对人教版物理教材“静摩擦力”的重构
对人教版物理教材“静摩擦力”的重构
摘要：针对教材中“静摩擦力”的内容存在着逻辑不足的问题，教师应该从高端备课的角度，优化教学流程，突显科学方法，重视实验探究，关注知识应用，提倡动手制作，对“静摩擦力”的内容进行符合物理教学规律、适合学生认知规律、适应高考试题特点、强化学生动手能力的构建.
关键词：静摩擦力；高端备课；实验探究
静摩擦力，是现实生活中最常见的力，也是高考试题中最常考的力. 用实验探究静摩擦力的规律，是物理教学的基
本思路，也是物理研究的常用方法. 笔者对人教版物理教材
中有关静摩擦力的内容，应用高端备课的视点进行重构，以期优化教学过程，提高教学效率.
一、教材分析
人民教育出版社2010年4月第3版物理必修1第三章
第3节为摩擦力，是本章教学重点，也是本章教学难点. 人
教版教师用书把本节内容课时设置为3节，静摩擦力应该为其中1节课时. 教材首先给出摩擦力的定义：两个相互接触
的物体，当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时，就会在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力，这种力叫做摩擦力.再用图1小孩推箱子的图片，引导学生去体验：
箱子没有推动，箱子与地面仍然保持相对静止，但箱子有相对地面运动的趋势，从而得出静摩擦力的概念：由于这时两个物体之间只有相对运动的趋势，而没有相对运动，所以这时的摩擦力叫做静摩擦力. 随后直接给出静摩擦力的方向：静摩擦力的方向总是沿着接触面，并且跟物体相对运动趋势的方向相反. 接着用二力平衡的知识，分析相对于地面静止的物体受到的静摩擦力随推力的增大而增大，并与推力的大小保持相等. 接着观察演示实验，如图2所示，用弹簧测力计拉木块，拉力逐渐增大，木块一直保持静止，当拉力大于某个值时，木块开始运动，认真观察会发现拉力突然变小，从而得到最大静摩擦力Fmax的概念，进而得到静摩擦力的范围0?F≤Fmax. 最后在“说一说”中，介绍了日常生活和生产中利用静摩擦力的实例.
通过以上分析，发现如下四个问题：（1）笔者查阅初中人教版教材，其中没有介绍“摩擦”“相对运动的趋势”“静摩擦力”这三个概念，而高中必修1中直接给出这三个概念，造成学生认知困难. （2）研究一个力，应该知道这个力的三要素，但教材只分析了静摩擦力的方向和大小，而没有指出静摩擦力的作用点. （3）分析静摩擦力的大小时，没有指出使用的方法――平衡法，不利于培养学生的迁移能力. （4）“说一说”中，只列举了有用的一面，没有列举有害的一面，缺乏辩证思维.
二、教材重构
由于教材存在上述问题，笔者从高端备课的视角进行重构.所谓“高端备课”，是以物理课程与教学论为指导，采用备课形式，研究既符合物理学内在逻辑，又符合物理教学规律，同时符合学生学习规律的教学设计，体现从物理知识传授到物理方法教育，再到物理思想形成的核心理念.
（一）重构思路
1.查阅初中教材关注知识衔接
笔者查阅了人教版初中“摩擦力”一节，初中教材并没有给出“相对运动趋势”的概念，而高中教材直接出现“相对运动趋势”，因此造成了学生认知困难，学生普遍反映静摩擦力方向难以判断. 很多高中教师没有去查阅初中教材，被高中教材的“同学们在初中已经知道”这句话所误导，从而在高中教学中没有向学生分析相对运动趋势，因此，判断静摩擦力的方向就变成了教学难点.
2.给出摩擦概念消除矛盾认识
在高一学生头脑中，普遍认为“摩擦”就是有“相对运动”.现在高中突然出现“静摩擦力”，其中“摩擦”是指有相对运动，而其中的“静”是指没有相对运动，显然出现逻辑矛盾！因此，高端备课先通过对比得出“摩擦”的概念，使学生更容易理解静摩擦力产生的条件以及静摩擦力的方向. 这样处理，符合物理教学逻辑，适应学生认知规律，降
低了教学难度，突破了教学难点.
3.实验探究规律培养科学素养
创设实验，探究静摩擦力的大小，发现静摩擦力存在最大值，称为最大静摩擦力.既然发现了最大静摩擦力，就要更进一步探究静摩擦力的大小与什么因素有关. 采用“控制变量法”，探究出最大静摩擦力随压力的增大而增大.通过实验探究，消除科学研究的神秘感，培养学生物理学的核心素养.
4.赏析高考试题关注知识应用
高中阶段，用物理知识解决高考试题，是知识应用主要的形式.分析高考试题特点，让学生灵活应用物理知识，是高中教学的现实需要，也是学生发展的实际需要. 高一学生不能一下提升到高考的难度，但可以引导学生关注高考物理试题的动向，例如后文所举的例子中，出现了有关向心力的知识，因为高一第一学期还没有学习到相关的知识，但让学生了解高考题包含的知识点，更有利于激发学生努力学习的兴趣.只有关注知识应用的物理高端备课，才会在一线教学中具有强大的生命力，才会受到一线教师的欢迎.
5.显化物理方法培养物理思维
高端备课用比较法，让学生分辨相对运动与相对运动趋势的含义，并总结出摩擦的概念，用体验法，让每一个学生去感知静摩擦力的存在，用观察法找到静摩擦力的作用点，用平衡法研究静摩擦力的方向和大小，用控制变量法得出最
大静摩擦力与压力的关系.只有指出使用的方法，才有利于模仿和迁移，从而使教学效果产生质的飞跃. 6.强化课
堂制作培养动手能力
很多教师的课堂是物理公式的天下，缺乏课堂制作设计，使学生的动手能力不断弱化.教师在教完物理知识后，应该创设一些小制作，引导学生用刚学的物理知识进行解释，不要让高中物理成为“无臂物理”，这与物理学的本质背道而驰. 优秀的物理教师，让学生在学习物理的过程中，“学中有玩，玩中促学”，玩使学习更轻松，玩使学习更深刻.
（二）教学环节
优化教学流程，突显科学方法，重视实验探究，关注知识应用，提倡动手制作，对“静摩擦力”进行符合物理教学规律、适合学生认知规律、适应高考试题特点、强化学生动手能力的构建.其教学流程如图3所示.
高端备课的教学流程更加注重教学逻辑的严谨性、认知规律的梯度性，有助于学生理解静摩擦力的规律，提升学生应用静摩擦力的能力.根据教学流程图，实施以下教学环节.
1.用比较法理解摩擦的概念
教师首先用图片展示三种现象，如图4所示. 图4a，物体B对物体A有压力，物体B相对于物体A有相对运动.图
4b，物体B对物体A有压力，B相对于A无相对运动.图4c，物体B对物体A有压力，物体B相对于物体A无相对运动. 图
4b与图4c的物体B都处于静止状态，但是，若物体A的上
表面光滑，则图4b的物体B还是静止，而图4c的物体B就会沿物体A斜向下滑动. 在物理学中，把图4c中的物体B的状态称为有相对运动趋势的状态；假设物体A的上表面光滑，物体B沿物体A斜向下滑动的方向称为相对运动趋势的方向；把有相对运动和有相对运动趋势的状态统称为摩擦.通过这
样的对比观察，学生弄清楚了相对运动趋势的方向，消除了头脑中对摩擦的狭义理解，为理解静摩擦力的概念、判断静摩擦力的方向理顺了思维通道，起到了分解教学难点、降低教学难度的作用.
2.体验法感知静摩擦力的存在
教师要求全班学生轻推自己的课桌，虽然手对课桌有推力，但课桌保持静止，让学生感受静摩擦力的存在. 设置课
堂“随手实验”，学生容易参与，体验真切，使课堂充满活力，让物理知识从书本走向生活.学生有了自身的体验，再去分析静摩擦力，感受就会更深刻，理解就会更容易，符合了学生的认知规律.
3.观察法找到静摩擦力的作用点
静摩擦力为接触力，没有接触就没有静摩擦力. 通过观
察手推课桌，静摩擦力的作用点产生在课桌和地面的接触部分. 作用点虽然容易理解，但教材没有指出作用点的位置，
这使静摩擦力知识体系缺乏完整性. 任何一个力都有三要素，
包括力的作用点、方向、大小，三个要素缺一不可，没有主次之分，研究力时都应该说清楚，切不可因为简单而不提及.
4.平衡法得到静摩擦力的方向和大小
课桌在水平面上受到手的推力和地面对课桌的静摩擦
力而保持静止，在水平面上处于平衡状态，根据二力平衡的规律，这两个力必须大小相等、方向相反，故可知静摩擦力的方向与推力的方向相反，即与相对运动趋势的方向相反，静摩擦力的大小等于推力的大小. 平衡法，是解决物理问题的常用方法，教师指出使用的方法，便于学生模仿和运用.
5.实验探究
通过实验探究，发现存在最大静摩擦力，只有拉力大于最大静摩擦力，物体才会开始滑动，开始运动瞬间，拉力会突然减小，即有滑动摩擦力略小于最大静摩擦力. 运用控制变量法，在图2的木块上加砝码，即只增大压力，而保持接触面的粗糙程度不变，会发现最大静摩擦力随压力的增大而增大. 实验探究是研究物理的重要手段，也是学习物理过程中必须养成的核心素养.
6.辩证思维
静摩擦力，本身没有好坏之分，但在生产和生活中，静摩擦力有时对人们有帮助，有时对人们有危害.教师在列举实例时，既要有利用静摩擦力的实例，也要有防止静摩擦力的实例. 让学生明白，任何事物都是一体两面，只有优点而没
有缺点的事物是不存在的.
7.知识应用
（2014年新课标Ⅰ卷第20题）如图5，两个质量均为m的小木块a和b（可视为质点）放在水平圆盘上，a与转轴OO′的距离为l，b与转轴的距离为2l.木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍，重力加速度大小为g，若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动，用ω表示圆盘转动的角速度. 下列说法正确的是（）
A. b一定比a先开始滑动
B. a、b所受的摩擦力始终相等
8.动手制作
教师提供一根筷子，一个纸杯，一杯大米，要求学生用筷子把纸杯提起来.完成后如图6所示，引导学生用学过的静摩擦力知识加以解释：筷子对与其接触的米粒有向上的静摩擦力，所以接触筷子的米粒没有滑下去；没有与筷子接触的米粒与米粒之间也有静摩擦力，所以整杯大米没有滑下去；与纸杯接触的大米对纸杯有向上的静摩擦力，所以纸杯没有滑下去，这样就实现了筷子提杯. 通过动手制作，让课堂方式更丰富，使课堂气氛更轻松，对静摩擦力的理解更深刻.。
【教案】摩擦力——静摩檫力+教学设计高一上学期物理人教版(2019)必修第一册
摩擦力——静摩擦力教学设计课标及教材分析一、课程标准1．课程标准要求认识摩擦力，知道静摩擦力现象；活动建议：调查生产生活中利用或尽量避免摩擦力的实例；2．课程标准解读课程标准的要求是“认识”摩擦力，借助于“通过实验”这一方法。
所以在学习静摩擦力的过程中，要充分通过实验让同学们感知静摩擦力的存在，并且能够列举生活中的静摩擦力现象。
同时布置课后作业“调查生产生活中利用或尽量避免摩擦力的实例”；二、教材分析《摩擦力》是教科版教材高中物理必修１第三章《相互作用》的一个重点，同时教材是在初中摩擦力知识基础上的加深和拓展。
教材从生活实例“推箱子”入手，引导学生发现生活中的静摩擦力，接着从实验的角度分析认识静摩擦力与最大静摩擦力大小的关系，整个过程清晰完整；学情分析通过初中物理学习，学生对静摩擦力的概念、方向和大小已经有了初步的认识，在实践中也能认识到摩擦力的利弊以及增大或减小摩擦力的方法。
但由于受到认知结构，能力水平的限制，对事物的认识还停留在表面上。
所以在教学过程中，应当循序渐进，从简单情景入手，慢慢过渡到理性的分析；教学重、难点教学重点：静摩擦力方向的判断及大小计算；教学难点：正确理解最大静摩擦力；教学目标1.通过观察小实验和生活中静摩擦力的实例，知道静摩擦力的现象，知道它的产生条件；2.通过假设法和二力平衡法，理解相对运动趋势，并会判断静摩擦力的方向和大小；3.通过实验，知道最大静摩擦力。
教学过程一、课前小实验：认识生活中的摩擦现象把两本书逐页交叉对插在一起后，会发现用很大的力都拉不开。
问：是什么力阻碍了课本被拉开？答：摩擦力然后列举生活中的摩擦现象，如手拿杯子喝水、推箱子未动、小朋友静止在滑梯上，认识静摩擦力现象。
二、新课教学:静摩擦力的方向及大小判断1.利用上述三种实例，假设接触面绝对光滑，物体会怎样运动。
分析物体的相对运动趋势和所受静摩擦力方向，总结静摩擦力的概念和方向；2.通过人推箱子未动这个实例，利用二力平衡，分析得出静摩擦力的大小与使物体产生相对运动趋势的外力有关。
人教版高中物理必修一《摩擦力》教案与反思
本节课采用多媒体进行授课，所以PPT需要我自己花点时间去大量的时间。由此我感到自己在这方面的技能还有待加强。
教学目标
根据新课程标准的要求、我对教材的理解以及学生的认知能力，我把本节课的教学目标确定为以下三个方面：
1.知识和技能目标
知道“运动方向”、“相对运动方向”和“相对运动趋势方向”这几个概念的联系与区别；知道静摩擦力和滑动摩擦力的产生条件，会判断它们的方向；知道静摩擦力的大小和最大静摩擦力，知道影响滑动摩擦力大小的因素，会应用公式f=µFN解决实际问题；知道最大静摩擦力略大于滑动摩擦力。
2、产生静摩擦力的条件；
3、静摩擦力的方向；
沿接触面与相对运动趋势方向相反
4、静摩擦力的大小。
二、滑动摩擦力
1、“运动方向”与“相对运动方向”的区别；
2、产生滑动摩擦力的条件；
3、滑动摩擦力的方向；
滑动摩擦力的方向总是沿着接触面，跟物体相对运动的方向相反
4、滑动摩擦力的大小。
滑动摩擦力的大小跟压力成正比，即
1.过程和方法目标
通过学生上讲台讲解，培养学生利用物理语言分析、思考、描述摩擦力概念和规律的能力；培养学生的语言表达能力；让每一个学生尽可能参与参与到教学活动中。
1.情感态度与价值观目标
这个目标是隐藏在知识背后最有价值的部分，认识摩擦力对于社会发展和人类生活的影响，树立将所学知识运用于解决实际问题的意识。
f＝μN
μ是比例常数，没有单位，叫动摩擦因数，μ的大小跟两接触物体的材料及接触面的情况（如粗糙程度有关）有关。
高一物理人教版必修一 3.3摩擦力教案
高一物理人教版必修一 3.3摩擦力教案摩擦力重/难点重点：1．静摩擦力的有无的判断以及静摩擦力方向的判断。
2．静摩擦力产生的条件及规律，正确理解最大静摩擦力的概念。
3．滑动摩擦力大小的计算以及方向的判断。
难点：1．静摩擦力有无的判断和静摩擦力方向的判断。
2．静摩擦力大小的简单计算。
重/难点分析重点分析：这些内容不可能在我们这一节课就能完全解释清楚，让学生全部了解，应该让学生先熟悉解决问题的基本方法，然后在以后的学习中逐步解决这些问题，因为摩擦力不止一次地将会出现在将来的学习中。
难点分析：摩擦力是物理教学中的难点，这节课突破难点的方法是利用我们身边随手可见的例子和简单的学生实验来进行的，一定要注意避免的是把知识点强加给学生，应该让学生自己去感受、去体会。
突破策略大家讨论归纳一下静摩擦力的特点。
一般静摩擦力的大小没有一个确定的值，类似上述情况，当物块不动处于平衡状态时，静摩擦力的大小随拉力大小的变化而变化，总是等于拉力的大小。
静摩擦力的方向，总是沿接触面切线方向，跟物体间相对滑动趋势方向相反。
静摩擦力增大到某数值后就不再增大了，这时静摩擦力达到最大值，叫做最大静摩擦力，用M f 表示。
最大静摩擦力的方向，也总是沿接触面切线方向，跟物体间相对运动趋势相反。
师：对于静摩擦力，我们还要讨论几个问题，首先考虑第一个问题：静摩擦力能不能发生在运动的物体之间?静摩擦力中的“静”应该是指的相互接触并且有相对运动趋势的物体之间的摩擦力，它应该是指的相对静止。
第二个问题是静摩擦力的大小如何确定?可以根据平衡条件来做。
例1. 用手握住一个油瓶(瓶始终处于竖直方向)。
下列说法正确的是()A ．瓶中油越多，手必须握得越紧B. 手握得越紧，油瓶受到的摩擦力越大 l 23C. 不管手握得有多紧，油瓶受到的摩擦力总是一定的D．以上说法都正确解析：手握住油瓶，油瓶不掉落下来，表明手对油瓶竖直向上的静摩擦力跟油瓶受到的重力平衡——静摩擦力的大小由瓶的重力(大小)决定；油瓶变重，它受到的静摩擦力必须随之增大，手握得紧一点，相应的最大静摩擦力值也就大一些，才能保障油瓶不会掉落下来；如果手握得不够紧，正压力不够大，最大静摩擦力小于油瓶的重力，油瓶就会掉下来。
最新人教版高中物理必修1第三章《摩擦力》教材梳理
庖丁巧解牛知识·巧学·升华一、静摩擦力1.静摩擦力的定义一个物体在另一个物体表面上有相对运动趋势而又保持相对静止时，所受到的另一个物体对它的阻碍作用，这种力叫静摩擦力。
2.静摩擦力的大小静摩擦力有一个最大的限度，即最大静摩擦力为F max。
静摩擦力的大小是个变量，范围0<F≤F max。
静摩擦力究竟为何值，由物体的相对运动状态和受力情况决定。
若物体处于平衡状态时，静摩擦力的大小等于使物体产生相对运动趋势的外力。
如课本P61演示实验中拉力变化示意图中OA段的情况。
图3-3-13.最大静摩擦力F max（1）F max略大于滑动摩擦力F（后面介绍），为方便起见，解题时如无特殊说明，可认为F max=F。
（2）F max的数值跟相互接触的两物体的材料、接触面的粗糙程度有关，跟正压力成正比，（注意：“成正比”仅对F max成立）。
但静摩擦力的数值与正压力的大小不成正比。
4.静摩擦力的方向其方向总是沿着接触面，并且跟物体相对运动的趋势的方向相反。
所以静摩擦力是一个变量。
5.产生的条件（1）两物体接触挤压；（2）物体间接触面不光滑；（3）两物体相对静止但存在相对运动趋势。
误区警示注意此处空半格受静摩擦力作用的物体是否一定静止？物体是否受到静摩擦力，与物体处于静止还是运动状态没有关系，关键是物体相对与其接触的物体是否静止。
比如，皮带传输机把货物运往高处，物体是运动的，但相对皮带没有滑动，受到的是静摩擦力。
其实，生活中很多运动的物体都受到静摩擦力的作用，如一个人端着一杯水走路，杯子受到手的摩擦力；人走路时受地面的摩擦力；站在启动的火车上，人受到车厢底板的摩擦力。
当然，也有很多物体受静摩擦力的作用而保持静止，如斜面上静止不动的物体。
6.如何判断静摩擦力的方向静摩擦力的方向沿着两物体接触面的切线，与相对运动趋势相反，而相对运动趋势的方向又难以判断，这就使静摩擦力方向的判断成为一个难点。
判断静摩擦力的方向常采用下列方法：（1）用假设法判断静摩擦力的方向。
对人教版教材中几个物理规律的重构建议
对人教版教材中几个物理规律的重构建议一、问题的提出在高中物理新课程标准中，把科学探究和科学内容放到同等重要的地位，明确提出让学生“经历科学探究过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法研究物理问题”. 基于这一理念，人教版教材突出了规律的建立过程. 但在教学中发现，由演绎方法建立起的部分物理规律之中，存在着以特殊模型为前提演绎得出一般物理规律的现象；而对于由实验归纳方法建立起的部分物理规律之中，教材往往直接指出如何进行归纳，而没有充分体现过程与方法.二、对几个物理规律的重构建议在人教版教材中，《动能定理》《焦耳定律》《闭合电路欧姆定律》三个物理规律都是以特殊模型为演绎起点、通过理论演绎建立起的一般规律，而演绎方法的规则是由一般到特殊，故教材的呈现方式隐含着逻辑问题；《楞次定律》是通过实验归纳方法建立起来的，但在对实验现象进行归纳时，没有充分运用科学方法引导学生进行探究，而是直接提示学生通过“中介”——“感应电流的磁场”来进行归纳. 有鉴于此，建议对它们的呈现方式进行重构.1. 对动能定理的重构建议（1）教材分析动能定理是通过理论演绎的途径建立起来的，具体过程如下：由牛顿第二定律F＝ma=m及功的定义dW=F?dx得F?dx=m?dx=mv?dv，将上式积分有W=mv22-mv21.教材据图1所示的物理模型，运用牛顿第二定律F＝ma与运动学公式v22-v21=2ax进行理论演绎，得出W=mv22-mv21，并直接指出此式即为动能定理，纵观上面的推理过程，其逻辑关系实质如图2所示.上述演绎推理的大前提是牛顿第二定律，小前提是物体做匀变速直线运动，那么，由此演绎得出的W=mv22-mv21的适用条件自然是与小前提相同的，因此，我们不能将其称之为动能定理. 尽管教材此后也就物体受多个力作用及曲线运动情况作了说明或提示，但仍然不是对动能定理真正意义上的建构，故有必要对其呈现方式进行重构.（2）重构方案由于学生知识结构的限制，在高中阶段不可能运用理论演绎的方法建立起动能定理，为此，建议根据分类方法，分别就直线运动与曲线运动两类情况设计的递进性问题链，变理论演绎为演绎与归纳相结合，引导学生在问题解决中“发现”动能定理.类型一：直线运动问题1在图1所示的水平面上，如果物体与水平面间有摩擦力作用，物体的动能变化量与什么功相对应？通过对此问题的探究，把W=mv22-mv21的适用范围推广至多力做功情况，此时的W为合外力所做的功，同时能使学生产生问题意识，即：这一结论是否具有普遍性？是否适用变力、曲线运动情况？从而生成新的问题.问题2如图3所示，物体在粗糙的水平面运动，在l1、l2段分别受到水平力F1、F2作用，则物体在整个过程中的动能变化量与什么功相对应？通过对它的探究，引导学生建构起多过程问题中功和动能变化量的关系，并把单过程中的合外力功W扩展至各过程中功的代数和，从而加深了对功W的理解.问题3如果物体在粗糙的水平面上运动时，受到的水平作用力F是变化的，则物体的动能变化量又与什么功相对应？这是由问题2衍生出的直线运动中更为一般的问题，通过问题2的启发，学生能运用微元法进行演绎推理，并得出W=mv22-mv21.在上面三个问题中，对应的物理模型都是在水平面上的运动物体，对于其他类型的直线运动，学生也容易得出W=mv22-mv21的结论，从而通过问题解决建构起直线运动中功与动能变化量间的关系，那么此结论对于曲线运动是否成立？如果成立，我们就发现了一条新的物理规律，由此生成类型二的问题.类型二：曲线运动问题4从高为H处将一物体以一速度v0沿水平方向抛出，重力对物体所做的功与物体的动能变化量之间存在什么关系？以此问题为支架，让学生进一步体会物理科学方法在探究过程中的作用，实践表明，学生对此问题能从两个角度进行探究，一是运用“猜想—检验”模式，先提出假说“重力对物体做的功等于物体动能的变化量”，然后运用平抛运动知识进行检验；二是运用微元方法，化曲为直，进行演绎推理. 同时，也使学生意识到要建立一个新的物理规律，还需要对一般的曲线运动进行分析，从而衍生出问题5.问题5如果物体做曲线运动，且受到变力作用，则物体的动能变化量又与什么功相对应？对此，学生运用类比方法得出W=mv22-mv21.在对以上两类问题探究的基础上，引导学生进行理论归纳，进而在问题解决中建构起具有普遍意义的动能定理.2. 对焦耳定律的重构建议（1）教材分析在物理学史上，焦耳定律是由焦耳通过实验归纳方法得出的. 而在新教材中，没有重现物理学史，而是以电流通过纯电阻元件为前提，通过理论演绎方法对其进行重构，具体的逻辑关系如图4.显然，上面推理过程的大前提是普遍适用的电功公式W=IUt，小前提是电流通过纯电阻元件，因而得到的结论Q=I2Rt也只适用于纯电阻元件，而由实验归纳方法建立起来的焦耳定律是适用于任何电路元件的，故需要对其呈现方式进行重构.（2）重构方案尽管运用理论演绎方法在建立焦耳定律时面临逻辑问题，但在课堂教学中，完全重现焦耳的实验归纳方法也是不可取的，因为在运用实验归纳方法时，要面临诸如实验类型、精度等一系列问题. 为此，建议运用理想实验与真实实验相结合方法来建构焦耳定律，具体内容如下.①通过定性分析，得出影响焦耳热的物理量有R、I、t②理想实验的设计及其思维操作设阻值为R0的用电器通以电流I0，在时间t0内产生的焦耳热为Q0，依据等效思想，运用控制变量法来探究其他情况下产生的焦耳热与Q0的关系，进而建构起Q与R、I、t的大致关系.问题1在电流、电阻不变的情况下，探究焦耳热Q与时间t的关系.理想实验：如图5，在电流I0、电阻R0不变情况下，在两个时间t0内产生的热量Q之和即为2t0时间内产生的热量Q1，故有Q1＝2Q0，由此可见，Q∝t.在上面设计的理想实验中，为探究焦耳热Q与时间t的关系，运用了倍增方法和控制变量法，把待探究的时间设计为t0的整数倍，便于学生发现焦耳热Q 与时间t的关系，下面两个理想实验的设计思想与此相同.问题2在电流I0及时间t0一定的情况下，探究产生的焦耳热Q与电阻R 的关系.理想实验：如图6所示，在电流I0及时间t0一定的情况下，电阻为2R0产生的焦耳热与两个阻值为R0的电阻串联后在时间t0产生的焦耳热等效，也即Q2=2Q0，故有Q∝R.问题3在电阻R0及时间t0一定的情况下，探究产生的焦耳热Q与电流I 的关系.在运用理想实验得出Q与R、t的关系后，要探究Q与I的关系，可用倍增方法构造出电流为I0的情况，以便借助上面的结论进行思维操作.理想实验：在电阻R0及时间t0一定情况下，通以2I0的电流时产生的热量为Q3，根据等效思想，其产生的热量等效为阻值为2R0的两电阻并联后产生的焦耳热之和，见图7. 由问题2知Q′3＝2Q0，而Q3与Q′3的关系为Q3＝2Q′3，也即有Q3＝2Q′3＝4Q0，故有Q∝I2.③焦耳定律的建构在对上面的理想实验的思维操作基础上，再运用综合方法，可建构起焦耳热Q与I、R及时间t的关系为Q＝kI2Rt，其中常数k可由实验确定，从而运用理想实验等科学方法建立起焦耳定律.3. 对闭合电路欧姆定律的重构建议（1）教材分析教材的编写思想是通过理论演绎把能量守恒定律与闭合电路欧姆定律联系起来，充分体现功和能的概念在物理学中的重要性，同时又能帮助学生形成完整的认知结构. 基于这一思想，教材以纯电阻电路为前提，运用能量守恒定律建立起闭合电路欧姆定律，其逻辑关系如图8所示.从上面逻辑关系可以看出，理论演绎的小前提是纯电阻电路，大前提是能量守恒定律，因而导出的E＝IR+Ir及I=也只适用于纯电阻电路，但是教材紧接着又由只适用纯电阻电路的E＝IR+Ir推出适用于一般电路的E=U外+U内，这就产生了逻辑问题. 因此有必要对其呈现方式进行重构.（2）重构方案在运用能量守恒定律进行理论演绎时，应该遵循理论演绎的规则，即从一般情况出发，导出相应的规律，然后再运用理论演绎得出纯电阻电路中的闭合电路欧姆定律，具体方式如下.对于图9所示的电路，电源电动势为E，内阻为r，方框内元件性质未知，电路中的电流为I，路端电压为U. ①在时间t内，外电路中消耗的电能E外为多少？②在时间t内，内电路中电能转化成内能E内多少？③在时间t内，电源中非静电力做的功W为多少？④根据能量守恒定律，W与E外、E内的关系是什么？对于上面四个问题，学生依据有关功和能的概念及能量守恒定律得到IEt=IUt+I2rt，对其整理后得到E＝U+Ir，其中，Ir是电源的内电压，故此式也可写成E＝U外+U内，这两个关系式即为一般意义上的欧姆定律，它适用于一切电路.对于纯电阻电路有U＝IR，则有I＝. 这是纯电阻电路中的闭合电路欧姆定律.4. 对楞次定律的重构建议（1）教材分析本节教材的编写是以问题与问题解决为纽带，引导学生从发现问题→分析问题→解决问题等步骤去掌握知识，意在突出科学探究，着眼于学生探究能力的提高，其教学流程如下：其中重温的实验如图10所示，而且运用草图记录相关信息，以便归纳出楞次定律.在运用图10所示的实验进行归纳时，面临一个关键问题，就是如何从众多的物理现象及实验因素中寻找归纳的方向，对此，教材直接提出：“是否可以通过一个‘中介’——‘感应电流的磁场’来表述这一关系”，以此引导学生归纳出楞次定律. 但问题的关键是，我们是怎么想到从原磁场方向与感应电流的磁场方向的关系进行归纳的？（2）重构方案根据分类方法，影响感应电流方向的因素有如下三类：一类是外部因素（磁场强弱、磁场方向、磁铁运动方向、磁通量变化等）；第二类是自身因素（线圈粗细、线圈的绕制方式等）；最后是自身与外部相互联系的方式. 在探究感应电流方向与哪些因素有关时，需要围绕这三类因素设计一些针对性的问题，让学生在问题解决中，提出猜想，设计实验，修正猜想，最终“发现” 楞次定律，具体方案如下.①探究感应电流方向与外界因素之间的关系问题1感应电流方向与磁场变化快慢有无关系？设计实验验证你的猜想.问题2感应电流方向与磁感应强度大小有无关系？设计实验验证你的猜想.问题3分析图10甲和图11所示的实验现象，说明影响感应电流方向的外界因素有哪些.设置问题3的目的是引导学生对两类电磁感应问题的共同的外部特性进行归纳，总结出影响感应电流方向的外部因素是磁场方向和磁通量的变化，从而为进一步探究奠定基础.②探究感应电流方向与自身因素之间的关系为了探究感应电流方向与自身因素的关系，可设置以下两个问题.问题4试猜测感应电流方向与线圈的粗细、匝数是否有关，设计实验验证你的猜想.问题5感应电流方向与线圈的绕行方向是否有关？设计实验验证你的猜想，并把实验信息记录在草图上.通过问题5，引导学生提出猜想，并通过控制变量法，在保证磁场方向和磁通量变化方式相同的情况下，设计出图12所示的实验对猜想进行检验，进而研究感应电流方向与绕行方向的关系.根据实验所记录的信息发现，在线圈的绕行方式变化时，回路中的感应电流方向也随之变化，但是线圈中的电流绕行方向是不变的，此时引导学生探究在线圈的绕行方式变化时，什么因素是不变的？实践表明，按此方法重构后，学生能寻找到以“感应电流的磁场方向”为中介进行归纳，于是衍生出问题6.③探究感应电流方向与内外关联方式之间的关系问题6磁场方向和磁通量的变化与感应电流方向间存在着什么关系？通过对外部因素及自身因素的探究，学生把归纳的方向集中在外加磁场方向与感应电流的磁场方向的关系上，从而归纳出“增反减同”这一规律、对于这一规律的进一步探究，能得出感应电流产生的磁场方向与磁通量的关系，从而归纳出楞次定律的一般表述方式.。
在课堂教学中培养学生物理学科核心素养——对《摩擦力》教学设计的几点思考
在课堂教学中培养学生物理学科核心素养——对《摩擦力》教学设计的几点思考《摩擦力》是人教版高中物理必修一第三章第二节内容，该节知识是本章教学的重点，同时也是教学的难点。
摩擦力问题具有复杂性，且在具体问题中又表现出“动中有静，静中有动”，尤其是静摩擦，在许多情形下似乎又是“若有若无，方向不定”。
因此，这节课应当设计成一节科学探究课，让学生充分去理解和体验知识的形成、发展过程，使学生在实践中体验实践得出真知的重要性，形成运用科学思维方法和探究方法去解决问题的学科核心素养。
摩擦力是力学中的三大性质力之一，可以说融入了高中物理教学的每个角落，摩擦力教学的效果直接影响着学生今后学习物理的兴趣与成效，《摩擦力》这节课属于典型的科学探究课，摩擦力这个概念，学生从生活经验中已有所了解，初中的时候也曾经学过，但这个概念还存在一定的抽象性。
学生在概念的理解上存在一定的难度。
故教师对摩擦力的教学设计一定要斟酌再斟酌。
针对本节课，笔者的教学设计是基于下面一些考虑的。
摩擦力在生活中很常见，学生有着丰富的感性素材，但摩擦力的生活经验也给摩擦力的教学带来了一定的反作用，所以要让学生正确认识摩擦力，需让他们经历自主探究的过程，通过“提出问题”“猜想”“设计实验”“实验验证”“得出结论”等步骤，并结合生活中的现象进行分析探讨，使之达到以下几个目的。
（1）激发学习兴趣在课堂教学中采用边实验边教学的方法，使学生在教学提纲和教师的引导下，自觉开展带有研究性的学习活动,这样做既能引起学生的好奇心，激起学生的求知欲，又能把形象思维与逻辑思维结合起来，帮助学生由具体形象思维顺利向抽象逻辑思维发展。
（2）贯彻启发原则，培养学习动机课堂教学就是要引导学生自觉地向更高层次的知识攀登。
教学中要注意贯彻启发性原则，具体可通过设疑、激疑、点拨、引导、拓展等手段促使学生层层深入地学习。
由浅入深，多设计“台阶式”的系列问题，调动每位学生的思维，激发他们的求知欲，培养学习动机。
2024年人教版初中物理《摩擦力》精彩教案、教学设计
2024年人教版初中物理《摩擦力》精彩教案、教学设计一、教学内容本节课选自2024年人教版初中物理教材，对应章节为第五章第三节《摩擦力》。
详细内容包括：摩擦力的定义、摩擦力产生的条件、摩擦力的大小与方向、影响摩擦力大小的因素以及摩擦力的应用。
二、教学目标1. 知识与技能：使学生理解摩擦力的概念，掌握摩擦力产生的条件，了解摩擦力的大小与方向，以及影响摩擦力大小的因素。
2. 过程与方法：培养学生运用控制变量法进行实验探究的能力，提高学生解决实际问题的能力。
3. 情感态度与价值观：激发学生对物理现象的好奇心，培养学生珍惜和合理利用资源的态度。
三、教学难点与重点重点：摩擦力的概念、摩擦力产生的条件、摩擦力的大小与方向。
难点：摩擦力大小与方向的理解，以及影响摩擦力大小的因素。
四、教具与学具准备1. 教具：摩擦力演示器、斜面、滑块、弹簧测力计、砝码等。
2. 学具：每组一套摩擦力实验器材（斜面、滑块、弹簧测力计、砝码），实验记录表格。
五、教学过程1. 实践情景引入：通过演示摩擦力实验（如：摩擦力演示器），引导学生观察现象，提出问题，激发学生兴趣。
2. 知识讲解：讲解摩擦力的概念、产生条件、大小与方向，引导学生理解摩擦力在日常生活中的应用。
3. 例题讲解：分析摩擦力大小与方向的实际例子，让学生掌握摩擦力的计算方法。
4. 随堂练习：设计有关摩擦力大小与方向的选择题、计算题，检验学生对知识点的掌握程度。
5. 实验探究：分组进行摩擦力实验，让学生通过实验探究影响摩擦力大小的因素。
六、板书设计1. 板书摩擦力2. 板书内容：（1）摩擦力的定义（2）摩擦力产生的条件（3）摩擦力的大小与方向（4）影响摩擦力大小的因素七、作业设计1. 作业题目：（1）解释摩擦力的概念，并举例说明。
（2）摩擦力产生的条件有哪些？（3）如何计算摩擦力的大小？（4）影响摩擦力大小的因素有哪些？2. 答案：八、课后反思及拓展延伸1. 课后反思：教师针对本节课的教学效果进行自我反思，分析优点与不足，为今后的教学提供改进方向。
高中物理必修2教案：静摩擦力
高中物理必修2教案：静摩擦力
教学目标
- 了解什么是静摩擦力
- 掌握如何计算静摩擦力大小
- 熟悉静摩擦力在实际生活中的应用
教学重点
- 静摩擦力大小的计算公式
- 静摩擦力在不同情况下的应用
教学难点
- 如何判断物体之间的静摩擦力大小
- 如何运用静摩擦力的概念解决实际问题
教学过程
1. 引入
介绍静摩擦力的概念和重要性，并通过实例引出本节课的重点内容。
2. 讲解
通过图例和计算公式详细讲解静摩擦力的大小计算方法，并讲解静摩擦力的特点。
3. 实践
让学生通过实验观察不同物体之间的静摩擦力大小，提高学生的实践能力和对静摩擦力的理解
4. 应用
通过实际案例，让学生了解静摩擦力的应用，如何利用静摩擦力解决实际生活中的问题和进行相关设计。
教学工具
- 透明投影仪
- 实验器材
- PPT
教学评价
- 实验报告
- 课堂表现
- 课后小练
教学延伸
- 让学生通过观察不同材料表面的情况，并利用学过的静摩擦力知识判断产生摩擦力的大小。
- 让学生在生活实践中寻找更多静摩擦力的应用，并撰写应用报告。
参考资料
- 高中物理必修2 教材。
人教版高一物理摩擦力教案5篇
人教版高一物理摩擦力教案5篇在实际教学活动中，教案起着十分重要的作用。
编写教案有利于教师弄通教材内容，准确把握教材的重点与难点，进而选择科学、恰当的教学方法，有利于教师科学。
这里由小编给大家分享人教版高一物理摩擦力教案，方便大家学习。
人教版高一物理摩擦力教案篇1一、引入新课演示实验：让物块在旋转的平台上尽可能做匀速圆周运动。
教师：物块为什么可以做匀速圆周运动?这节课我们就来研究这个问题。
(设计意图：从实验引入，激发学生的好奇心，活跃课堂气氛。
)二、新课教学(一)向心力1.向心力的概念学生：在教师引导下对物块进行受力分析：物块受到重力、摩擦力与支持力。
教师：物块所受到的合力是什么?学生：重力与支持力相互抵消，合力就是摩擦力。
教师：这个合力具有怎样的特点?学生：思考并回答：方向指向圆周运动的圆心。
教师：得出向心力的定义：做匀速圆周运动的物体受到的指向圆心的合力。
(做好新旧知识的衔接，使概念的得出自然、流畅。
)2.感受向心力学生：学生手拉着细绳的一端，使带细绳的钢球在水平面内尽可能做匀速圆周运动。
教师：钢球在水平面内尽可能做匀速圆周运动，什么力使钢球做圆周运动?学生：对钢球进行受力分析，发现拉力使钢球做圆周运动。
(设计意图：利用常见的小实验，让学生亲身体验，增强学生对向心力的感性认识。
)教师：也就是说，钢球受到的拉力充当圆周运动的向心力。
大家动手实验并猜想：拉力的大小与什么因素有关?学生：动手体验并猜想：拉力的大小可能与钢球的质量m、线速度的v、角速度人教版高一物理摩擦力教案篇2一、教材分析课标分析：能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力。
教材地位：《向心力》一节是普通高中课程标准试验教科书必修2第六章曲线运动的重点、难点，具有承前启后的作用。
它既是本章知识的一个拐点，又是本章内容拓展的重要基础;通过学习，既能使学生从对圆周运动的表面认识上升到理论分析，又能让学生从生活中的圆周运动分析提高到对天体运动及带电粒子在电磁场中的运动的分析及推演。
高中物理 第三章 第3节 摩擦力教学设计 新人教版必修1
3．摩擦力教材分析本节教材是在重力、弹力的基础上学习摩擦力的相关知识。
也是初中摩擦力知识基础上的延伸和拓展。
是本章教学的重点与难点。
摩擦力也是三种常见性质力中最难的。
由于摩擦力问题的复杂性，且在具体问题中又表现出“动中有静，静中有动”，尤其静摩擦在许多情景下似乎又是“若有若无，方向不定”，因此，对于初学者来说不易理解。
在今后学习受力分析时，也是最容易出错的。
它甚至是整个高中物理中最关键的知识点之一，因此学好摩擦力，就为后续知识的学习奠定了坚实的基础。
与旧教材相比，本节教材在处理摩擦力的教学内容上有所调整，从静摩擦力入手，然后介绍滑动摩擦力。
这样处理是从学生的认知规律和实验现象发生的先后顺序考虑，利于我们进行实验探究。
在教学过程中可以按照体验—猜想—试验的顺序进行知识生成。
进一步熟悉科学探究的方法，逐渐形成科学习惯。
该节知识既是力学的基础，也是组成整个高中物理知识的一块“基石”，所以这节内容的教学如何引领学生自主积极地探究摩擦力产生的条件和影响因素，体验摩擦力特点规律的发生过程是本节课的重点，应高度重视本节教学过程；由于摩擦力问题的复杂性，且在具体问题中又表现出“动中有静，静中有动”，尤其静摩擦在许多情形下似乎又是“若有若无，方向不定”，因此，对于初学者也是有一定难度的。
也正是由于教材内容的上述特点，本节课又易于激起学生的求知欲，易于培养学生的辩证观点，易于锤炼学生的物理素质。
要充分用好该节教材内容，深入挖掘知识间的有机联系，对学生开展针对性的思维训练，进而提高学生应用物理知识解决实际问题的能力和创新思维能力。
高中物理《课标》对该知识点的要求是，“通过实验认识滑动摩擦、静摩擦的规律，能用动摩擦因数计算摩擦力”。
其中，对静摩擦力规律的认识应该包括最大静摩擦力。
摩擦力大小的计算和方向的判断对学生来说是个难点，而摩擦力又是高中力学三类常见的力之一，是受力分析的基础。
本节课学习的成败对以后学习牛顿运动定律的应用、动能定理的应用以及摩擦力做功与产生热能的关系等问题都将带来影响，所以本节课在物理教学中的地位和作用是非常重要的。