“运动与摩擦力”乐高教学设计（共12篇）
“运动与摩擦力”乐高教学设计 篇1
运动与摩擦力
【教学目标】
科学概念：一个物体在另一个物体表面运动时，接触面发生摩擦，会产生摩擦力；摩擦力的大小与物体接触面的光滑程度有关；摩擦力的大小和物体的重量有关。
过程与方法：测量摩擦力的大小；推测、设计实验检验摩擦力与接触面和重量的关系；做摩擦力大小的对比实验。
情感、态度、价值观：形成认真实验、根据数据得出结论的科学精神。
【教学过程】：
一：导入
师：同学们在家里有没有帮爸爸妈妈打扫卫生的爱打扫吗？拖过地？
生：有。
师：前两天，老师也在打扫卫生，分别在这两个地方朝一个方向拖地，一个是在水泥地上，一个是在瓷砖上，你们认为老师在哪个地方拖地相对来说累点？ 生：水泥地上。
师：真聪明，还真被你猜对了，拖完地老师觉得是水泥地上比较累，为什么是水泥地上会相对累点呢这是为什么呢？ 生：水泥地粗糙。
师：嗯，这个大家在生活中都有感触，你觉得我在粗糙的水泥地上拖地比较累的原因是什么？ 生：有摩擦。
师：这摩擦对于我往前拖地起到了什么作用？ 生：阻碍。
引出摩擦力概念：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，因此运动物体要受到一种阻碍运动的力，这种力叫摩擦力。师：今天我们就一起来学习运动与摩擦力。板书：运动与摩擦力
师：生活中你有感受到摩擦力吗？并请你演示一下。生：走路。。
二、摩擦力的测量
师：摩擦力无处不在，那我们能不能把这摩擦力测出来？
下面我们一起来看一段视频，看看他是如何测量摩擦力的。
师播放视频
师：那老师要看看检验大家有没有仔细观看视频了，在这段视频里，她在介绍操作方法时，还强调了一些注意细节，说说看测量摩擦力时要注意什么？
生：水平拉、慢慢拉、刚拉动时读数。
（如果学生说不出，再看一遍视频）
师出示注意点，师：老师标注的红色字体一定要注意。
师：现在老师让你们来玩一下，但是有要求：利用桌上给定的材料，想办法使小木盒获得最大的摩擦力与最小的摩擦力。
生开始游戏。
生汇报最大摩擦力和最小摩擦力，并询问如何得到。
师：在这个游戏中，你觉得摩擦力的大小跟什么因素有关？
生：物体的重量、接触面的光滑程度。
师：摩擦力大小与物体的重量有什么关系？
生：物体越重，摩擦力越大；物体越轻，摩擦力越小。
师：与接触面的光滑程度有什么关系？
生：接触面越光滑，摩擦力越小；接触面越粗糙，摩擦力越大。
师在猜测中打2个问号。
三、摩擦力大小与接触面状况的关系
师：这只是你们的猜测而已，老师有桌面上这些材料，想想如何用实验来验证摩擦力大小与接触面光滑程度关系的猜测是否正确？
生：用砂纸，木板，砂纸的反面来分别拉小木盒，看看测力计上的读数是多少。
师：那请同学们摸一下，这三个面的光滑程度是怎么样的，如何给它们排序？
生：砂纸最粗糙，砂纸的反面最光滑，木板较粗糙
统一三种材料的光滑程度排序。
师：这是你们改变了接触面的光滑程度，不变的条件是什么？
生：物体的重量。
师：我们统一3个钩码。
师：你觉得在这个实验过程中，有哪些注意事项需要提醒同学们？
生：固定这三个面，水平拉动，刚好拉动读数，记录并分析，整理器材。
师：很好，请同学们把数据记录在记录单上。Ppt，并分析数据写出你们的发现。
生实验，师巡导。
师请几组学生汇报，同时展示数据。
师：所以你们刚才对于接触面越光滑，摩擦力越小；接触面越粗糙，摩擦力越大的猜测是正确的。擦掉问号改打钩。
四、摩擦力大小与物体重量的关系
师：验证摩擦力大小与物体重量的关系这个实验根据上一个实验，你们能否自己做呢？
生：可以
师：谁来说说这个实验当中的改变条件和不变的条件分别是什么？
生：不变的条件：接触面光滑程度。改变的条件：物体重量。
师：你打算在哪个面上实验？
生：砂纸上。
师：物体重量打算怎么改变？
生：0个、2个、4个钩码
师：好，我们就按照这同学的说法进行实验，都统一在砂纸上做实验，分别放0、2、4个钩码。同时完成你们的记录单。
生实验，师巡导。
师找学生汇报。
师：所以对于摩擦力大小与物体重量的关系的猜测是正确的。擦掉问号改打钩。
五、课堂总结
师：通过今天的学习，你学到了什么知识？
六、课后思考
如果老师穿着轮滑鞋与你拔河，你有信心把我拔赢吗？
板书：
运动与摩擦力
接触面
光滑
小
粗糙
大
摩擦力
物体
重
轻
阻碍运动 大 小
“运动与摩擦力”乐高教学设计 篇2
⒈ 知识与技能
(1) 知道摩擦力是一种阻碍物体运动的力。
(2) 知道摩擦力的大小与接触面状况 (光滑、粗糙程度) 、小纸盒的重量 (对地面的压力) 等因素有关。
(3) 培养学生设计实验的能力、动手实验的能力、归纳概括、合作探究的能力。
⒉ 过程与方法
(1) 能够发现日常生活中的摩擦现象。
(2) 能够自己设计实验来证明摩擦力的大小跟物体表面的光滑程度有关、跟小纸盒的轻重有关。
(3) 能选择适合自己的方式科学地表述自己对摩擦力大小的理解。
⒊ 情感、态度与价值观
培养学生乐于交流、乐于合作的态度。
二、教学重点、难点
用对比实验检验摩擦力大小与接触面光滑程度及物体重量的关系。
三、教学准备
⑴弹簧测力计、小纸盒、钩码、正反面粗糙程度不同的砂纸。
⑵两本逐页交叉在一起的书、多媒体课件;记录表。
四、教学过程
⒈ 游戏导入
师:昨天, 我在清理书本时发现两本书是这样的 (两本书像洗扑克牌一样逐页交叉在一起) , 我想请一位同学上来帮我把这两本书分开。
师:知道为什么抽不出来?当两本书像扑克牌洗牌一样一页页交叉在一起后, 就有了一种神奇的力——摩擦力。今天我们就来研究摩擦力。
板书:摩擦力
⒉ 认识、感受摩擦力
师:在我们的生活中到处可见摩擦力, 但摩擦力到底是一种什么样的力呢?用你的语言描述一下, 摩擦力是怎样的?
生1:搓手时的一种力。
生2:摩擦运动的时候的一种力。
师:这些都是你们的看法。看科学书上又是怎样描述摩擦力的呢?打开书本79页, 快速阅读课文。
师:当一个物体在另一个物体表面运动时, 在两个物体的接触面会发生摩擦, 因此运动物体要受到一种阻碍运动的力, 这种力就叫摩擦力。
板书:运动与摩擦力
师:原来摩擦力是一种阻碍运动的力。
板书:摩擦力是一种阻碍运动的力。
师:摩擦力的产生需要什么条件?摩擦力可以感觉得到吗?
生:运动、接触面。
板书:摩擦力是一种阻碍运动的力
师:首先, 我们把手按在桌子上, 轻轻地用力往前推, 注意不要让桌子发出声音来。说说看, 你们的手有什么感觉?
生:很热, 我感觉有种阻碍我的手前进的力。
师:现在大家把手拿起来, 在空中做这个动作, 对比一下, 两次运动感觉有什么不同?
生:第一次摩擦力大一些, 第二次好像没有。
师:第二次不是没有, 而是很小。还能用什么方法感受到摩擦力呢?下面请同学们自己想办法感受摩擦力。
师:这几次感受到的摩擦力一样吗?你认为摩擦力的大小跟哪些因素有关呢?
生1:摩擦力的大小可能跟接触面的光滑程度有关。
生2:摩擦力的大小可能跟物体重量有关。
生3:摩擦力的大小可能跟物体运动速度快慢有关。
板书:影响摩擦力大小因素:接触面的光滑程度、物体重量、运动速度……
⒊ 探究影响摩擦力大小的原因
师:同学们预测一下, 它们跟摩擦力大小有怎样的关系?
生1:接触面越粗糙, 摩擦力越大;接触面越光滑, 摩擦力越小。
生2:物体重量越重, 摩擦力越大;物体重量越轻, 摩擦力越小。
生3:物体运动速度越慢, 摩擦力越大;物体运动速度越快, 摩擦力越小。
师:同学们的预测结果是否准确, 我们可以通过实验来验证。首先我们来解决第一个问题:摩擦力的大小跟接触面的光滑程度到底有没有关系?
师:你能根据老师桌上给出的实验器材设计实验吗?你想怎样设计实验呢?老师这儿有一个对比实验的提示:
(1) 实验中改变的条件是什么?
(2) 实验中不变的条件是什么?
生:我们小组认为不变的条件是运动的方式、物体的重量;改变的条件是接触面光滑程度。用砂纸代替粗糙的接触面, 而桌面代替光滑的接触面。用弹簧测力计钩住纸盒分别在光滑与粗糙的接触面运动。
师:为了使实验现象更明显, 我们还统一用砂纸代替粗糙的接触面。老师有一个温馨提示:用测力计沿水平方向慢慢拉动放在光滑 (粗糙) 接触面的盒子 (装有4个钩码) 。读取数据时, 视线和指针相垂直;同时最重要的是记录数据。
学生实验、教师巡视指导。
师:哪个小组愿意最先将你们的发现跟大家一起分享呢?
生:通过测得的数据, 我们发现物体间接触面光滑, 摩擦力小;物体间接触面粗糙, 摩擦力大。
师:其他小组的发现也是一样的吗?
在我们的生活当中也有很多这样的事例, 如:行走、滑板车等。
师:接下来我们解决第二个问题:摩擦力的大小跟物体重量有没有关系, 该怎样设计实验, 要改变的条件是什么, 不变的条件又是什么?讨论并填写好书本“摩擦力的大小与物体重量关系实验记录”。
根据学生回答, 用课件展现出实验步骤:
⑴用测力计沿水平方向慢慢地拉动放在光滑接触面的盒子 (装有1个钩码) 。
⑵读取数据, 读数时视线和指针相垂直。
⑶记录数据。
⑷按照上面的顺序依次测出1个、4个、7个钩码的摩擦力。
师:这一次你们的发现又是什么呢, 谁来说一说?
生:我们发现物体重, 运动时摩擦力大;物体轻, 运动时的摩擦力小。
师:是的, 物体越重, 运动时摩擦力越大;物体越轻, 运动时的摩擦力越小。
由于时间关系, 这堂课我们只能研究这两个因素对摩擦力大小的影响, 其他问题就留给同学们课后去研究。
四、拓展
师:通过刚才的研究, 大家对摩擦力有了一定的认识。想一想, 生活中摩擦力是大一点好还是小一点好?
课件展示一些与关摩擦力有关的生活情景图片, 如汽车行驶时在水坑中打滑、鞋底花纹等, 并对其进行逐个分析。
师:观察这辆自行车, 想想哪些地方要增大摩擦力、哪些地方要减小摩擦力, 你有什么好办法?
五、教学反思
本课是通过学生的合作、活动, 培养学生的探究兴趣。一节课上下来, 能按事先的设计较好地完成教学任务, 达到预计的教学效果。力求落实以学生为本, 以活动为中心, 最大限度地发挥学生的主观能动性。通过提供充分的指导和精心选择有结构的材料, 关注探究技能的训练, 让学生全面有效地体验科学探究过程。在课的导入部分, 我从学生对事物的好奇心出发, 利用与摩擦力有关的小实验导入, 创设新颖有趣的情境, 很快激发起学生探究知识的欲望。两本书逐页交叉在一起, 让学生感受越拉摩擦力就越大, 无论怎样都拉不开, 疑问随之产生。
做摩擦力大小与接触面光滑程度时, 一开始选用的是桌面和地面作为接触面, 但做出来的数据很接近, 很难说明问题, 于是重新选用桌面和比较粗糙的砂纸作为对比实验的材料, 这样一来差异比较明显, 学生更容易得出实验结论。
“运动与摩擦力”乐高教学设计 篇3
关键词：生活；探究；细节
一直以来，从关注科学课基本知识、基本技能的“双基”教学到关注科学课学习过程与方法，再到现在新课程理念倡导的包含科学态度、科学精神在内的科学素养的教学，我的教学理念在几年的科学教学中不断地改变，不断地得到提升。
最近听了教科版小学科学五年级上册第四单元《运动与摩擦力》，这是一节典型的科学探究课，以探究摩擦力的大小与哪些因素有关为线索，通过学生的猜想、设计对比实验、实验探究和合作交流等教学环节，让学生亲身经历探究摩擦力大小与接触面粗糙程度和物体重量关系的过程。让学生在探究的过程中构建起科学的概念，主动去获取科学的知识。剖析这节课，并与优秀老师的教学进行比较，我觉得知识目标上关注生活、过程目标上关注探究、情感目标上关注细节应该是一个永恒的话题。
关注一：立足生活
将学生熟悉的生活情境和感兴趣的事物作为教学活动的切入点，努力在学生生活与科学教学之间建立一种相似或相对的联系，这样学生更有构建的基础和探究的动力，在激发探究兴趣的同时，指点出探究的方向。只要教者有心，科学知识都能在现实生活中找到原型。在教学中，老师应该有意识地把现实问题生活化，把科学问题生活化，使学生体验到科学来源于生活、应用于生活，从而产生学习科学的兴趣。
1.课堂导入生活化
【教学片段】感知摩擦和摩擦力
师：（出示一根较光滑的木棒，一端涂有油。）上课之前，老师想请一位我们班中最高大的男同学和一位最瘦小的女学生来进行一场夺棒比赛。（学生推荐）请同学们预测一下，谁会赢，谁会输？
两名学生上台进行比赛，瘦小的女孩子赢了。
师：大家觉得为什么比赛的结果会和你们刚才设想的相反？
生：因为男生一端很滑，使不上力。
师：这位学生真会观察，抹了油的那一端，因为手与棒子之间少了摩擦而握不住，另一端，手与棒子之间摩擦比较大，我们可以握得很紧，不易滑动。你们想不想也来感受一下？
师：请同学们将自己的双手分别放在桌子上方或贴着桌面往前推，看看你有什么感觉？
（学生各自感受并小组交流）
师：哪个小组愿意来汇报一下你们的感受？
生：把手放在桌子上方，我往前推很轻松。
生：我感觉贴着桌面的时候，有种力在阻碍着我往前运动！
师：我们有亲身的感受，由于摩擦，物体运动时常会受到阻碍，这种阻碍运动的力就叫摩擦力。（板书：摩擦力）
师：其实在我们的日常生活中还有很多摩擦现象，我们来一起看看，这些都是由于哪些物体之间发生摩擦而产生的结果。（课件出示几组图片）
通过游戏引入，不仅活跃了课堂气氛，而且很好地调动了学生的学习兴趣，两个身材相差这么多的人为什么会出现这样的现象？他们产生了疑问，好奇心陡增。而生活中的摩擦现象，让学生有了感性认识，再把这种感性认识通过解释日常生活中的现象从而走向理性。
2.教学过程情境化
【教学片段】感受摩擦力
同学们，在生活中你感受过摩擦力吗？我们现在来感受一下摩擦力，你有什么好办法？怎样去感受？一分钟时间，学生按自己的方法在感受摩擦力！（以学生为主体，学生愉快体验摩擦力的存在）
交流：谁先来说说你是怎样感受摩擦力的？感受了几次？这几次用力大小一样吗？有什么不同？为什么不一样呢？那摩擦力的大小会跟什么因素有关？
很显然捕捉“生活现象”，创设问题情境来学习，唤起了学生学习科学的兴趣，学生感受到科学就在自己的身边，它不是枯燥的，而是无比有趣的。
3.课外活动科学化
【教学片段】摩擦力知识运用
师：如果某一天你的鞋地被磨光滑了，穿上它很容易摔跤，但你又不舍得扔掉它的时候，你会想到用哪些好办法去改进它呢？
要把这个新知识再应用到实现生活当中，老师还必须安排一个“知识回归”的环节。通过这一环节，让学生学会用科学的眼光去分析日常生活现象，去解决现实生活中可能遇到的实际问题，真正做到学以致用。教学只有让学生置身于逼真的问题情境中，体验科学学习与实际生活的联系，品尝到用所学知识解释生活现象以及解决实际问题的乐趣，真正体会到学习科学的乐趣。
关注二：突出探究
【教学片段】探索摩擦力大小和什么因素有关
师：的确摩擦力的大小是不同的，那你觉得摩擦力大小与什么有关呢？（板书学生说到的各种因素，后面写上“？”）（追问你指的本身是哪方面呢？）物体重量，与物体接触面的光滑程度、接触面的大小……那你能具体说说你认为他们之间存在怎样的关系吗？
师：我们猜测摩擦力的大小可能和很多因素都有关系，今天我们先选择“与物体的接触面的状况”和“物体的重量”这两个问题进行研究。你准备怎样设计实验证实摩擦力大小确实与这些因素有关？
（1）谁能说说看你认为应该怎样安排实验证实？做这个实验时，不改变的条件是什么？（物体的重量……）改变的条件是什么？（物体接触面的状况）可追问：接触面的不同有哪两种情况（幻灯片总结）
（2）多媒体出示材料，根据这些材料你打算怎样不改变？怎么改变呢？
（3）学生交流。
（4）师：我们每次测量进行三次，这样就能让我们的数据精确些。别忘了正确的测量方法，尽量减少误差，我们比比哪组合作最先完成，把数据汇报给老师。
1.科学探究需要时间
科学课要求以丰富多彩的活动充实课堂教学，要求学生亲历活动来体验科学，这就需要大量的时间。教师要把大量的时间花在学生动手之中。在做中发现问题、进行反思。更改自己的实验方式或操作步骤，设计思路。这样，通过经历从认识—实践—反思—实践—再认识的过程，正好符合科学认识的过程。
2.科学探究需要提供材料
提供材料是科学探究的基础。可以由教师为学生提供合适的、有结构的材料：也可以动员学生自己带相应的材料。材料必须能引起学生的探究兴趣；材料应与学生的探究能力相适应；应有利于学生从多角度进行探索；尽量避免引起与学习无关的行为；而且应该数量充足。
3.科学探究注重动手过程
科学探究在需要结论的同时更注重过程。在于教学目标的多元性，除了书本知识的学习，还包括科学方法与技能的训练，科学能力的培养以及科学情感、态度、价值观的养成。而这些不属于陈述性的知识，这类目标不可能通过教师的讲述、学生简单的记忆模仿就能够学会，而是通过亲历科学探究活动，在参与的过程中，体验、感悟、内化才能习得的。因此，科学探究应组织学生参与活动，亲历过程，这样才能促进科学素养的形成。
关注三：注重细节
在科学探究课中，实验教学是主要的科学教学形式，在自行探究的过程中，学生虽然需要自主权，但由于学生对实验的方法不太熟练，很容易出现错误，故而教师的参与、指导是必不可少的。比如，演示测量摩擦力的正确方法时，重点提醒学生注意在拉动弹簧测力计时，一定要沿着水平方向，而且必须悬空，测力计不要与物体表面发生摩擦。这看似平常的细节，实际正潜移默化地影响着学生的科学思维，科学就是要较真，来不得半点水分。教师的操作要规范，符合科学的标准，在演示实验中用自己的言行为学生做科学树立榜样，培养学生严谨求实、实事求是的科学态度。在科学教学中实验操作时需要规范的地方太多了，一不留神，可能就犯下了错误。在科学实验的操作中真是马虎不得，因此，得反复考虑“这样做科学吗？”如果学生能经常这样的话，我想我们的科学教学肯定会越来越规范的。如果让学生经历不科学的研究过程，那还谈得上提高学生的科学素养吗？还不如不经历，一个错误的信息所带来的负面影响是不容小觑的。科学教学要关注细节，应该包括从预测到实验的整个探究的全过程。教师在学生探究的过程中，不仅要教给学生实验的方法，而且要引导学生认真观察，仔细记录和思考。引导学生在正确的方向上进行科学探究，使学生经历有效的科学探究过程。
参考文献：
《运动与摩擦力》教学案例 篇4
多巴镇丹麻寺小学 陈树梅
我在讲授《运动与摩擦力》这节课时，首先引导学生：在我们的周围，经常可以看到物体相互摩擦的现象，例如，用黑板擦擦黑板时的摩擦；人走路时，鞋底与地面的摩擦；汽车车轮与地面的摩擦…… 然后就让学生进行探究活动：
1、认识叫摩擦力：
请同学们将手按在桌面上向前拖动,再离开桌面拖动。说说两种运动时,感觉有什么不同？
生：将手按在桌面上向前拖动比离开桌面拖动。运动得更慢,感觉有种力在阻止手向前运动。（如学生回答不准确，师可请学生再次重做，体会是否有什么阻止手向前运动？）
明确：由于摩擦，物体运动会受到一种阻碍运动的力，这种力叫摩擦力。
2、研究摩擦力的大小与什么有关系。
A、我们将手按在桌面上向前拖动，用力小，拖动得快，用力大，拖动得慢，这是什么原因呢？
这是因为用力小，摩擦力小，用力大，摩擦力大。
B、我们用橡皮擦字有时用力大，摩擦力大，磨损就较大；用力小，摩擦力小，磨损就较小。鞋底和轮胎表面在接触地面时用力大，摩擦力大，磨损就较大；用力小，摩擦力小，磨损就较小。
C、物体受到的大小不同的摩擦力和它的运动有什么关系呢？
物体受到的摩擦力小，它就运动得快；物体受到的摩擦力大，它就运动得慢。D、摩擦力有大有小，那么摩擦力会与哪些因素有关系呢？
让学生充分讨论，提出假设。（通过讨论，学生可能会提出许多假设。）E、两手分别拿表面粗糙的和表面光滑的木块这两块木块的表面有什么不同？
一块是表面光滑的木块，一块是表面粗糙的木块。
F、摩擦力的大小可能与两个物体的接触面的光滑、粗糙程度有关系吗？
（课件出示）（１）摩擦力的大小可能与两个物体的接触面的状况（光滑、粗糙程度）有关系；
3、进行探究：
A、（拿出小车，再在小车上放上砝码）这两次的重量有什么不同吗？ B、两次重量不同，小车运动起来受到的摩擦力大小会一样吗？ 不一样。C、摩擦力的大小可能与物体的轻重有关系吗？ 可能。D、（课件出示）（３）摩擦力的大小可能与物体的轻重有关系
E、摩擦力的大小是不是与上面的三种因素有关，让我们通过实验来验证。４、学生思考，教师引导，归纳总结。
运动与摩擦力教案 篇5
宣化第一寄宿制双语学校 刘玉春
教学目标： 认知目标——
1．学生感受到摩擦力的存在。
2．知道摩擦力是一种阻碍物体运动的力。
3．知道摩擦力的大小与接触面的状况(光滑、粗糙程度)有关系；还与物体的轻重有关系。能力目标——
1．能设计、完成影响物体摩擦力的有关因素的大小的实验。2．培养学生假设、设计实验、动手实践解决实际问题的科学探究能力。情感目标——
培养学生合作探究科学知识的兴趣。教学重难点：
教学重点：研究摩擦力的大小与哪些因素有关。
教学难点：设计对比实验，研究影响摩擦力大小的有关因素。教具准备：
钩码盒，钩码，测力计、木板、实验记录单
一、激趣导入
师：同学们，周末我准备领大家去登山，妈妈为你准备了两双运动鞋，一双新鞋，一双旧鞋，你会选择穿哪一双？（屏幕显示新旧两双运动鞋）
生：我会穿新鞋。师：能说说你的理由吗？
生：新鞋的鞋底有很多条纹，可以防滑。师：说的很有道理。
师：那，这双旧鞋的鞋底为什么变得光滑了呢？ 生：是被地面磨的。生：行走时被地面磨损了。
师：对。我们行走时鞋底与地面发生了摩擦，使鞋底变光滑了。（课件演示：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，）
师：请同学们想一想，在我们的生活中还有哪些摩擦现象呢。生：擦黑板的时候，黑板擦与黑板之间会有摩擦。生：用橡皮擦错字时，橡皮与纸之间会有摩擦。
师：是呀，摩擦现象在我们生活中随处可见，随时都在影响我们的生活，所以，我们应该研究它。
二、感受摩擦现象。1．师生实验感受摩擦现象。
师：下面我们一起来做个小游戏。请你跟我一起做，伸出右手像老师这样在空中拖动两下，然后再放到桌上紧贴桌面再拖动两下。师生活动。
师：这两次拖动，你的手掌有什么不一样的感觉？ 生：在空中拖动，手没什么感觉；在桌子上拖动，手痒痒的。生：手在桌子上拖动时感觉要费力些。
师：手在桌面上拖动为什费力？这是由于摩擦造成的。由于摩擦，我们的手运动时会受到一种阻碍运动的力，这种力叫摩擦力。由于有摩擦力，所以，我们的手拖动时感到费力。（板书：摩擦力）出示课件：运动物体要受到一种阻碍运动的力，这种力叫摩擦力。学生齐读整句话。2．探究摩擦力的产生
师：手在空中运动，不接触桌子，手和桌子之间有摩擦力吗？这说明摩擦力产生时两个物体必须接触。
师：现在把手放在桌面上，静止不动，这时，手和桌子之间有摩擦力吗？这说明摩擦力的产生需要运动。
师：摩擦力与物体的运动有着密切的关系。今天我们研究的主题就是：运动与摩擦力。
三、探究摩擦力的大小与什么因素有关 1．在活动中体验摩擦力的大小
师：摩擦力无处不在。请看，老师这里的钩码盒在移动时会产生摩擦力，那这时的摩擦力到底有多大呢？我们有什么办法知道？ 生：我们可以用测力计测量。
师：对。我们可以使用测力计来测量摩擦力的大小。那又该怎样测量呢？
（课件出示测量摩擦力的方法）师：一起读一读这句话。
师：你觉得我们在测量摩擦力的时候应该注意些什么？ 生：测力计要沿水平方向拉物体。师：你来示范一下。
师：除了要注意这点外，你觉得还应提醒大家什么？ 生：注意观察物体刚起动时测力计显示的刻度。师：对，谢谢你的提醒。
师：同学们想不想亲自动手测量物体运动时产生的摩擦力。生：想！
师：好！老师给各小组准备了一个钩码盒，里面有几个钩码，大家测量一下拖动它时产生的摩擦力。你也可以测量你的笔袋或文具盒运动时的摩擦力。每人测一次，比一比，看谁测得最准确规范。学生活动。
师：刚才同学们都测量的非常认真。下面我们汇报一下，你测得的摩擦力是多少呢？ 学生汇报。2．讨论交流。
师：大家看一看黑板上的数据，你有什么发现吗。大家测量的摩擦力的大小为什么不一样呢？你觉得摩擦力的大小可能和什么因素有关呢？请小组同学讨论一下。学生讨论。
师：大家研究得很认真，下面我们交流一下，摩擦力的大小可能和那些因素有关呢。
生1：可能与物体之间的接触面光滑程度有关。生2：可能与物体的重量有关。
生3：我们组认为可能与物体的运动方式有关。生4：我们认为可能与接触面的大小有关。
师：同学们的猜测可真是多种多样！由于时间的关系，我们这节课，只选择摩擦力的大小与接触面、物体的重量来研究，好吗？ 3．验证摩擦力的大小与接触面光滑程度有关。（1）学生讨论实验方法。
师：首先，我们来研究摩擦力的大小与接触面的光滑程度的关系。想一想：接触面光滑，物体受到的摩擦力大，还是接触面粗糙受到的摩擦力大？(根据所述板书)生：我认为接触面越光滑，摩擦力就越小；接触面越粗糙，摩擦力就越大。
生：我认为接触面越光滑，摩擦力就越大；接触面越粗糙，摩擦力就越小。
师：出现了不同的意见我们该怎么办呢？
生：做实验。老师给你们准备了一些实验材料：一块光滑的木板、一块粗糙的木板、一盒钩码，你们怎样来设计这个实验呢？ 出示思考问题，出示实验记录表一。师：请同学们仔细观察记录表，想一想要改变的条件是什么？（出示课件）
生：接触面的光滑程度。师：怎样去改变呢？
生：一个接触面要光滑，一个接触面要粗糙。师：那么不改变的条件是什么？ 生：不改变的条件是物体的重量。
师：你们看，摩擦力大小与接触面光滑程度关系的实验方案已经设计好了。想不想做实验？ 生：想。
师：但是，在做实验之前，老师有个小小的要求：（1）请记录员先把实验记录表填写完整后，再进行实验。（2）实验完成后，请记录员及时填好余下的记录，材料员整理好实验材料。好，现在开始实验！学生开始实验（4分钟）
师：老师发现你们组最先做完的，你们组来给大家介绍一下好吗？（根据汇报实验数据，教师板书数据）
生：我发现了接触面越光滑，摩擦力就越小；接触面越粗糙，摩擦力就越大。
（五）摩擦力大小与物体重量的关系
师：通过刚才的实验，我们知道了：接触面光滑，摩擦力小；接触面粗糙，摩擦力就大。想一想：摩擦力的大小与物体的重量到底有怎样的关系呢？谁来猜测一下？ 生:物体越重，摩擦力越大；物体越轻，摩擦力越小。
生;物体越重，运动时摩擦力越小；物体越轻，运动时摩擦力越大。师：现在又出现了不同的猜测结果，这次是我们小组合作自己来设计实验方案，并实验。开始 学生设计实验方案并实验。
师：哪个小组先来汇报一下你们的实验结果？ 各小组汇报。
生：物体越轻，运动时摩擦力越小；物体越重，运动时摩擦力越大。师：你们的实验很成功，数据也很准确，得到的结论很清楚，老师为你们的精彩表现而折服。
四、课堂总结
师：通过这节课的学习，我们发现摩擦力的大小和什么因素有关系？ 生：和物体的重量有关。生：和接触面的光滑程度有关。
五、拓展：解决生活中的问题：
师：同学们通过学习，收获了这么多，那你们能运用今天学到的知识来帮帮这位司机吗？他不小心将车子的轮胎陷进了泥坑，怎么开也开不出来？怎么办呢？
六、布置作业 这儿还有一个人需要你们的帮助，你们快来帮他想想办法吧！请同学们课后想想，下节课我们来继续研究摩擦力。
板书设计：
接触面光滑程度
物体的重量
运动的速度
物体的大小
乐高教学设计 篇6
广西玉林市玉州区城南实验小学 林水祺
活动目标：
1、发挥想象力进行搭建，提高幼儿动手操作能力
2、锻炼幼儿的手眼协调能力以及与同伴合作的能力。使用材料：常规积木、造型积木、ppt。活动准备：幼儿积累建构经验。活动过程：
一、联系
1、出示小朋友，以参观他家的位置为由，导入教学活动。
师：我叫小明，今天我带你们去我家那附近看一看，有很多漂亮的建筑在哪，准备好了吗？
2、音乐游戏《钻山洞》，让幼儿一个个通过钻过拱门，出示小明家附近的建筑ppt。师：我家到了，请大家跟我一起走一走，去看一看吧，看小朋友们认不认识这些新奇有趣的建筑。
1）请幼儿观察图片，你们发现有哪些建筑呢？ 提问：大家看看，我家附近有哪些有趣的建筑呢？ 2）和幼儿一起分享不同建筑物的外形特征。
提问：谁能说说这些建筑像什么呢？由哪些图形组合在一起构成的？
二、建构
1、让幼儿搭建自己喜欢的建筑。
师：现在请小朋友用乐高积木来搭建一个自己最喜欢的起建筑。
2、出示操作材料。
3、老师提出操作要求，让幼儿按操作要求进行活动，孩子自由选择积木搭建，老师观察指导。
三、反思
1、请幼儿介绍自己搭建的是什么起建筑。
师：现在请小朋友跟同伴交流一下，你搭建的是什么起建筑？
师：有谁愿意来介绍一下自己搭建的建筑？请个别搭建比较特别的幼儿出来示范讲解）
2、你搭的建筑物有什么特别之处，用来干什么的？
四、延续
1、分组合作，给小动物建一个动物园。
提问：我们搭建了这么多的建筑，把他们放在哪里好呢？幼儿回答。现在你们分成两组每组6人，每组搭建一个小区，把你们的建筑物放进小区里。
2、展示作品。
“运动与摩擦力”乐高教学设计 篇7
《摩擦力的大小与什么因素有关》是初中物理力学部分的重要内容。本节课既要让学生体验摩擦力的存在, 又要探究摩擦力的大小与哪些因素有关, 并且要了解摩擦力产生的原因, 还要知道增大或减小摩擦力的方法及其在实际生活和生产中的应用;另外, 本节课是一堂比较完整的科学探究课, 在其中涉及了控制变量法、间接测量法等物理学研究方法, 是一节集物理规律、物理现象、生活中的物理于一体的课, 其内容多, 知识面宽。其中, 知道摩擦力的概念是关键, 探究摩擦力的大小与哪些因素有关是核心。增大、减小摩擦力的方法是本节设计的一个亮点。
二、学情分析
“摩擦力”这个词对学生来说比较抽象, 学生在刚刚学习了力、重力、二力平衡后, 接着学习摩擦力, 可能会出现有些知识的应用不熟练, 这就要求教师及时引导。本节课既要引导学生从“现象”领会“本质”, 又要让学生学会研究问题的方法。在具体教学中, 教师不要过于限制学生的思维, 学生在设计实验, 收集、分析、解释信息、得出结论的过程中, 可能会出现一些错误的猜想、探究等, 教师要有良好的教学智慧, 对学生的学习行为作出积极、恰当的评价。
三、教学过程
(一) 创设情境, 明确目标
每个小组配有一盒玻璃球、一只塑料杯、一双筷子, 每组出一人, 用筷子将球从盒中夹出, 再送到杯中, 看哪一组快)
表演:让力气最小的学生与力气最大的学生拔河, 力气小的获胜。 (在力气大的学生脚下适度抹些润滑油, 大家看到力气大的同学“失败”了, 哈哈大笑)
师:为什么玻璃球不好夹?为什么力气大的同学反而输了?
生:太滑了!
出示教学目标:
1.知道什么是滑动摩擦力;
2.知道影响滑动摩擦力大小的因素有哪些;
3.知道如何用增大或减小摩擦的方法去解决实际问题。
(学生明确“教学目标”, 自读课文)
(二) 合作尝试, 自主探究
学生把手平放在桌面上, 手心朝下, 让学生思考下列问题。
A.手平放在桌面上, 用力推或拉, 使手在桌面上运动, 感受有没有一个阻碍手运动的力。
B.手平放在桌面上, 用力推或拉, 但保持手不动, 感受有没有一个阻碍手运动的力。
C.手平放在桌面上, 保持手不动, 也不用力推或拉, 感受有没有一个阻碍手运动的力。
师:这种一个物体在另一个物体表面上发生相对滑动时, 产生阻碍相对滑动的现象, 叫做滑动摩擦。在滑动摩擦过程中产生的力, 叫做滑动摩擦力。
师:摩擦力的方向如何?
生:与物体相对运动的方向相反。
师:影响滑动摩擦力大小的因素有哪些?
生在课本“问题与猜想”的指导下猜想, 并设计实验 (材料在所在的实验台上) 。教师巡回指导, 并将各组的结果展示给全班学生, 在全班交流讨论。
(三) 展示交流, 点拨提升
学生:以合作小组为单位, 轮流将不同的探究过程通过摄像头展示给全班, 教师评估各小组的探究。
师生:接触面相同的情况下, 压力越大, 滑动摩擦力越大;压力相同的情况下, 接触面越粗糙, 滑动摩擦力越大。
(教师对探究“摩擦力大小与接触面大小有关”进行点拨)
师:为什么两个相互接触的物体在发生相对滑动时会产生摩擦力? (课件展示:摩擦力产生的原因)
(四) 师生互动, 拓展延伸
师:摩擦越大越好, 还是越小越好?
出示超链接 (http://user.qzone.qq.com/2253149843/infocenter) , 学生观看并讨论。
师:拔河比赛中, 如何才能赢?
演示:“静摩擦力和滚动摩擦力”, “筷子提米”。 (学生讨论“增大和减小摩擦力的方法”)
(五) 达标测评, 巩固提高
1.为什么在冰面上拉动一个物体比在一般的地面上要容易?
2.为什么擦黑板时, 越是用力按板擦, 板擦在黑板上滑动就越费力?
3.把质量为5 kg的物体放在水平桌面上, 如果用40N的水平推力推它, 使它做匀速直线运动, 物体受到摩擦力是____N。 (g取10 N/kg)
运动物体间摩擦力突变问题研究 篇8
【关键词】运动物体；摩擦力；突变
摩擦力是中学物理常见常学的力，摩擦力的变化相对于其他力来说更显复杂，对于高中生的学习掌握有一定的困难。摩擦力主要分为动摩擦力（本文仅分析动摩擦力中的滑动摩擦力）与静摩擦力两类，由于物体由其他力的作用会出现物體间运动趋势发生改变，进而使物体间的摩擦力也产生突变，其突变种类分为：静摩擦力的突变（静-静突变）、滑动摩擦力的突变（动-动突变）与滑动摩擦力与静摩擦力之间的突变（动-静突变）三类。其中动-动突变是指各运动物体的相对方向产生变动，物体之间的滑动摩擦力方向也随之变化，运动物体之间动摩擦因素或压力出现变动时，相对的滑动摩擦力大小就出随之突变，当物体之间没有运动趋势，其相对摩擦力就会突变为零。对于各个物体或其中一个物体处于静止状态（相对地面来说）的突变情形，高中生对其摩擦力的判别与测算尚能学习理解，但当涉及到各个物体均处于运动状态（相对地面来说）并发生相互摩擦力突变的问题（即动—动突变）时，教学中学生就反映对其理解与判别的困难。为帮助学生学习掌握摩擦力突变问题，提升高中物理课堂教学质量，笔者将以典型的运动物体间摩擦力突变例题进行分析与求解，以提供相应教学与学习上的解题思路与策略。
1 运动物体间摩擦力突变例题
例题所图1所示，有一质量为M=8kg小车置于光滑水平地面之上，从车左方施加一水平推力F=8N，小车受推力作用往右运行发生运动速度为v0=1.5m/s，此时于小车右端放置于一大小面积可忽略、质量m=2kg的方块，方块与车之间的动摩擦因素μ=0.2，此外方块在小车运动进程中始终没有摔落。那么求问：以方块置入小车为开端，在t=1.5s后方块在小车上的移动距离是多少？
2 运动物体间摩擦力突变例题具体解题思路
首先做小车与方块的受力分析，如图2。
列m方程：f=μmg=mam
am=μg=2m/s2
则：vm=amt1=2t1
然后列M方程得：F-f=Mam
am=0.5m/
则：vm=v0+amt1=1.5+0.5t1
当二者共速则：vm=vM=v，就为：2t1=1.5+0.5t1
求解得到：t1=1.0s
实质上就是说从方块置入小车右端的时刻作为起始，经t1=1.0s后，方块与车速度都变为v=2m/s。运动物体之间的摩擦力也出现突变，但因共速之前方块与车的加速度各异，相对摩擦力的突变会使方块与小车本身的加速度也随之变化，其变化的结果有两类情形：方块与小车的加速度变得相同一致，或者是加速度仍然各异的两种结果。由于物体双方都在做加速运用且达到共速，对方块与小车的加速度判别无法立刻做出，因此在求解时可以先设定在物体之间摩擦力突变的作用下，方块与小车的加速度是相同一致的。原因在于加速度相同的情形较为简单，对其快速计算后所得结果若与实际一致，那就是准确地做出了设定；若结果与实际有误，则另一加速度情形所计算的结果就是正确的。因此基于方块与小车加速度相同的设定下，假设其加速度为a，对加速度一致的方块与小车看做一个运动整体，依牛顿第二定律物体加速度的大小跟作用力成正比作：
F=（M+m）a=10a
则a=0.8m/s
再列m方程求得：f '=ma=1.6N<μmg=4N是静摩擦力，方块对于小车来说是相对静止的，把二者当为一个整体，相同加速度是a=0.8m/s，证得加速度一致的设定是准确的。于是对本例题的设问：以方块置入小车为开端，在t=1.5s后方块在小车上的移动距离可求解为：
3 结束语
由例题求解思路与过程可以总结：在应对运动物体之间摩擦力突变问题时，应先做两物体的受力分析，判断滑动摩擦力突变的时机，然后再依据摩擦力以外的合力与摩擦力之间的对比，判别摩擦力的突变情形与方式，对突变情形难以确认的，可以使用先设定某一突变情形进行计算求得结果，在依照结果与运动实际的比较判断设定对错，以确认突变情形，完成最后的摩擦力解题。笔者希望过相关例题的这一解题流程与方式的挖掘，为高中物理在运动物体间摩擦力突变问题上，教师教学与学生学习提供求解的思路与策略，帮助学生提升对摩擦力知识的理解与掌握。
参考文献
[1]元庆余.摩擦力突变的临界问题分析[J].中学物理教学参考，2015，22：80-81.
[2]李一新.摩擦力的突变问题[J].物理教学，2016，01：56-58.
[3]袁海良.运动物体间摩擦力突变问题研究[J].青海师范大学民族师范学院学报，2014，01：81-83.
作者单位
乐高神奇之旅活动课程设计 篇9
一．课程目标
1.知识与技能：通过搭建乐高积木，锻炼学生的动手和动脑能力；以小组合作的形式，让学生可以实际体验到分工与配合的乐趣。
2.过程与方法：在教师的引导下，学生根据主题要求再结合自己的创意，搭建自己的乐高作品；并通过搭建学习相关机械物理原理的小知识。
3.情感态度与价值观：培养学生动脑思考、解决问题的能力；让学生主动观察生活、参与生活；通过一个个作品的搭建，让学生在做中学、玩中学。二．课程内容
本社团活动采用正版乐高教具，结合学生的生活以及其他学科的教学内容和社团活动课程的时间，设计出10个贴近生活、知识点全面的乐高作品。在课程中由教师引导，学生发散思维，亲自动手，完成相应的作品。三．课程实施
以下是2017-2018年上学期的具体课程安排计划和内容 1.神奇之旅
（1）活动目标：让学生认识乐高教具，知道各个器材的名称和常用方式；熟悉器材，为以后的课程打下扎实基础
（2）活动准备：乐高器材、图片；乐高小视频
（3）活动过程：了解学生的基础及动手能力；展示教学其器材；通过视频更直观了解乐高。2.我的世界
（1）活动目标：让学生熟悉每个零件，了解其最基本的用途；同学之间互相熟悉，初步学会自主分工与合作。
（2）活动准备：乐高教具9656（3）活动过程：每组一套完整的9656套盒，组内自主分工，拆解器材，分类，最后根据自己的想法创意搭建。最后，每组呈现一个完整的作品，再由全体社团成员投票选出本次的“最有创意作品”。3.风力测试
（1）活动目标：认识风力测试仪；认识风力符号；了解风形成的原因以及风能（2）活动准备：4个纸杯（每人）、风力符号卡片、电吹风
（3）活动过程：在黑板上以简笔画的形式，画出本课的搭建主题，让学生更直观地知道其主要结构；介绍本课的知识点；引导学生进行搭建；搭建完成后，可以用风筒模拟风力，让学生进行观察，然后结合作品以演讲的形式总结本次学习的知识和搭建的注意事项。4.手摇风扇
（1）活动目标：了解风扇的历史，讨论“电”对生活的影响；在搭建中学习两点一线原理和齿轮的相关知识
（2）活动准备：风扇图片
（3）活动过程：在黑板上以简笔画的形式，画出本课的搭建主题，让学生更直观地知道其主要结构；介绍本课的知识点；引导学生进行搭建；搭建完成后，由学生自己结合作品，以演讲的形式总结本次学习的知识和搭建的注意事项。5.陀螺对对碰
（1）活动目标：知道“守规则”的重要性；复习齿轮的相关知识；学习二级加速系统（2）活动准备：光滑的桌面
（3）活动过程：在黑板上以简笔画的形式，画出本课的搭建主题，让学生更直观地知道其主要结构；介绍本课的知识点；引导学生进行搭建；搭建完成后，分组进行比赛，要特别强调比赛的规则。最后由学生自己结合作品，以演讲的形式总结本次学习的知识和搭建的注意事项。
6.忙碌的码头
（1）活动目标：了解码头（港口）的历史和作用；知道世界几个著名的港口；认识棘轮棘爪结构，知道其特点。
（2）活动准备：港口的介绍图片和视频；棘轮棘爪图片
（3）活动过程：在黑板上以简笔画的形式，画出本课的搭建场景，让学生更直观地知道本课任务；介绍本课的知识点；引导学生进行搭建；搭建完成后，由学生自己结合作品，以演讲的形式总结本次学习的知识和搭建的注意事项。7.钓鱼比赛
（1）活动目标：复习棘轮棘爪结构的应用；教导学生做事要专心，不可三心二意。（2）活动准备：《小猫钓鱼》动画片；线
（3）活动过程：在黑板上以简笔画的形式，画出本课的搭建场景，让学生更直观地知道本课任务；介绍本课的知识点；引导学生进行搭建；搭建完成后，组织学生进行一次“钓鱼比赛”。然后结合作品，以演讲的形式总结本次学习的知识和搭建的注意事项。8.飞机发射器
（1）活动目标：介绍飞机的基本结构，探索飞机可以飞行的原因；认识皮筋，学习皮筋的弹性势能和动能之间的转换；知道发射距离和角度的关系（2）活动准备：飞机图片、纸飞机、橡皮筋
（3）活动过程：在黑板上以简笔画的形式，画出本课的搭建主题，让学生更直观地知道本课任务；介绍本课的知识点；引导学生进行搭建；搭建完成后，组织学生进行“发射纸飞机”的小游戏。然后结合作品，以演讲的形式总结本次学习的知识和搭建的注意事项。9.测量小车
（1）活动目标：学习特殊的测量方法；了解出租车计价器原理；知道涡轮涡杆箱的功能（2）活动准备：出租车计价器图片；历史知识“十里击镯”
（3）活动过程：先学习出租车计价原理，试着简单的路费；然后开始搭建任务；最后结合作品，以演讲的形式进行表达。10.吊车
（1）活动目标：了解吊车的结构和工作原理；复习涡轮涡杆箱知识（2）活动准备：大吊车的工作视频
（3）活动过程：在黑板上以简笔画的形式，画出本课的搭建主题，让学生更直观地知道本课任务；介绍本课的知识点；引导学生进行搭建；搭建完成后结合作品，以演讲的形式总结本次学习的知识和搭建的注意事项。11.冰球运动员
（1）活动目标：知道冠状齿轮的作用；了解冰球运动（2）活动准备：小球、冰球运动的视频
（3）活动过程：先介绍冰球运动，引出本节课的搭建主题。搭建完成后，分组进行冰球比赛。最后结合作品，以演讲的形式总结本次学习的知识和搭建的注意事项。12.摩托车
（1）活动目标 ：学习铰链结构和“汉堡包”结构；复习两点一线原理（2）活动准备：摩托车图片
（3）活动过程：在黑板上以简笔画的形式，画出本课的搭建主题，让学生更直观地知道本课任务；介绍本课的知识点；引导学生进行搭建；搭建完成后结合作品，以演讲的形式总结本次学习的知识和搭建的注意事项。四．总结
“运动与摩擦力”乐高教学设计 篇10
谈谈如何运用乐高4C教学法进行《泊船瓜洲》备课
谈谈如何运用乐高4C教学法进行《泊船瓜洲》备课
以学生为主体的乐高教学课堂中，“联系”的方法会帮助老师去构思、创新、设计寓教于乐的学习活动，老师也可以用“联系”的方法，去激发学生的思维兴趣和创作兴趣，去激发学生对新知识、新方法的深度探求。在乐高教学中，学生的活动需要老师用“联系”的方法构思、创新和设计。乐高教学情境的创设，是用“联系”的方法，通过有一定价值观的事、物，构建有利于学生对学科内容理解、掌握、思考、创新的情境。如诗人王安石乘船路过瓜洲，怀念金陵（南京）故居，而作此诗。老师可通过视频画面，配以音乐，展现诗人乘船路过瓜洲场景，并让参与的每一个学生扮演情景中的角色，在情境游戏的过程中激发学生学习、探究的兴趣。只要根据学生的年龄特点和心理特征，设置适当的情境，引起学生的情感共鸣，即可获得最佳的学习效果。情境教学能够引起学生的好奇、好问、好动的特征，在生动的情景下带领学生进入搭建的环节，学生跟随指导动手构建“京口和瓜洲之间只隔着一条长江，我所居住的钟山隐没在几座山峦的后面。暖和的春风啊，吹绿了江南的田野；明月啊，什么时候才能照着我回到钟山下的家里”模型，体验作者思念故乡之情。第1/1页
乐高的服务设计及其赋能研究 篇11
关键词：乐高 服务设计 赋能
中图分类号：TS958
文献标识码：A
文章编号：1003-0069（2015）03-0130-02
1 引言
“赋能”是西方“积极心理学”中的一个名词，表示通过环境的改变给予^积极的能量过程，为用户赋能，就是让用户有一种内在的控制感、效能感、力量感与有资源的感觉，从而达成自己理想的目标。在设计领域，JohnHeskett在《Creating value by design》一书中写到两种不同的方式来看待设计师角色，一种是形式制定者（form-gisvers），控制着形式的所有方面，用户只能选择基本的接受或拒绝；另一种是赋能者（enablers），搭建系统来使用户可以根据自己的喜好和需要进行选择，在复杂情境中，后者在满足用户一连串的需求方面有着巨大的潜在灵活性。
有着“世纪玩具”美誉的丹麦乐高（LEGO）公司，创立至今已有80年的历史，其产品受众涵盖了从儿童到成年人的庞大用户群，跨娱乐、教育、科研多个领域。自20世纪60年代以来，乐高将重心由设计产品转移到了设计服务，各类用户社群的形成和互动平台的搭建，使用户进一步扮演着主导者角色，更深度地体现了设计赋予用户的主动能力。用户于平台交流共享或合作设计促进了创意的衍生和体验的提升；用户通过线下活动和在线平台与乐高公司的互动，也为乐高产品的更新提供了丰富的创意来源。
2 乐高服务设计的出现背景与发展历程
2.1体验经济时代
1999年，美国经济学家约瑟夫·派恩和詹姆斯·吉尔摩在《体验经济》一书中认为人们正迈向体验经济时代。根据《哈佛商业评论》的权威定义，“体验经济就是企业以服务为舞台，以商品为道具，以消费者为中心，创造能够使消费者参与值得记忆的活动。其中的商品是有形的，服务是无形的，而创造出的体验是令人难忘的。”
进入体验经济的新时代，设计重心由“物”投射到“人”，设计打破物品的狭义理解，从技术、材料、工艺等可见问题扩展到对人的心理、行为、观念和环境的关系研究，即情感、体验、伦理等抽象需求。在这种趋势影响下，乐高从玩具制造转向娱乐设计，乐高产品不再仅是玩乐的木块与机器人，而是服务与情感体验。
2.2设计的后工业社会情境
1973年，美国社会学家丹尼尔·贝尔（Daniel Bell）的《后工业化社会的来临》书中，用“后工业社会”概述20世纪后半期以来社会结构和生活状态的变化，后工业社会逐渐把每个人带离了标准化商品和大众文化的工业模式，人们正经历着一种多样性的“亚文化爆炸”，消费需求不再纯粹关注物品外形，而是物品带来的某种服务，如安全、健康、交流、信息等情感愉悦和体验满足。
2.3乐高公司的发展与转型
在以上背景下，乐高的发展也体现出对用户体验的关注逐渐加重。顾客越来越多地被放置于公司战略的核心，各项服务设计随之丰富起来，越来越深入细致地扩散到乐高玩家的生活角落。
（1）奥勒时代——LEGO的诞生与塑胶材料的应用
20世纪30年代，奥勒·柯克·克里斯汀森（Ole Kirk Christiansen）在丹麦创立乐高公司，结合丹麦文字LEG和GODT诞生了LEGO，意为PLAYINGWELL，玩具制作材料由木材转变为塑料。
（2）哥特弗雷德时代——可组合互换的玩具系统设计、关注用户的开始
20世纪50年代末，奥勒的儿子哥特弗雷德继任，他首创自动组装积木，即可以互相组合的玩具系统，新购买的玩具可扩充原有的玩具组。他开始关注消费者心理、行为和娱乐环境，提出LEGO魅力不仅在于积木本身，更应扩散到人们生活的每个角落，真正实现乐高的本意“work hard，play well”。
（3）谢尔德时代——对人的心理与行为的深入关注和设计
1979年，谢尔德（Kjeld Kirk Kristian-sen）成为乐高第三代继承人，进一步将玩具从系统设计深入到人的心理与行为上，将乐高玩具定位为“带来成就感、实现梦想、表达自我”。乐高探索中心在世界各地建立起来，具有故事情景和信息交互方式的新产品也被开发。
3 乐高的服务设计
3.1搭建用户社区
“亲密金字塔”（Affinity pyramid）概念指导着乐高的消费者战略，通过加强公司与消费者互动，建立起对话和共事的亲密关系，能够驱动塔底端低亲密度的用户向金字塔顶端移动，而塔尖的用户就是对产品充满感情、对公司利润贡献最大的群体。为了实现亲密关系的建立，乐高用几十年积累了形式多样的多点接触平台，包括实体形式如乐高玩具店，在线平台如乐高乐园、官网、俱乐部等。
3.2进行协作共创
乐高认为，消费者在使用和改变乐高公司的产品时，尽管会侵犯公司的知识产权，但却会给品牌带来新的含义。于是，乐高给消费者提供“做黑客的权利”，提供工具和网站供用户发表“头脑风暴”机器人系列的设计，其中的佼佼者甚至作为雇员参与新一代产品的开发。在2006/2007的乐高终极火车建造者项目中，10个来自四个不同国家的超级用户受邀参与。这些用户提出了76项个人设计，最后经过投票，有30项设计被实际采用。
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3.3在线设计、定制购买的服务平台
乐高玩家们最看中的是能否充分发挥自己的创意，这代表着不限于固定套装，实现MOC，即MyOwnCreation，我自己的创造。2000年，Lego Mosaic项目上线，它能通过网站数字化处理用户上传的图片，计算出所需要的积木，这是“用户可以修改甚至设计自己的玩具”的创意开端。乐高后来推出“designbyme”网站，用户可任意搭建在线虚拟3D模型，由乐高运算得到零件种类和数目，该服务于2012年1月关闭，进一步发展为线上乐高工厂网店，顾客下载使用乐高数字设计师（LDD），便可自行设计玩具创意及购买，也可评论或购买其他人的创意作品。
4 服务设计中的赋能要素
乐高通过各项服务对用户做出的赋能，主要有以下要素。
（1）资源：包括针对乐高积木的在线定制平台——“DesignByMe”服务和乐高线上工厂，以及在乐高头脑风暴机器人推出后开放给玩家的研发工具包，这些都为想要自行创造的乐高玩家提供了实施创意的材料和平台。
（2）能力：注重用户主体能力开发，培养积极性，让其在个体和社区层面上发挥作用。如2010年建立的LEGO Click官方社区平台，为那些将爱好变成兼职或全职的成人乐高设计师和拼砌者，颁发“乐高认证专家”，帮助他们和乐高集团建立正式关系，辅助乐高的设计发展。
（3）互动：制定一系列鼓励机制让人们参与其中，在用户与用户，用户与专家之间构建互惠互利关系，相互承担责任。如线上线下的创意比赛，以及属于乐高迷们的年度盛会。
（4）网络：搭建用户、专家共同参与的网络，作为传授知识的最佳途径。乐高的用户社区正是体现出了这一点，也正是网络承担着用户与品牌亲密感培养与维系的重要桥梁。
（5）模糊角色：模糊专业人员与被服务者，生产商与消费者之间的分界线，重新制订服务设计与提供的模式。在乐高提供的定制、协作平台中，消费者的身份已不再那么明确，他们同时也承担着创意者与设计师的角色。例如当顾客完成在线设计，交付乐高计算和生产时，传统的供应商和消费者的角色发生调换，消费者变成了生产环节的参与者，乐高公司则承担了服务商的角色。
5 赋能后的成效与收益
5.1用户主体能力增强，与品牌亲密度更高
玩具设计本身就给予使用者尽量大的自主创造空间，而乐高通过服务设计，进一步拓宽了用户在与乐高产品互动时的自主空间和控制度。用户不再是被动接受设计的消费者，而是被赋予了创造成果、改变产品设计的可能，变得更具主导地位。用户与品牌对话、共事，共同成长，在这样的循环中二者之间的亲密度不断增强。
5.2促进企业的发展与品牌的推广乐高文化现象的形成
除俘获儿童受众之外，乐高能在成人世界里占据一席之地，对于玩具品牌来说是不多见的例外。这其中的原因除了乐高产品本身的趣味性和科技教育带来的实用性扩展外，乐高一词对人们而言早已突破玩具的概念，而升级成了一种符号，象征着创意、乐趣和分享，这种更深层次的文化认同感将广大乐高玩家凝聚在一起。
5.3乐高获得用户群体的情感与创意支持
用户群体与企业之间的情感维系，令乐高走出亏损，并长久地得到用户的需求反馈和创意汇集以继续新产品开发。
5.4玩家互动之后所形成的平台联结效应
用户之间的互动和联系能为乐高产生宝贵的价值。基于乐高的共享平台和用户社区，玩家拥有的不仅仅是个人购买的几套玩具，而是在平台之上产生社交，每个人的作品和创意通过分享而连结成网。也许当面对手中的玩具套装感到才思枯竭时，平台上其他玩家的作品就能激发出更多的创意，互相激发并共同突破，将乐高产品的玩法推向极致。
6总结
正如谢尔德所言：玩乐能启发创意和想象力的原理对大人同样适用。而在启发之后，对于如何保证其实现，乐高的做法是，使用户站在产品使用和体验过程的主导地位，强调用户的主动能力，尊重并满足用户的喜好和个性选择，通过服务设计赋予用户充足的自主性，并在尽可能大的程度上满足用户。乐高一系列服务的设计，使得乐高的玩具系统有着极大的潜能去满足用户与时代的复杂需求。
在强调体验设计和用户情感的时代，服务设计作为赋予用户主动能力的角色，更加有助于关注和解决当今用户的需求，并使其收获更多的成就感，提升了自我效能感，最终实现与品牌的亲密共事，共同发展。
“运动与摩擦力”乐高教学设计 篇12
干摩擦广泛存在于各种动力学系统中,如:机器人关节,制动系统,轮轨接触,机床推进,地震断层,铰链连接结构,涡轮叶片等等。由于干摩擦具有非线性效应,它可以引起自激振动,多稳态现象,甚至会出现混沌行为。干摩擦中最复杂的是Stick-slip运动,最早由Den Hartog提出[1]。B.F.Feeny[2]研究了一个单自由度摩擦系统,讨论了Stick-slip,不连续性和潜在一维映射之间的关系。Ugo Galvanettod等[3]研究一类有干摩擦力影响的机械系统的非线性动力学的数值计算技术,可以精确找到分开slip阶段和stick阶段的点。Galvanetto[4]近似地将该类摩擦系统的运动重构为一个事件映射(Event map)。但是这些研究大都集中于单自由度系统。而实际的动力学系统中,经常是两个或更多个摩擦面的多自由度系统,由于系统运动状态的复杂性,主要依靠数值方法求解[5]。张继锋[6]采用事件驱动法给出了两自由度Stick-slip系统各种运动形式的解析解,精确给出了事件跃迁的位置,然而仅研究了确定性Stick-slip运动。而实际上由于摩擦本身的随机特性,外界随机扰动的影响,建立随机摩擦系统的Stick-slip运动的力学模型更具有实际意义。而且,Popp等根据实验研究也发现了摩擦系数具有随机性,并采用随机摩擦力控制噪声[7]。Q.Feng[8]建立了单自由度和多自由度摩擦系统的确定性和随机的离散模型,以映射的方式求解stick-slip运动,但是只涉及一个摩擦面。论文以具有两个摩擦面的两自由度系统为研究对象,引入文献[8]中的随机摩擦模型,考虑摩擦力的随机特性,采用事件驱动法确定系统的运动状态,是全局stick状态,还是全局slip状态,或者是一个slip状态而另一个stick状态。在确定的Stick-slip运动状态下,将系统分为确定性运动和随机运动的叠加,分别求解确定性方程的解和随机方程的均值。最后通过实例分析,比较确定性模型和随机模型的动力学特性。
1 摩擦力模型
在摩擦动力学系统中,早期基本都采用常摩擦系数的摩擦模型,即经典的库仑摩擦模型;随着对摩擦动力系统的深入研究,人们提出了各种摩擦力模型,有静态摩擦模型,也有动态摩擦模型[9]。而这些模型都是确定性模型,实际上,随机因素无处不在,摩擦也会收到随机因素的影响。根据Popp[7]提出的随机摩擦系数的结果,采用Bengisu and Akay[10]的摩擦力表达式,Q.Feng[8]提出了随机摩擦力模型。该模型考虑了摩擦系数的随机特性,通过泰勒级数展开,将摩擦系数分为两部分,确定性部分和随机部分。并将该模型应用于具有一个摩擦面的系统。在此,将该随机摩擦力模型应用于具有两个摩擦面的系统中。随机摩擦力模型如式(1)。
Ff(vr)=Fcμ(vr);
Ff是随机摩擦力,Fc是平均法向接触力,
文献[8]中为了将随机摩擦力分解为确定性部分和随机部分,设vr=vrd+vrs,并将随机摩擦系数采用泰勒级数展开,随机摩擦力的模型可以表示为:
式(2)中,Ff为随机动摩擦力,Fc为随机静摩擦力,γ是安全因子。因此,随机摩擦力被分解为确定性和随机两部分。
2 两自由度摩擦系统的随机模型
图1是两自由度的摩擦系统[11],文献[11]中没有考虑物体之间的阻尼力,摩擦力为确定性摩擦力,本文考虑了摩擦振子的阻尼,同时引入随机摩擦力,考虑摩擦系数的随机特性和皮带速度的随机性。
2.1 系统运动微分方程
系统的运动微分方程为:
式(3)中,F1, F2是随机摩擦力。如果m1=m2=m,c1=c2=c,k1=k2=k,kc=αk,cc=βc。令:
f1, f2是无量纲摩擦力,引入随机摩擦力模型,令σ=μs/μ0其形式如下:
式(6)中,V1=X′1,V2=X′2。根据摩擦力的不同形式,系统对应有四种运动模式,即:Slip-slip运动,Stick-slip运动,Slip-stick运动和Stick-stick运动模式。为了能够求解不同运动模式,引入如下关系:
X1=y1+ζ1,V1=y2+ζ2;
X2=y3+ζ3,V2=y4+ζ4。
式中,y1,y2,y3,y4为系统未受随机扰动的解,ζ1,ζ2,ζ3,ζ4为随机变量。由于方程式(5)和式(6)存在非线性随机摩擦项,确定性部分和随机部分不能解耦。
为了能将系统分解为确定性部分和随机部分,假设皮带的传动速度由两部分组成,即常平均速度v0和随机扰动δ0,则V0=v0+δ0,并近似取:V1-V0=y2-v0,V2-V0=y4-v0,于是原随机摩擦系统就可以分解为确定性部分和随机部分。
2.2 Slip-slip运动模式
确定性部分的运动方程为:
随机部分的运动方程为:
2.3 Slip-stick 运动模式
确定性部分的运动方程为:
随机部分的运动方程为:
2.4 Stick-slip运动模式
确定性部分的运动方程为:
随机部分的运动方程为:
2.5 Stick-stick运动模式
确定性部分的运动方程为:
随机部分的运动方程为:
对于各种运动模式下,无论是确定性部分的运动方程,还是随机部分的运动方程都属于线性方程,但是在求解这些线性方程时,前提是必须首先确定系统的运动模式。为了能精确地确定系统的运动模式,本文采用事件驱动法。根据系统对应的运动模式,确定性部分的求解采用常微分方程的数值求解,随机部分由于存在变量之间的相互偶合,因此采用Monte Carlo方法求解。
3 事件驱动法
两自由度两摩擦接触面的Stick-slip系统,每个摩擦面都会出现stick和slip两种运动状态。从stick运动状态只能跃迁到slip运动状态;而从slip运动状态可能会跃迁到stick运动状态,还可能会跃迁到slip运动状态。所以每次运动状态的跃迁都可能出现三种情况,但是根据事件驱动法,我们只需要定义两个事件函数。当某个事件函数先到达时,运动状态的跃迁即发生。
两自由度摩擦系统的事件驱动方法的求解步骤如下:
(1) 按照给定的初始条件确定系统所处的运动状态:是slip-slip,slip-stick,stick-slip或stick-stick;
(2) 定义各种运动状态下的事件函数向量,当事件函数等于零时则认为该事件发生,根据事件的发生情况确定运动状态的跃迁形式。
(3) 确定系统运动状态和事件以后,采用常微分方程数值方法进行求解,并监测(2)中对应的事件函数的值。
(4) 将步骤(2)中得到的最终的状态作为初始条件,其时刻作为初始时刻,重复(1)、(2)和(3)的步骤。
对于两自由度摩擦系统,则存在四种事件的监测和四种运动形式。事件驱动方法可以精确的确定跃迁点的位置(跃迁时系统所处的状态),它具有很高的精度。
4 实例分析和结果
数值计算中的确定性参数取为:α=1.2,,β=1,η=1,随机参数取为:δ0=0.000 1,σ=0.02,文中采用Matlab编制程序实现确定性摩擦系统和随机摩擦系统的计算。
令系统的黏性阻尼系数为0,皮带传动速度为:0.5,计算确定性系统的动力学响应,如图2所示。
图2中(a)表示质量块m1的速度响应,(b)表示质量块m2的速度响应,从图中可以看出质量块m1的运动模式为:stick-slip-slip-slip-stick,质量块m2的运动模式为:stick-slip-slip-stick。两物体的运动模式的跃迁呈现周期特性。
令系统的皮带传动速度为:0.5 m/s,粘性阻尼系数为0.02,计算确定性系统的动力学响应,如图3所示。
图3中(a)表示质量块m1的速度响应,(b)表示质量块m2的速度响应,从图中可以看出质量块m1的运动模式为:stick-slip-slip-slip-stick-slip-slip-stick,质量块m2的运动模式为:stick-slip-slip-stick。运动模式的跃迁相对于无阻尼的情况变得复杂。两物体的运动模式的跃迁总体仍然呈现周期特性。
令系统的皮带传动速度为:0.5 m/s,黏性阻尼系数为0.02,噪声摄动强度为:0.02,计算随机系统的均值响应,如图4所示。
噪声摄动消除系统的复杂性,这和文献[8]中的结论是一致的。但系统的响应值变得不规则,表现出随机特性图中(a)表示质量块m1的速度均值响应,(b)表示质量块m2的速度均值响应,从图4中可以看出质量块m1的运动模式经过短暂的stick状态后,变为全局的slip运动,质量块m2的运动模式与质量块m1相同。可以看出,噪声摄动改变了系统的运动模式,使原来复杂的stick-slip运动的交替出现,变为全局的slip运动,因此可以利用噪声。
5 结论
本文建立了两自由度含有两个摩擦面的摩擦系统的随机动力学模型,并通过实例分析得到了控制Stick-slip运动的手段。摩擦系统中的阻尼可以改变系统中的Stick-slip运动模式的跃迁,使系统的响应变得复杂。而噪声摄动却使原来复杂的Stick-slip运动的交替出现,变为全局的slip运动,说明利用噪声摄动可以消除摩擦系统中Stick-slip运动的复杂性,起到控制Stick-slip运动的作用。
摘要：研究具有两个摩擦面的两自由度系统,引入随机摩擦模型,考虑摩擦力的随机特性,建立了系统的随机动力学模型。通过解耦,将系统分为确定性运动和随机运动的叠加。采用事件驱动法确定系统的运动状态,是全局stick状态,还是全局slip状态,或者是一个slip状态而另一个stick状态。在确定的Stick-slip运动状态下,分别求解确定性方程的解和随机方程的均值。实例分析发现,阻尼可以改变摩擦系统的运动模式跃迁的周期特性。噪声摄动改变了Stick-slip运动的运动模式,可以通过噪声摄动控制Stick-slip运动。
关键词：干摩擦,随机,Stick-slip运动
参考文献
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