小学科学五上教科版《摩擦力的比较》AI赋能教学设计40分钟课时

一、课题基本信息

二、教材分析

这一课是第三单元的第五课，也是全单元唯一一次把「力」量到底的一课。上一课刚学会了用弹簧测力计测力，这一课要拿它去量一样看不见、也摸不着的东西，量小车跑起来时接触面上挡着它的那份劲。

第 82 页的题图是「玉兔」号的六轮。引导段这句话要划出来，为了适应月球表面的特殊性，实现在月球上行驶，科研人员为月球车设计了独特的六轮结构和驱动系统，以便更好地利用或克服摩擦力。这句话是整课的收口，也是整个单元的落点，月球车不只是能走，它把摩擦力一面利用、一面克服。

同页聚焦两问。借助摩擦力，可以让小车停止运动。摩擦力是怎样产生的？什么因素会影响摩擦力的大小？第一句先说了一件学生天天在做的事，用手挡一下车它就停了，只是他们没想过挡住它的那份力叫什么。

同页的资料给了定义，一个物体在另一个物体的表面运动时，两个物体的接触面会发生摩擦。运动的物体往往会受到一种阻碍运动的力，这种力叫摩擦力。定义里有两个词要抠住，一个是接触面，一个是阻碍运动，缺一个都不算。

探索 1 是做感知摩擦力的游戏，两个学生蹲下来双手互拉。气泡里问，脚底有什么感受。这个游戏的设计很巧，两人往后使劲，脚不许离地，很快有一方的脚会开始打滑。打滑不是没有摩擦，恰恰是摩擦快要不够了。

第 83 页探索 2 是本课最难也最关键的一处，测量小车运动时所受的摩擦力。教材明写，在小车速度不变、弹簧测力计上读数稳定时，读出拉力大小。同页资料把道理说透了，小车在保持匀速运动时，它受到的摩擦力和它前进的动力相等。因此我们可以通过测量匀速拉动小车的拉力来间接测出它所受的摩擦力。这一段是间接测量，学生第一次遇到量的不是它本身、而是跟它相等的另一样东西。

同页气泡又补了一句，缓慢拉动小车运动一段距离，使小车速度均匀不变。匀速两个字在这一课的分量，超过其它所有内容的总和。

探索 3 是比较不同情况下小车所受的摩擦力。教材先立了一条规矩，先预测下面几种情况下小车受到的摩擦力大小，再进行实验，记录实验结果，并进行分析。预测在前，实验在后，这个次序不是排版顺序，是要求。同页气泡说，制动后，车轮就无法转动了。

第 84 页四张图就是三组对比。光滑车轮的花纹浅，粗糙车轮的花纹深。车身重量小与车身重量大，图上写着加上钩码，增加车辆重量。记录单六格，实验项目与测试结果两列，三组分别是车轮制动和滚动、车轮的光滑程度、小车重量大小。

第 85 页研讨三问。第一问影响小车所受摩擦力大小的因素有哪些。第二问「玉兔」号月球车的设计是怎样帮助它利用或克服摩擦力的。第三问生活中哪些地方需要增大摩擦力，哪些地方需要减小摩擦力，配图是冰刀鞋、山地自行车、轮胎防滑链。拓展要求查阅资料，了解各种交通工具是怎样减小或利用摩擦力的，配图是磁悬浮列车和气垫船。

三、学情分析

学生每天都在跟摩擦力打交道，可他们从没把这份力当成一个可以去量的东西，问他们小车为什么停下来，多数组只会说没劲了、不推它就不走。

他们的卡点集中在拉的方式上：学生一上手就是猛拽一下，读数窜上去，还以为那才是摩擦力大的证据，让他们不快不慢地匀速拖一段，手很难稳得住。

思维上，学生容易把摩擦力大小跟接触面的大小连在一起，觉得两个面挨得少摩擦就小，这个错在解释冰刀鞋的时候会很明显地冒出来。

兴趣上，蹲下拉手这个游戏最受欢迎，可他们会把它当成玩，需要有人问一句脚底到底什么感受，才能从玩转到看。

四、教学目标

• 科学观念：知道摩擦力是两个物体的接触面在相对运动时产生的一种阻碍运动的力，方向与运动方向相反。知道小车所受摩擦力的大小与车轮是否制动、车轮表面的光滑程度、车身重量有关。知道小车匀速运动时，受到的摩擦力和拉力相等，可以通过拉力间接测出摩擦力。
• 科学思维：能说清为什么必须匀速拉动才能读数，讲出拉力大于摩擦力、小于摩擦力时小车快慢的变化。能用只变一个条件的方法设计三组对比，并对预测与实测的差作出解释。能举出生活中增大和减小摩擦力的例子，并指出各自靠的是什么办法。
• 探究实践：会做感知摩擦力的游戏并说出感受。会用弹簧测力计匀速拉动小车，在读数稳定时读出拉力。会先预测再实验，完成六格记录，并对数据作出分析。
• 态度责任：知道测力计不许超过量程，拉的时候不许对着人脸。知道数据不好看也要如实记下来，不为了凑结论改数。对「玉兔」号怎样利用和克服摩擦力产生具体的好奇。

五、教学重难点

教学重点：会用匀速拉动的方法间接测出小车所受的摩擦力，会做三组只变一个条件的对比，并填全六格记录。

教学难点：讲清为什么必须匀速才能读数。学生的卡点在这里，他们以为拉得越猛力越大，不知道猛拽那一下量的是自己手上的劲，不是接触面上挡着的那份力。

判断依据有三条。一是能不能说出拉力比摩擦力大时小车会怎样、小时会怎样，只会说「要慢慢拉」而说不出道理的，说明这一层没打通。二是三组对比里能不能说清每一对只变了一个条件，有组换粗糙轮只换了两个轮，说明控制变量还停在嘴上。三是解释冰刀鞋时会不会说接触面小所以摩擦小，这么说的，说明摩擦力大小还没跟接触面的粗糙程度挂上钩。

六、教学准备

教师准备：AI 制作的情境动画《推不动的讲台》、教师自制的"小车与摩擦力"AI 虚拟实验（让小车用加速、减速、匀速三种走法通过同一段路，看拉力读数怎么跟着变，只有匀速时读数定住不动；可切换制动与滚动、光滑与粗糙、轻与重三组，看读数怎么变）、AI 辅助数据判读工具（只核每一对是不是只差一个条件、六格是否填全，不判数值对错）、AI 资料助手（查磁悬浮列车与气垫船减小摩擦的办法，返回带出处的短资料）、投屏设备、小组积分榜、量程 5 牛的测力计 1 把、量程 2.5 牛的测力计 1 把（用于说明量程与分度）、讲台 1 张（聚焦环节推）。

小组材料：金属框架四轮小车 1 辆（带制动片，车轮可拆换）、光滑车轮 4 个、粗糙车轮 4 个、钩码 4 个（每个 50 克）、弹簧测力计 2 把（量程 5 牛与 2.5 牛各 1 把）、记录单 1 张、草稿纸 1 张、铅笔 2 支、直尺 1 把、干抹布 1 块。

安全提示：测力计不许超过最大刻度，弹簧拉过极限就回不去。压制动片时手指别压在车轮缝里，轮子一转容易夹手。拉动时小车正前方不许站人，挂钩脱开弹回来会伤人。钩码别往桌沿放，掉下来砸脚很疼。拉小车不许拽着测力计往后甩。

七、教学方法

游戏体验法、示范操作法、间接测量法、控制变量对比法、预测与实测对照法、AI 虚拟实验辅助探究、AI 辅助数据判读、AI 资料检索辅助。

八、教学过程

▍ 一、聚焦：推不动的讲台（4 分钟）

教师活动

1. 出示教材第 82 页题图与引导段，念一遍，为了适应月球表面的特殊性，科研人员为月球车设计了独特的六轮结构和驱动系统，以便更好地利用或克服摩擦力。2. 请两名学生上来推讲台，推不动。3. 问全班：推不动，到底是什么在挡着？4. 出示聚焦两问，借助摩擦力，可以让小车停止运动。摩擦力是怎样产生的？什么因素会影响摩擦力的大小？5. 出示同页资料，念摩擦力定义，抠住接触面与阻碍运动两个词。6. 播放 AI 制作的情境动画《推不动的讲台》。7. 揭示课题：三个人三个说法，今天一个一个试过去，看哪个最要紧。开启小组 AI 积分。

学生活动

两人上台推讲台，使出全身劲，讲台只挪了一点。说出推不动可能是讲台太沉、可能是地面太涩、也可能是讲台底下没轮子。念定义时把接触面和阻碍运动两个词圈出来。

技术支持

情境动画里三个学生推讲台，一个说讲台太沉了，一个说地面太涩了，一个说要是讲台底下有轮子就好了。三个人各说各的，谁也不服谁。旁边一个同学说，那你们倒是试试看啊。片子停在纹丝不动的讲台上。预设：有学生说推不动就是力气不够。请他想一件事，同样两个人，推一张带轮子的讲台会这么费劲吗。

▍ 二、探索 1：脚底那点感觉（5 分钟）

教师活动

1. 出示教材第 82 页探索 1 与那张图，做感知摩擦力的游戏。2. 讲清玩法。两人一组蹲下来，双手互拉，脚不许离地，慢慢往后使劲，看谁的脚先开始滑。3. 追问一句：脚底有什么感受？4. 再玩一样。两只手掌心对搓，十下，搓热了停。5. 归到位：两个面贴在一起使劲蹭，就会发涩、发热，这股挡着的劲就是摩擦力。6. 追问一句：脚开始滑的那一下，说明什么。

学生活动

两人蹲下拉，互相往后使劲，脚底发涩，有一方的脚慢慢往后滑。说出脚底像被什么抓住、又在往下滑，手心搓了十下就发烫。答出滑的那一下是抓不住了。

技术支持

这个游戏要真做，不许站着拉，站着就看不出脚底那点感觉。搓掌心那十下必须搓到发热，热是摩擦力最直接的证据。预设：有学生说脚打滑就是没有摩擦力。请他想一想，如果一点摩擦都没有，他还能蹲得住吗。

▍ 三、探索 2：不快不慢才读得准（10 分钟）

教师活动

1. 出示教材第 83 页探索 2 与那张拉小车的图。2. 讲清做法。挂钩勾住小车前端的环，沿水平方向慢慢加力，拉到小车动起来，再保持不快不慢地拖一段，指针稳住了才读。3. 讲清为什么必须匀速。手拉住小车往前拖，小车同时受两个力，一个是你的拉力往前，一个是接触面挡着它往后退，就是摩擦力。小车快慢怎么变，就看这两个力谁大。拉力比摩擦力大，车就越跑越快，而且越来越快；拉力比摩擦力小，车就越走越慢，很快停下。只有当它不快不慢、稳稳地匀速往前走，才说明往前拉的和往后挡的正好一样大，这时候读出来的拉力就等于摩擦力。所以读数要匀速，不是老师随便规定的，是这条道理逼出来的。猛拽那一下的数字，量的是你手上的劲，不是接触面上挡着的那份力。4. 出示同页资料，念一遍。5. 各组先故意猛拉一次，看读数怎么窜，再匀速拉一次看读数怎么稳，两个数并排记在草稿上。6. 追问一句：读出来的数太小、指针刚离开零位一点点怎么办。7. 讲清换量程。5 牛那把一小格是 0.1 牛，2.5 牛那把一小格是 0.05 牛，数小的时候换小的那把，才读得出来。8. 各组分头练到读数能稳住。

学生活动

勾住小车的环，慢慢加力。第一次故意猛拽，读数一下窜到高处又掉回来。第二次慢慢拖住，指针走得慢而稳，能读出数来。发现两次的数差得多。明白猛拽那次量的不是摩擦力。换上 2.5 牛那把，读出比原来细。

技术支持

匀速这一关靠嘴讲不通，学生看不见自己的手在快慢上出了多少偏差。虚拟实验里同一段路，加速走一次读数往上抬、减速走一次读数往下掉、匀速走读数落在一个地方不动，这一眼比讲十遍管用。预设：有学生误以为拉得越快摩擦力越大。请他在虚拟实验里把同一段路用加速走一次、匀速走一次，看两个读数差多少，再问一句匀速那次的车速是不是也没慢。

▍ 四、探索 3：三组只变一样（12 分钟）

教师活动

1. 出示教材第 84 页四张图与记录单，讲清六格，制动与滚动、光滑与粗糙、重量小与重量大。2. 讲清规矩，每一对里只许变一个条件。测制动和滚动，车、轮、重量全都不动，只动那块制动片。3. 各组先预测，把六格的预测写在草稿纸上，写完了再动手。4. 逐组做。制动那一档读数明显，滚动那一档指针刚过零，5 牛那把一小格是 0.1 牛，读出来只能是个约数，这时候让各组换 2.5 牛那把再读，指针走到哪儿才看得清。5. 追问一句：滚动这一档读不出个准数，是测力计坏了还是别的什么。6. 巡视。第 3 组把绳子挂在小车侧面的挂钩上，车走起来往一边歪，读数一直跳，让他们挂到正前方那个环上，这一档重新测量一遍。第 5 组制动片只按了一半，轮子还在慢慢蹭着转，制动那一档的数跟滚动差不多，让他们把制动片按到底，这一档重新测量一遍。第 2 组换粗糙轮只换了前两个，让他们四个轮全换，这一档重做。7. 各组把六格填完，把预测和实测并排放。8. 拍照上传记录单，工具只核每一对是不是只差一个条件、六格填全没。

学生活动

先写预测，多数人写制动大、粗糙大、重大。动手做，制动那一档读数明显，滚动那一档读数很小，换上 2.5 牛那把才看得清指针走到哪儿。发现组里挂偏绳子的那一档数一直跳。对照预测，发现自己组把制动按了一半那次记错了。

技术支持

这一课的读数量级跨得很开，制动那一档和滚动那一档差好几倍，一把测力计读不到两头，所以要备两把。工具只查条件对不对，不报数值，数值必须学生自己读。预设：有学生误以为滚动那一档读不出来就是没有摩擦力。请他想一想，如果一点摩擦都没有，小车被拉一下该一直滑到桌子尽头才对。

▍ 五、研讨：增大还是减小（4 分钟）

教师活动

1. 第一问，影响小车所受摩擦力大小的因素有哪些？2. 逐条收。车轮是滚还是拖、轮子表面光还是糙、车轻重。3. 第二问，「玉兔」号月球车的设计是怎样帮助它利用或克服摩擦力的？4. 讲清这一处。六个轮子是滚着走的，不是被拖着走的，这一条是克服摩擦，滚比拖省劲得多；轮子表面那层筛网带尖，压进松散的月壤里咬住，这一条是利用摩擦，月面上没有水、没有冰，靠不住别的办法，只能靠轮子自己抓住地面。这两件事同时做，正是第 82 页那句利用或克服。5. 第三问，生活中哪些地方需要增大摩擦力，哪些地方需要减小？6. 出示冰刀鞋、山地自行车、轮胎防滑链三图。7. 讲清冰刀。有学生说冰刀摩擦小是因为接触面小，这一条要纠。本课三组用的是同样的轮子，接触面一样大，制动和滚动差了好几倍，可见摩擦大小不只看接触面。冰刀靠的是另一层，窄窄的刀刃压在冰面上，又压又蹭，刀刃底下那一小条冰化出一层薄薄的水，刀就在这层水上滑，摩擦才小到几乎没有。

学生活动

答出三组因素，一组一组说有依据。说出六轮是滚着走所以省劲，说出轮上那层筛网是为了抓住月壤。列举：鞋底花纹、汽车轮胎、刹车片、握笔的手指、拔河时蹲低，都是要增大；冰面、门轴上油、磁悬浮，都是要减小。改了原来的想法，明白冰刀不是接触面小。

技术支持

冰刀这一条是本课唯一容易讲歪的地方，学生的错答几乎一半会落在接触面小上，必须用本课刚做出来的数据当场反证。预设：有学生误以为冰刀接触面小所以摩擦小。请他回想制动那一档，同样是四个轮子贴在同一张桌面上，为什么数大了好几倍。

▍ 六、拓展：离开地面的两个办法（3 分钟）

教师活动

1. 出示教材第 85 页拓展与磁悬浮列车、气垫船两张图。2. 念要求，查阅资料，了解各种交通工具是怎样减小或利用摩擦力的。3. 各组分头查，一条一条记下来源。4. 讲清两条。磁悬浮列车底下有电磁铁，车厢被托起来，离开轨道悬空跑，两个面根本不碰上，摩擦也就几乎没有了；气垫船往下喷气，船底和地面或水面之间垫了一层气，船身被托起来，同样是不碰上。5. 归一句：摩擦要小到几乎没有，最狠的办法不是打磨光滑，是让两个面根本别碰上。6. 追问一句：月球上没有空气，气垫船那一招在月球上管用吗。

学生活动

查资料，记下磁悬浮靠电磁力托起、气垫船靠喷气垫起，两条都写明来源。发现两条走的是同一个路子，都是让两个面分开。答出月球上没有空气可喷，气垫船那一招用不上。

技术支持

两条资料都要挂出处，不能只说「查到的」。追问那一句是为后面月球小车做准备，学生要开始习惯先问一句这个办法在那儿行不行。预设：有学生误以为越光滑摩擦越小就能一直小到零。请他想一件事，两块玻璃磨得再光，压在一起推，真的不费劲吗。

▍ 七、课堂小结：把桌面擦干净（1 分钟）

教师活动

1. 各组把车轮换回原样、制动片松开、测力计挂钩放平、桌面用抹布擦干净。2. 提一句：桌面擦了，别的组来用同一张桌子，数才和他们自己测的一样。3. 提一句：下一课要用今天这套量法，去造那辆月球小车。4. 板上添一句，摩擦挡着运动，可它也能帮我们站住。

学生活动

换回车轮、松开制动、擦净桌面、收好钩码与测力计。说出这一课量了摩擦力，知道了三个因素，也知道了摩擦不是越小越好。

技术支持

桌面必须擦，前一组留下的橡皮屑会让后一组的滚动那一档读数偏大。制动片松不开，下一组一上手就是错的。

▍ 八、课堂评价（1 分钟）

教师活动

AI 积分结算，看四项：拉小车是否匀速、六格预测有没有先写、每一对是不是只变了一个条件、记录单六格是否填全。积分不排名，只记本组这一次比上一次多了哪一项。

学生活动

看本组这一课的积分变化，说出自己补上了哪一项。

技术支持

积分只作为自己和自己比的凭据，不公布名次。

九、板书设计

　◆ 什么叫摩擦力 　　　两个物体的接触面，一个在另一个上面动 　　　就生出一种阻碍运动的力　方向跟运动方向相反  　◆ 量它有个前提：不快不慢 　　　拉力 > 摩擦　→　车越跑越快 　　　拉力 < 摩擦　→　车越走越慢 　　　拉力 = 摩擦　→　不快不慢，读数才稳，这时的拉力就是摩擦力 　　　猛拽一下　量的是手上的劲，不是摩擦力  　◆ 数太小怎么办 　　　换量程小的那把　5 牛一小格 0.1　2.5 牛一小格 0.05  　◆ 三组，每组只变一样 　　　制动 ↔ 滚动　　　滚动小得多 　　　光滑 ↔ 粗糙　　　粗糙大 　　　轻　 ↔ 重　　　　重大  　◆ 玉兔的六轮：一面利用，一面克服 　　　滚着走，不是拖着走　→　克服摩擦 　　　轮上筛网咬住月壤　　→　利用摩擦  　◆ 摩擦不是越小越好 　　　要小的：冰刀（刀刃蹭化出一层水）、磁悬浮、气垫船（让两个面别碰上） 　　　要大的：轮胎花纹、防滑链、鞋底、刹车片