探究的兴趣与应用意识。三、实验教学重难点（一）教学重点1.设计并实施“探究滑动摩擦力影响因素”的对比实验，理解控制变量法的应用逻辑。2.基于实验数据归纳滑动摩擦力与压力、接触面粗糙程度的关系。（二）教学难点1.规范操作弹簧测力计（匀速直线拉动木块、稳定读数），减小实验误差。2.分析数据的合理性，排除偶然因素对结论的干扰（如拉动速度不均、接触面局部差异）。四、实验准备（一）器材准备每组配备：带挂钩的长方体木块（1个）、水平木板（1块）、粗糙毛巾（1块）、砝码（2个，质量相近）、弹簧测力计（量程0~5N，分度值0.2N）、实验记录单（附表格）。（二）分组安排采用4人小组合作模式，明确分工：操作员：负责水平匀速拉动木块、读取弹簧测力计示数；记录员：填写实验数据，整理现象描述；观察员：检查操作规范性（如拉动方向、速度稳定性）；汇报员：总结小组实验结论，参与班级交流。五、实验教学过程（一）情境导入，提出问题教师演示：用弹簧测力计水平拉动桌面上的木块（从静止到匀速运动），提问：“弹簧测力计的拉力与木块受到的摩擦力有什么关系？”（引导学生回忆“二力平衡”，得出“匀速直线运动时，拉力大小等于滑动摩擦力大小”的结论）。接着展示生活场景：“推装满书的箱子比推空箱子更费力”“在冰面走路易滑倒，但铺草垫后更稳”，追问：“滑动摩擦力的大小可能与什么因素有关？”激发学生基于生活经验提出猜想。（二）猜想假设，明确变量学生结合经验提出猜想：猜想1：滑动摩擦力大小与压力大小有关（压力越大，摩擦力越大）；猜想2：滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度有关（接触面越粗糙，摩擦力越大）。教师引导学生明确实验变量：自变量为“压力大小”“接触面粗糙程度”，因变量为“滑动摩擦力大小”；需控制其他因素（如木块运动速度、接触面积）不变（渗透“控制变量法”的核心逻辑）。（三）设计实验，制定方案小组讨论实验步骤，教师巡视指导，提炼共性方案：1.探究“压力对滑动摩擦力的影响”：保持接触面粗糙程度不变（使用水平木板），将木块平放在木板上，用弹簧测力计水平匀速拉动木块，记录拉力F₁（即滑动摩擦力f₁=F₁）。在木块上叠放1个砝码（增大压力），重复上述操作，记录拉力F₂（f₂=F₂）。2.探究“接触面粗糙程度对滑动摩擦力的影响”：保持压力不变（木块无砝码），将木板替换为粗糙毛巾（改变接触面粗糙程度），重复步骤1的操作，记录拉力F₃（f₃=F₃）。教师强调操作要点：必须“水平匀速”拉动木块（保证二力平衡，拉力等于摩擦力）；读数时视线与弹簧测力计刻度线垂直，减小视觉误差；同一条件下重复实验2~3次，取平均值减小偶然误差。（四）分组实验，收集数据小组按方案操作，记录数据（示例表格）：实验次数接触面压力（木块+砝码）弹簧测力计示数F/N（即f/N）---------------------------------------------------------------------1木板（光滑）木块2木板（光滑）木块+1个砝码3毛巾（粗糙）木块教师巡视，及时纠正操作不规范（如拉动速度不均、读数偏差），提醒小组关注“接触面是否平整”“砝码放置是否稳定”等细节。（五）分析论证，得出结论各小组汇报数据，教师投影典型数据（如下表），引导学生对比分析：小组实验1（木板+木块）实验2（木板+木块+砝码）实验3（毛巾+木块）-----------------------------------------------------------------------11.21.82.521.11.72.41.对比实验1、2（接触面相同，压力不同）：压力越大，滑动摩擦力越大（如小组1中，压力从“木块”到“木块+砝码”，摩擦力从1.2N增至1.8N）。2.对比实验1、3（压力相同，接触面不同）：接触面越粗糙，滑动摩擦力越大（如小组1中，接触面从“木板”到“毛巾”，摩擦力从1.2N增至2.5N）。最终结论：滑动摩擦力的大小与压力大小、接触面粗糙程度有关；压力越大、接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。（六）拓展应用，深化理解教师展示生活案例，引导学生用结论解释：鞋底的花纹、汽车轮胎的纹路（增大接触面粗糙程度，增大摩擦）；给机器加润滑油（减小接触面粗糙程度，减小摩擦）；自行车刹车时用力捏闸（增大压力，增大摩擦）。提问：“如何设计一个‘增大有益摩擦、减小有害摩擦’的生活小改进？”鼓励学生课后实践（如给抽屉滑轨贴防滑条、给生锈的锁芯涂铅笔屑）。六、教学反思与改进（一）教学亮点1.以生活情境导入，激发探究兴趣；通过“猜想—验证”的逻辑链，落实科学探究的核心要素。2.小组合作实验中明确分工，培养协作能力；控制变量法的渗透，为后续物理规律学习奠定方法基础。（二）改进方向1.实验误差控制：部分学生拉动木块时速度不均，导致弹簧测力计示数波动。可改进为用电动小车牵引木块（匀速运动更稳定），或使用“力传感器”实时显示拉力，提升数据准确性。2.思维深度拓展：可增加“接触面积是否影响摩擦力”的拓展实验（如将木块侧放、竖放重复实验），引导学生质疑“猜想的全面性”，进一步强化控制变量法的