初中科学七年级（下）微素养·专题突破二：摩擦力深度建构教案（浙教版）

初中科学七年级（下）微素养·专题突破二：摩擦力深度建构教案（浙教版）

一、教学内容分析

【基础】本节内容隶属于浙教版七年级下册科学第二章“运动和力”，是在学习了力的作用效果、重力、弹力之后，对另一种重要且较为复杂的力的深入探究。摩擦力是一个与学生生活经验紧密相连但又极易产生认知冲突的概念。它不仅是对二力平衡知识的直接应用，更是后续学习压强、功、简单机械以及高中物理动力学的基础，在整个力学体系中具有承上启下的关键地位。本专题突破旨在将教材中分散的摩擦力知识点进行整合与深化，从“是什么”、“怎么测”、“有何影响”到“如何应用”，构建系统化的知识结构。

二、学情分析

【重要】七年级学生处于形象思维向抽象逻辑思维过渡的阶段。他们对摩擦力有丰富的感性认识，如走路打滑、难以推动重物等，但这些认识往往是片面的、模糊的，甚至存在错误的前概念，例如“摩擦力总是阻碍物体运动的”、“摩擦力大小只与重量有关”、“光滑的表面上就没有摩擦力”等。学生已掌握了力的示意图画法和弹簧测力计的使用，但“控制变量法”在探究实验中的严谨应用以及“二力平衡”条件在测量摩擦力时的逻辑转化，仍是需要着力突破的思维障碍。此外，对于“相对运动趋势”这一静摩擦力核心的理解，是学生认知上的一个【难点】。

三、核心素养导向的教学目标

1.物理观念：通过实例分析，理解摩擦力是发生在接触面上的、阻碍相对运动或相对运动趋势的力。建立滑动摩擦力和静摩擦力的概念，明确两种摩擦的区别与联系。

2.科学思维：运用模型化和理想化方法，分析摩擦力的三要素。通过实验数据的归纳，得出影响滑动摩擦力大小的因素，体会“控制变量法”和“转换法”在科学研究中的应用。能对生活中的摩擦现象进行科学的解释和判断。【非常重要】

3.科学探究：经历探究“影响滑动摩擦力大小因素”的全过程，包括提出问题、猜想假设、设计实验方案、进行实验与收集证据、分析论证、评估交流。在实验方案设计环节，重点研讨“如何测量摩擦力”这一核心问题，改进传统实验方案，培养创新意识和批判性思维。

4.科学态度与责任：通过了解生活中增大和减小摩擦力的实例，认识科学技术对社会发展的影响，形成用科学知识服务于生活的意识。培养严谨求实、乐于探究的科学态度。

四、教学重难点

1.【重点】：摩擦力的概念及方向判断；探究影响滑动摩擦力大小的因素；知道增大和减小摩擦力的方法。

2.【难点】：静摩擦力方向的判断（特别是对“相对运动趋势”的理解）；理解“测量摩擦力时，弹簧测力计示数等于摩擦力大小”的前提条件是“水平匀速拉动”；设计实验探究摩擦力与接触面积、速度是否有关。

五、教学准备

教师：多媒体课件（包含各种摩擦现象的动图、视频）、弹簧测力计（多个，示数稳定）、木块（各面粗糙程度不同）、砝码（多个）、长木板、毛巾、棉布、玻璃板、气球、两本书（页页交叉叠放）、毛刷、实物展台、改进版实验装置（拉力传感器或弹簧测力计固定，拉动下方木板）。

学生：分组实验器材（每组装备与教师准备基本相同）、活动记录单。

六、教学实施过程（核心环节）

（一）新课导入：创设情境，引发认知冲突

1.趣味活动：拔书比赛。请两位力气较大的学生上台，尝试将两本页面一页一页相互交叉叠在一起的书沿水平方向拉开。【热点】学生费尽力气也难以拉开，甚至书被提起而页面不散，引发全场惊叹和好奇。

2.设疑引入：是什么力量让这两本书“难舍难分”？是有一只无形的手在抓住它们吗？这个“幕后黑手”就是我们今天要深度突破的——摩擦力。（板书优化后的课题：微素养·专题突破二：摩擦力深度建构）

3.生活感知：引导学生用手掌在桌面上向前推压，感受桌面对手掌的阻碍；用手握住水杯，感受手对水杯的“握力”其实是为了克服什么力？让学生初步感知摩擦力的存在。

（二）概念深度建构：摩擦力的产生与方向辨析【核心概念】

1.摩擦力的“前世今生”：基于学生的生活感知，引导他们尝试给摩擦力下定义。教师归纳总结，得出初步概念：两个互相接触的物体，当它们发生相对运动或具有相对运动趋势时，就会在接触面上产生一种阻碍相对运动或相对运动趋势的力，这就是摩擦力。

2.产生条件的三要素辨析（小组讨论）：【重要】

（1）两物体接触并挤压（有压力）：举例：黑板擦静止在光滑竖直玻璃上，会掉下来，说明有压力才有摩擦。

（2）接触面粗糙：举例：冰面与水泥路面的对比。

（3）有相对运动或相对运动趋势：这是静摩擦力产生的关键，也是难点。

3.难点突破：摩擦力方向——打破“摩擦力是阻力”的迷思【难点突破】

（1）毛刷实验直观展示：将毛刷的刷毛朝下放在木板上，拉动木板，观察刷毛的弯曲方向。刷毛弯曲的方向即为刷毛底部所受摩擦力的方向。通过改变木板的运动方向，让学生直观看到摩擦力方向总是与相对运动方向相反。

（2）辨析“相对运动”与“运动”：以传送带为例，分析物体被匀速送上的过程。物体相对于地面是向上运动的，但它相对于传送带是静止的且有向下滑的趋势，因此它受到的静摩擦力方向是向上的（与运动方向相同！），正是这个摩擦力成为了物体向上运动的动力。

（3）教师精讲：摩擦力的方向不是与“物体的运动方向”相反，而是与“物体相对接触面的运动方向（或趋势方向）”相反。这是判断摩擦力方向的金标准。【高频考点】

（4）案例分析（师生互动）：

a.人走路时，脚相对于地面向后蹬，脚有向后运动的趋势，地面给脚一个向前的摩擦力，这个力是人前进的动力。

b.转动的车轮在地面上滚动，与地面接触的部分相对于地面有向后运动的趋势，地面对车轮的摩擦力向前，驱动汽车前进。

c.静止在斜坡上的物体，它有向下滑的趋势，所以摩擦力沿斜面向上，阻碍其下滑。

（三）科学探究：测量摩擦力与影响因素探究【非常重要】

1.测量原理的思维转换（转换法）：

（1）提出问题：如何测量出滑动摩擦力的大小？我们手头只有弹簧测力计，它只能测量拉力。

（2）引导回顾：二力平衡的条件是什么？

（3）设计思维链：如果让一个物体在水平面上做匀速直线运动，那么在水平方向上，拉力和摩擦力就是一对平衡力。根据二力平衡，此时弹簧测力计的示数（拉力）就等于滑动摩擦力的大小。

（4）【重要条件】强调：必须满足“水平方向”和“匀速直线运动”两个条件。

2.传统实验方案的质疑与改进（批判性思维）：【创新点】

（1）实际操作：让学生尝试用手拉动木块做匀速直线运动，并同时读数。学生很快发现，手很难控制木块一直做匀速运动，弹簧测力计的示数也在不断晃动，很难准确读数。

（2）引发思考：这个方案有什么弊端？（难以控制匀速、不易读数）

（3）方案优化（教师引导下的头脑风暴）：我们能不能让弹簧测力计不动，而让木板运动？演示改进版实验：将弹簧测力计一端固定，另一端钩住木块，木块放在木板上。然后拉动木板，无论木板是否匀速，只要木块相对地面静止，木块就处于平衡状态，此时弹簧测力计的示数就等于滑动摩擦力。而且，由于弹簧测力计静止，读数非常稳定准确。这一改进体现了物理智慧，将“难控”变为“可控”。【非常重要】

3.探究影响滑动摩擦力大小的因素（控制变量法）：

（1）猜想与假设：引导学生根据生活经验猜想（推箱子，箱子越重越难推；地面越粗糙越难推；推不动时，好像有个力在对抗）。

（2）确定变量：压力大小、接触面粗糙程度、接触面积大小、运动速度等。

（3）分组实验（采用改进后的实验方案）：

a.探究压力大小对摩擦力的影响：在木块上逐个增加砝码，改变木块对木板的压力，保持接触面粗糙程度不变，测量摩擦力。记录数据，分析得出：接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大。

b.探究接触面粗糙程度对摩擦力的影响：保持压力不变（木块上砝码数不变），分别在木板、毛巾、棉布表面上拉动，测量摩擦力。记录数据，分析得出：压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。

c.【拓展探究】探究接触面积大小对摩擦力的影响：将木块分别平放、侧放、竖放（保证压力不变，接触面粗糙程度不变），测量摩擦力。观察数据，得出结论：滑动摩擦力大小与接触面积无关。

d.【拓展探究】探究运动速度对摩擦力的影响：用不同速度拉动木板（在弹簧测力计稳定读数的情况下），观察示数变化。得出结论：滑动摩擦力大小与相对运动速度无关。

（4）实验结论归纳总结：【高频考点】

滑动摩擦力的大小跟接触面所受的压力有关，接触面受到的压力越大，滑动摩擦力越大；滑动摩擦力的大小还跟接触面的粗糙程度有关，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。滑动摩擦力的大小与接触面积大小、相对运动速度无关。

（5）公式引入（适度拓展）：对于高中阶段将深入学习的滑动摩擦力计算公式f=μN，在这里可以让学生初步感知，μ就是反映接触面粗糙程度的“动摩擦因数”，N是压力。使学生对摩擦力大小的决定因素理解得更深刻。

（四）静摩擦力的深度剖析【难点】与【热点】

1.静摩擦力的“隐形的力”：

（1）体验活动：用手推桌子，但没推动。分析桌子受力：水平方向受到推力，但桌子静止，说明一定有一个力与推力平衡，这个力就是桌子与地面之间的静摩擦力。

（2）定义深化：两个相互接触的物体，有相对运动趋势时，在接触面上产生的一种阻碍相对运动趋势的力，叫做静摩擦力。

2.静摩擦力的“善变”特点——大小可变：

（1）演示实验：用弹簧测力计水平拉静止在桌面上的木块，拉力逐渐增大，但木块仍静止。引导学生观察弹簧测力计示数在增大，说明静摩擦力大小在随着拉力增大而增大，且始终等于拉力。

（2）引出“最大静摩擦力”：继续增大拉力，当木块恰好要滑动但还未滑动的瞬间，弹簧测力计的示数达到一个最大值，这个最大值叫做最大静摩擦力。它比滑动摩擦力要稍大一些。

3.静摩擦力的方向判断：

（1）结合前面传送带、人走路的例子，再次强调“趋势相反”的判断方法。

（2）假设光滑法：假设接触面突然变得绝对光滑，此时物体将要向哪个方向运动，那么静摩擦力的方向就与这个方向相反。这是一种非常有效的判断方法。

4.静摩擦力与滑动摩擦力的辨析：完成表格对比（存在于教师讲解和学生笔记中），从定义、产生条件、大小、方向等方面进行区分。

（五）摩擦力的“功过是非”与智慧应用

1.生活中的摩擦：

（1）小组竞赛：让学生列举生活中利用摩擦力的例子和防止摩擦力的例子，看哪个小组列举得又多又准确。

（2）分类归纳：

a.增大有益摩擦的方法：【高频考点】增大压力（捏紧刹车、用力擦地）；使接触面变粗糙（鞋底花纹、轮胎花纹、浴室的防滑垫）。

b.减小有害摩擦的方法：【高频考点】减小压力（轻拿轻放）；使接触面变光滑（打磨、抛光）；变滑动为滚动（滚珠轴承、轮子）；使接触面分离（加润滑油、磁悬浮列车、气垫船）。

2.解释引入环节的“拔书之谜”：两本书页交叉叠放，每页纸之间都存在着微小的压力，因此产生了巨大的静摩擦力，当所有页面的静摩擦力叠加在一起时，就变得巨大无比，难以拉开。

（六）课堂总结与思维导图构建

1.学生活动：请学生用一句话总结今天最深刻的收获，或者提出一个仍然存在的疑问。

2.师生共同构建本专题的思维导图（板书核心框架）：

（1）摩擦力的产生条件（三要素）

（2）摩擦力的种类（静摩擦、滑动摩擦）及方向判断（核心：阻碍相对运动/趋势）

（3）滑动摩擦力大小的测量原理（二力平衡）与影响因素（压力、粗糙程度；无关：面积、速度）

（4）静摩擦力的大小范围（0~最大静摩擦力）

（5）摩擦力的应用（增大、减小摩擦的方法）

七、板书设计（纲要）

左侧：摩擦力概念区

定义：两接触面阻碍相对运动/趋势的力

产生条件：接触、挤压、粗糙、有相对运动/趋势

方向：与相对运动（趋势）方向相反

分类：静摩擦、滑动摩擦

中间：滑动摩擦力探究区

测量：二力平衡（匀速水平拉动/改进版固定测力计拉板）

影响因素：

f滑与压力成正比（粗糙程度一定）

f滑与粗糙程度有关（压力一定）

f滑与接触面积、速度无关（无关因素）

公式（拓展）：f=μ