丁言君
《運動與磨擦力》
湖北省2019高中科學學科教學優質課銀獎
運動和磨擦力
廣州市海曙區柴橋實驗中學
丁言君
【教材簡述】
本課延續了單元對于機械運動的認知，在研究運動的過程中繼續讓中學生認識不同的力。與前幾課不同的是，磨擦力是一種制約物體運動的力，但是它的分布非常廣泛，在月球上，運動的物體都要與其他物體接觸，發生磨擦，也就必然形成磨擦力。也為此，兒子對于運動的研究必然離不開對磨擦力的研究。
本課共有三個活動組成。第一，感知磨擦力和檢測物體運動時的磨擦力，主要是通過體驗活動和檢測剛運動上去須要的力來感知磨擦力。第二，研究磨擦力大小與接觸面光滑粗糙的關系。第三，研究磨擦力大小與物體重量的關系。而更為復雜的滾動和滑動磨擦被獨立放置于下一課時進行。
【學情剖析】
作為三年級的兒子，中學生對于磨擦力這個詞毫不陌生，她們有著自己的感性經驗。她們覺得磨擦力會遭到接觸面粗糙程度的影響，會由于接觸面積的大小發生改變等等。其實，這樣的經驗在科學理論上有些是正確的，有些是錯誤的，更多是模糊的認識，僅僅逗留在生活的感性認知上。
另外，本節課的特殊性還彰顯在賽課方式的影響上。中學生直接跳過了單元前四課的學習，對力的認識肯定會遭到影響，對檢測力的工具的能力也會有一定的影響，須要班主任將教學過程當作相對獨立的內容來施行教學。
【教學目標】
科學概念目標
1.一個物體在另一個物體表面運動時，接觸面發生磨擦，會形成磨擦力。
2磨擦力的大小與物體接觸面的光滑程度有關：表面越粗糙，磨擦力越大；表面越光滑，磨擦力越小。
3.磨擦力的大小與物體的重量有關：物體越重，磨擦力越大；物體越輕，磨擦力越小。
科學探究目標
1.檢測磨擦力的大小。
2.猜想、設計實驗檢驗磨擦力與接觸面和重量的關系。
3.做磨擦力大小的對比實驗。
科學心態目標
1.注重證據意識，認識到證據的可靠性構建在科學實驗過程的基礎上。
2.產生認真實驗，按照數據得出推論的科學精神。
科學、技術、社會與環境目標
1.磨擦力在生活中廣泛存在，影響著我們生活的方方面面。
【教學重難點】
重點：充分體會磨擦力；用科學的方式設計影響磨擦力大小的實驗。
難點：用科學的方式設計影響磨擦力大小的實驗，通過剖析實驗數據得出推論。
【教學打算】
班主任：電子臂力計、底面粗糙程度不同的運動鞋、爬墻貨車
小組：鉤碼、彈簧測力計、拉力盒、砂紙、記錄表、
【教學過程】
預設：中學生會提出磨擦力大一些、底面粗糙、有鞋釘的靴子…
師：為什要穿這樣的衣服呢？（聚焦磨擦力）
理念：從中學生熟悉的運動和衣服入手，既曝露中學生的前概念，同時，來始于生活的科學情景最能俘獲中學生，生成最真實的科學問題。本節課也將運動中衣服的選擇作為主線貫串課堂。
二、活動一體驗磨擦和磨擦力（5分鐘）
1.師：昨天有朋友說到了磨擦力。那哪些是磨擦力呢？大家了解磨擦力嗎？
2.認識磨擦。
（1）師：要想讓你的手指發生磨擦，可以如何做？
預設交流：要磨擦的話，就必須有兩個物體，而且接觸在一起。
（2）師：只要接觸就可以了嗎？
預設交流：還須要運動，或則有運動的趨勢，就會形成磨擦。
（3）師：磨擦時，你還能感遭到一種制約運動的力，就是磨擦力。
（4）班主任小結：一個物體在另一個物體的表面運動時，兩個物體的接觸面會發生磨擦，因而運動物體要遭到一種制約運動的力，這些力叫磨擦力。
3.體會磨擦力
（1）師：用穿著裙子的腳，在地面上反復磨擦，體會磨擦力。
（2）請中學生剖析，這個磨擦力是怎樣形成的。
（3）師：你在生活中還接觸到過其它磨擦力嗎？
理念：中學生對磨擦力的認識熟悉又陌生，屬于一知半解的狀態。所以班主任率領中學生從認識磨擦、摩擦形成的條件，到感受到因磨擦形成的制約物體運動的力。讓中學生在體驗中，提升對磨擦力的認識，了解到磨擦力無處不在。
三、活動二不一樣的磨擦力
1.師：大家認為拔河磨擦力須要大還是小？
2.師：穿著不同的衣服，真的會有不一樣的磨擦力嗎？
3.借助臂力計測試中學生與地面的磨擦力。
班主任選購穿著不同裙子的中學生上臺進行磨擦力的測試，獲得數據。
4.展示不同事生的“摩擦力”數值和他的鞋跟，引導中學生發覺接觸面光滑程度和磨擦力的關系。
5.剖析測試過程，從中發覺我們的實驗數據是不可靠的，因而引出對實驗條件的控制。
6.將測試過程中影響證據可靠性的條件進行歸納和討論，轉化成下一組實驗的記錄單。
理念:在有趣的體驗活動中，中學生獲得了以下認知：1.再度體驗到人與地面的接觸，通過鞋跟的磨擦，磨擦力是真實存在的；2.測試結果顯示，磨擦力確實和接觸面的光滑程度有關。3.同時，班主任在過程中拋出了證據可靠性的理念，用這個視角來考量整個測試過程時侯，中學生發覺，所收集的數據很難禁得起他人的指責，實驗的嚴謹性還須要進一步提煉。所以整個活動可以培養中學生的指責精神，證據意識，剖析能力同時，展示了探究實驗設計中控制變量的本質。
四、活動三磨擦力和接觸面的粗糙程度、物體重量是否有關的實驗
（一）磨擦力和接觸面的粗糙程度
1.師：如何能夠確保證據的可靠呢？
預設交流：體重一樣/衣服的樣式也一樣/地面一樣/鞋頭的光滑程度不一樣。
2.中學生通過選擇實驗器材和方式，來確定實驗的相同和不同條件。
相同條件：重量、形狀、運動板（運動形式）等
不同條件：一個包了砂皮的拉力盒；一個光滑的拉力盒。
3.師:在科學學習中，用實驗器材來模擬現實中的材料，是常用的一種研究方式。
4.中學生實驗。改良彈簧測力計，使數據愈發精確，增加中學生讀數難度。
5.借助釘釘的在線編輯功能，中學生交流實驗數據。
6.小結。師：通過設計和實驗，我們發覺了，磨擦力和接觸面的光滑程度確實有關，朋友們選擇底面粗糙的衣服，是有科學根據的的。
理念：1.改進器材，增強實驗精度。中學生在測試磨擦力的數值時，須要讀取物體啟動頓時的最大靜磨擦力數值，很難精確，增加中學生的學習難度。通過改良的器材，使讀數精準可見。2.充分借助釘釘等常見的軟件，提升中學生匯報的效率，防止數據提交時中學生的堵車，與時俱進。3.再度將科學的概念回歸到生活之中，用科學解釋生活的現象和選擇。
（二）磨擦力和物體重量
1.師：在測試朋友的磨擦力時，我們還發覺，證據的可靠性還遭到了不同朋友，不同體重的影響。說明，磨擦力可能還與哪些有關呢？
2.師：你能設計實驗證明磨擦力和物體重量之間的關系嗎?
3.小組討論并設計實驗。
4.交流數據，得出推論
理念：從現象中繼續提取問題，再度研究，聚焦點不變，研究的形式和內容繼續得以深入。
預設：按照中學生的生活經驗和年紀特性，中學生很可能就會提出接觸面大小對磨擦力的影響，可作為課堂機動部份的內容，或則課后交流討論。
四、拓展：設計一雙拔河專用的靴子。
1.師：科學告訴我們，該選如何的衣服去出席拔河賽事呢？（頂部粗糙，有一定重量——不妨礙聯通的情況下）
2.師：謝謝朋友們用智慧幫丁老師的女兒解決了一個生活中問題。其實，你之后肯定也會出席拔河大賽，你可以為自己設計一雙拔河專用鞋，你會如何設計呢？
建議：（1）要考慮拔河的場地。（如草地、沙地和塑料場地等）
（2）現實中的事例。（可以考慮多功能）
3.課后設計一雙專門用于草地拔河的靴子。
理念：課有盡，而探究無窮；知識寶貴，而更難得的是將知識運用于生活之中，通過設計，甚至制造，將本課融入到技術和工程的領域，在拓展活動中彰顯科學的學科價值。
五、小結：
1.師：關于磨擦力，還有一些秘密沒有被闡明，下節課，你能夠學習到，還有其他誘因影響著磨擦力的大小。讓我們繼續學習。
《運動與磨擦力》
課堂教學實錄
【師】同學們，平常喜歡運動嗎？
【生】喜歡
【師】你們平常會出席什么運動，
【生】打網球，
【師】不錯。
【生】國球
【師】哇，國球喜歡的人好多。
【師】我父親也是一個運動員，他喜歡好多的運動，近來他正在積極打算一項運動，這是我們中學的一個傳統項目——拔河，呃，他前天告訴我，他早已打算的差不多了，他認為早已把所有事情打算好了，而且他又在苦惱一個問題，他不曉得該穿哪些樣的衣服，朋友們你認為他可以穿哪些樣的衣服呢？。
【生】最好粗糙一點
【生】防滑
【師】防滑是哪些意思？
【生】不容易抱死
【生】最好粗糙一點
【師】如果讓你選的話，你認為哪些樣的衣服比較合適，你說。
（班主任ppt展示四種不同裙子）
【生】第1個
【師】為什么？很粗糙，那里很粗糙。是指鞋跟嗎？
【師】嗯，好請坐，你說。
【生】第2雙，由于他看上去鞋跟就是比較凸凹不平摩擦力和接觸面積有關系嗎，看上去很繁華，
【生】我選第4雙，由于它有好多那個小點可以卡住這些縫，
【師】我聽明白了，大家的意思就是為了減小磨擦力的話。那我的問題來了，哪些是磨擦力呢？
【師】噢，你曉得你說，
【生】我認為磨擦力就是不光滑不會抱死，
【師】還有嗎？
【師】我來給你介紹一下，要了解磨擦力啊，首先要了解磨擦，抬起你的雙手，停止在空中，你覺得到顯著的磨擦力沒有？沒有就對了，那你能不能用你的手指摸一摸身邊的物體制造一個磨擦呢？試試。
【生】雙手磨擦（邊說變動手示范）
【生】手置于桌上來回磨擦。
【生】手放外套上。
【師】摩擦須要幾個物體接觸？
【生】2個。
【師】光接觸才能發生磨擦嗎？剛才接觸才能發生磨擦了嗎？不是的。還要讓他運動上去，或則想要運動的時侯，磨擦就形成了。也就是說，一個物體在另一個物體的表面運動的時侯，它的接觸面之間都會發生磨擦，這個時侯會形成一個制約物體運動的力，這個力就叫磨擦力。
【師】來帶大家來體會一下啊，用我們穿著裙子的腳置于地上，漸漸的向前滑動，覺得一下哪些覺得？
【生】很難往前聯通。
【師】為什么很難往前聯通？
【生】因為它的磨擦力制止它。
【師】有一個詞用的非常好---制止，你往后的時侯遭到一個阻力沒有？怎樣樣的阻力？
【生】我認為是制止我向前前進。
【師】噢，腳想向前進，有一個力量不能讓他前進。這個就叫哪些？這個就叫磨擦力。感遭到了嗎？來再來一次，腳置于地上，往前拖覺得一下哪些覺得？
【生】這樣就是往前應當比較輕松，沒有像往后那個很大的磨擦力。
【師】你還是感遭到磨擦力了對嗎？只不過你發覺磨擦力竟然還有大小啊。你說？
【生】可能是由于我的重心在后面，所以往前的時侯磨擦力比往后小好多。
【師】但是你還是感遭到了有一股阻撓運動的力，是不是？嗯，雖然啊，磨擦力啊，在我們的生活中是十分常見的一個力，朋友們在生活中有沒有接觸到過磨擦力呢？
【生】我把本子推給上面朋友的時侯。
【生】有時侯我看我媽媽數錢的時侯那種錢,有很大的磨擦摩擦力和接觸面積有關系嗎，有時侯那種錢會掉掉。
【師】錢會掉出來，是由于磨擦力大還是磨擦力小，所以想逃出他父親的手掌。好，你這個事例舉得你們都十分開心。
【生】我發覺車輛車胎轉動的時侯跟地面形成了一個磨擦力，不然它還會抱死，
【師】輪胎跟地面也可能發生一個磨擦力是吧，發生磨擦形成磨擦力。
【生】我們家的椅子是木制的，爺爺拖地的時侯由于下邊拖不到一定要把椅子向前搬，搬的時侯非常不好搬，就會發出一些很尖的聲音。
【師】所以啊，生活中磨擦力真的是無處不在，所以昨晚我們要討論的就是運動和磨擦力。
【師】回到剛剛的話題，拔河的時侯，你認為是磨擦力大好呢，還是小一點好？一起說。
【師】穿著不同的衣服的時侯，我們形成的磨擦力真的不一樣大嗎？大家原先只測過體重，從來沒有測過磨擦力吧，明天我帶了一個利器。等會我就可以用它來測朋友們明天穿著這雙襪子的磨擦力，如何測呢？很簡單啊，等會呢，你人就蹲在地上，雙手并攏，放松不要使勁，之后扣在我的臂力計的把手上，我把你帶動，向前滑動，這個時侯測力計里面都會出現一組數據，這就是你穿如今這雙鞋的鞋跟跟地面形成的磨擦力，我說明白了嗎？由于等會兒要比較，所以我等會兒想請一個包包的鞋跟比較光滑的朋友和一個包包鞋跟比較粗糙的朋友瞧瞧。
【師】等會衣服要給你們鞋跟要展示過的啊，我先要找一個包包鞋跟比較光滑的朋友，有沒有？我請這個女同學上來，好，能不能給你們展示下。
【師】好的，你的比較光滑，你認為是嗎？謝謝她給我們提供了衣服看一下，大家認為他這個底相對來說還光滑。穿了穿了一段時間了應當。光滑這個是相對的啊，這個應當還算比較光滑，那可以來。并且要選一個粗糙的，唉，那在等一下，那我先選一個啊，那你上來好嗎？你先在哪里準備一下衣服，我們等會要驗證一出來，注意后座的朋友，假如看不見可以站上去，你到這兒來好嗎？
【課堂實驗】這個女同學，你到這兒來好嗎？可以站上去站上去沒關系。你人生中第1次被測磨擦力，那是不是不要使勁啊，手并攏，好，我幫你拉好不好？
（班主任開始帶動中學生檢測第一個中學生磨擦力）
【師】來。讀一下多少。
【生】10.3千克.
【師】同學們把單位讀下來了可以，你站了很久了，你再等一下啊，您好你衣服給你們看一下。鞋跟大家瞧瞧，粗糙的，相比剛剛那雙，我覺得，大家認為可以嗎？來打算。，雙手并攏，你不能使勁啊。18.2千克。時間關系，我認為這兩個啊，有興趣，我這臺利器可以待會兒賣給大家，大家課后也去測測你穿明天這雙襪子的磨擦力。
【師】好，看著這兩組數據朋友們說明了哪些？
【師】這個男寶寶越粗糙它的磨擦力就越大，越光滑它的磨擦力就越小，那里越來越粗糙，鞋跟也就是我們剛剛說的，接觸面越粗糙，磨擦力就越大。你的接觸面光滑，與物體的一些接觸面粗糙相比較，粗糙的磨擦力比光滑的磨擦力要大好多，與你跟昨天的推論基本上是一樣的，朋友們把掌聲送給他。
【師】前面的證據證明了這個推論是創立。如今我的問題來了，他剛剛測下來的證據可靠嗎？大家想過這個問題沒有？
（中學生思索大聲議論）
【師】那要不我們小組一上去思索一下，剛剛的過程中你追憶一遍，你認為我的這個數據她們兩個做比較的數據，掏出來的這個證據，這樣可不可靠。不可靠的話，那里有問題。可靠的話，那里比較好。開始討論。
【學生討論】
【師】你們認為這個證據可靠嗎？6組的那位女同學，
【生】可靠的第1個是地面是同樣的，之后拉力也是同樣的，就是那種拉的人的力氣是一樣的，
【師】都是我在拉，你認為這個是公正的。
【生】不可靠的就是兩個人的體重不一樣，
（師把中學生的陳述轉化為表格在PPT中呈現）
【師】地面是一樣，鞋面與地面的接觸面積一樣。拉的方法一樣，還有嗎？兩雙衣服一樣嗎？
【生】一樣。
【師】所以我這個證據可靠嗎？
【師】不太可靠的證據引起我這個推論，可靠嗎？
【生】不可靠
【師】對，科學家最擅長的就是指責，你這樣的推論禁得起他人的指責嗎？我等會再做一個實驗，怎樣樣能夠讓你的證據愈加的可靠？
【師】找一個光滑外套和一個粗糙的衣服，我有粗糙的衣服，下邊包了拉布拉多，光滑的靴子。
【師】還有呢，你說？噢，好的。拉的方式
【師】任老師拉的方式對不對？
【生】物品的大小，
【師】你的意思我能不能這樣理解，就是重量要一樣，大小也一樣的，你要求非常高，特別好，要求越高，證據越可靠。
【生】拉的速率。
【師】那速率也就是昨晚我們說拉的技巧。
【生】材料也一樣。
【師】你們剛剛還提出了一個體重問題，體重有要求嗎？那我還給你打算了兩個體重一樣的人你看可以嗎？
【師】總歸我們剛剛在說哪些呢，好多的條件是須要的。你們再重新做一次這樣的實驗，來探究下磨擦力和接觸面光滑程度的關系。剛才說到了一個問題，來檢測的時侯方式確實十分重要。來，看一下怎樣樣測才才能統一呢？（播放視頻怎么測力）
【生】讓物體剛才運動上去就可以了。
【生】拉的時侯又不能拉的太快，要漸漸的拉好一點，輕輕的拉。
【生】拉之前表針要調零。
【師】這個特別重要這個。并且這個測的時侯跟大家上一節課不一樣，它是如何調？
【生】我覺得水平調養好。
【生】拉一定要緊靠桌面拉。
【師】嗯，貼著桌面拉好，會了嗎？
【師】老師非常在上面加了一個小卡片，這個卡片在你剛才帶動的時侯它停在那里，就是相當于它剛才運動上去時侯相當于它的磨擦力的數值的位置。
【師】好，還有老師補充兩點，我剛剛也提及了，為了保護桌面，也為了愈發的證據可靠，我們統一使用一樣的地面。好另外，請記錄員注意，記錄員等會兒注意記錄自己的實驗數據。釘釘上面的在線編輯功能向我發送大家的數據，走到前面可以去取哪個通信工具，而實驗的所有材料在你們的椅子上面，可以了嗎？
...........。（課堂實驗）
【師】現在開始剖析我們的數據。你發覺了哪些？
【生】我們發覺我們發覺在就是光滑的磨擦力呢是噢接觸面光滑的接接觸面光滑的時侯磨擦力越小，之后以后接觸面粗糙的磨擦力磨擦力就越大。
【師】嗯，其他組有不同意見嗎？有一個朋友想舉手又不好意思，沒關系，要勇敢的抒發自己的意見，由于大家的數據似乎跟別的組確實有點不一樣，第7組有哪些要說嗎？
【生】我們組是第2組，描繪的是0.4，第三組的是0.51，我認為我們組和別的組不一樣的緣由是，我們組有些組他可能讀數讀錯了。
【師】這個方式還是你們有一點差別，是這個意思嗎？并且這個推論上你跟她們一樣嗎？
【生】基本一樣。
【師】你的抒發太精準了。
【生】我們組是0.4，
【生】第4組第七八組和第11組都是0.4，
【師】好的請坐，對他另外說的一樣，還有一層意思，出差的接觸面磨擦力大，而光滑的磨擦接觸面磨擦力小，從整體上來看是不是這樣的，但是第7組這兩個一樣，在這些情況下，你能不能給第7組一點建議，若果他跟你們都不一樣，他一定錯了嗎？
【生】第7組我感覺應當是她們拉的人不一樣。
【師】方法上還是可以再找找緣由對吧，好的，也就是說他可以再試一試。好了，關于接觸面的粗糙光滑，這樣研究出來你認為證據可靠了嗎？
【生】相對可靠。
【師】我可以把問號暫時先抹去了，好這么你來看我們拔河的時侯選擇粗糙一點的鞋跟有沒有科學根據。朋友體重的問題，有的朋友說這個體重跟磨擦力也有關系，你認為有關系嗎？【師】你能不能用實驗也來證明，假如可以你認為要相同的條件是哪些？改變哪些條件？
【生】重量又一樣之后那種粗糙不同。
【生】是重量不一樣，粗糙程度一樣。
【師】因為我們想研究的是哪些呀？物體重輕了，所以它不一樣的輕重對不對？昨天我給你的這些材料能做嗎？
【師】另外丁老師給你一個提示啊，剛剛等會兒的這個實驗，雖然只須要再做一個就可以了，哪些呢？用的是一個一個鉤碼都要等會兒，你要改變不同的重量，只要到這對加一個，而剛剛的一個的鉤碼，還是要帶車嗎？不須要了，我說明白了嗎？
【師】如果好了，你可以到丁老師這兒來發放，第2個實驗的表格就可以開始做了，注意及時上傳數據開始。
。。。。中學生實驗，班主任巡視。。。。
【生】輕0.60，重的是1.2牛，我們發覺物體重運動時的磨擦力就越大，物體輕運動時的磨擦力就越小，
【師】其他小組有不同意見嗎？
【生】輕的是0.25，重的是0.75，那說明它的重量不同，磨擦力就不一樣。
【師】他們的最后的推論，兩個組一樣嗎？
【師】當我們在選裙子的時侯，科學告訴我們應當選哪些樣的衣服呢？PPT展示四雙襪子
【生】我認為應當選第1雙好，由于他看上去比較重，但是鞋面鞋跟相對比較粗糙
【師】這個科學告訴我們只選對的不選貴的，
【師】同學們我們除了要會選，雖然我們可以用我們的科學知識去設計一雙拔河鞋。這是我布置給大家的任務，大家要考慮到到的是，在不同的場合顯然須要的衣服是不一樣的，磨擦力的要求也是不一樣的，請朋友們考慮一下，關于擦力，更多的學習內容就置于接出來的單元中，明天的課我們就上到這兒。下課。
