摩擦力的探究性教學(xué)設(shè)計(jì)探討

田祖瓊

（重慶市北碚田家炳中學(xué)重慶北碚400700）

摩擦力的探究性教學(xué)設(shè)計(jì)探討

田祖瓊

（重慶市北碚田家炳中學(xué)重慶北碚400700）

新課程倡導(dǎo)“主動(dòng)、探究、合作”為特征的探究性學(xué)習(xí)方式，要求物理教學(xué)應(yīng)注重科學(xué)探究，提倡學(xué)習(xí)方式多樣化。

探究式教學(xué)；滑動(dòng)摩擦力；靜摩擦力；壓力；測(cè)力計(jì)

新課程倡導(dǎo)“主動(dòng)、探究、合作”為特征的探究性學(xué)習(xí)方式，要求物理教學(xué)應(yīng)注重科學(xué)探究，提倡學(xué)習(xí)方式多樣化。新一輪的基礎(chǔ)教育課程改革，過(guò)去的那種填鴨式、滿堂灌的教學(xué)模式，早已該退出歷史舞臺(tái)?，F(xiàn)提倡的是自主、合作、探究的教學(xué)模式。這種新的模式在教學(xué)活動(dòng)中得到了廣泛的應(yīng)用。物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，演示、分組、探究三方面的實(shí)驗(yàn)幾近貫穿了整個(gè)物理的課堂教學(xué)，在演示實(shí)驗(yàn)中，一般情況都是教師操作，學(xué)生觀看；而分組實(shí)驗(yàn)又多是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)施探究性這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)，有利于學(xué)生學(xué)習(xí)方式的改變、也有利于調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性、更有利于思維的開發(fā)。那么身為一線的物理老師在課堂上如何適時(shí)度地進(jìn)行探究性這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)呢？下面以《摩擦力》為例，談?wù)勑抡n程理念下的探究式教學(xué)設(shè)計(jì)。

摩擦力是高一物理教學(xué)中的重點(diǎn)內(nèi)容，是三種常見(jiàn)性質(zhì)力中教學(xué)難度大，學(xué)生最難學(xué)的力。摩擦力是物體與物體間的相互作用，非常抽象，教師在教學(xué)中往往沒(méi)有讓學(xué)生感知摩擦力，使得學(xué)生對(duì)摩擦力的認(rèn)識(shí)停留在教師講授和理論學(xué)習(xí)上，學(xué)生在學(xué)習(xí)摩擦力這一節(jié)時(shí)深感困難。本文從探究式教學(xué)角度對(duì)摩擦力的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)以期解決以上問(wèn)題。

物理教學(xué)中的探究離不開對(duì)自然現(xiàn)象和物理實(shí)驗(yàn)的觀察、記錄和感受，以此為基礎(chǔ)產(chǎn)生問(wèn)題和各種猜想，引導(dǎo)學(xué)生加深對(duì)物理知識(shí)的理解，所以要在探究中學(xué)習(xí)摩擦力，通過(guò)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，切身感受摩擦力，比空洞的理論講述要有說(shuō)服力，學(xué)生也非常容易理解和接受。

1 滑動(dòng)摩擦力

生活當(dāng)中大量物理現(xiàn)象當(dāng)中都涉及到滑動(dòng)摩擦力，要讓學(xué)生明確滑動(dòng)摩擦力并不陌生，只是在生活中很多地方我們沒(méi)有留意體會(huì)和認(rèn)識(shí)而已。在這里可設(shè)計(jì)一個(gè)學(xué)生都能參與的小實(shí)驗(yàn)（讓學(xué)生伸出手掌壓緊課桌面，使勁向前搓，手掌相對(duì)桌面滑動(dòng)），讓所有學(xué)生感受到滑動(dòng)摩擦力，親近滑動(dòng)摩擦力，從而產(chǎn)生認(rèn)識(shí)和研究滑動(dòng)摩擦力的愿望。在此基礎(chǔ)上，提出探究滑動(dòng)摩擦力的方向。

圖1

在引入小實(shí)驗(yàn)中，有的學(xué)生會(huì)得出滑動(dòng)摩擦力的方向與物體運(yùn)動(dòng)方向相反，若此結(jié)論成立，則靜止的物體不可能受滑動(dòng)摩擦力。通過(guò)摩擦力演示器，實(shí)驗(yàn)得出靜止的物體也可受滑動(dòng)摩擦力。前面的演示實(shí)驗(yàn)中，物體雖靜止，但相對(duì)傳送帶是運(yùn)動(dòng)的，物體所受滑動(dòng)摩擦力與其相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反，讓學(xué)生的錯(cuò)誤認(rèn)知得到糾正。讓學(xué)生通過(guò)雙手互搓實(shí)例分析，進(jìn)一步加深對(duì)物體所受滑動(dòng)摩擦力與其相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反的理解。

圖2

滑動(dòng)摩擦力大小的探究，可借助摩擦力演示器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。有學(xué)生會(huì)認(rèn)為滑動(dòng)摩擦力大小可能與物體間相對(duì)滑動(dòng)快慢有關(guān)，我們通過(guò)調(diào)節(jié)摩擦力演示器輪軸的轉(zhuǎn)速，從而改變傳送帶與物體的相對(duì)滑動(dòng)快慢，實(shí)驗(yàn)事實(shí)告訴我們滑動(dòng)摩擦力大小與相對(duì)運(yùn)動(dòng)快慢無(wú)關(guān)。該實(shí)驗(yàn)器材能較好的演示出滑動(dòng)摩擦力的大小與壓力成正比的關(guān)系：F=μFN。在壓力一定時(shí)，通過(guò)該實(shí)驗(yàn)器材還可分別演示出接觸面粗糙程度和材料不同，物體所受滑動(dòng)摩擦力不同。從而讓學(xué)生意識(shí)到動(dòng)摩擦因素μ是由接觸面的粗糙程度和材料決定的，與壓力大小無(wú)關(guān)。

在以上探索研究的基礎(chǔ)上，探究滑動(dòng)摩擦力的產(chǎn)生條件對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)就容易理解和接受。在壓力一定時(shí)，同種材料接觸面越粗糙，所受滑動(dòng)摩擦力越大，接觸面相對(duì)越光滑，滑動(dòng)摩擦力越小，所以接觸面粗糙是滑動(dòng)摩擦力產(chǎn)生的條件之一?；瑒?dòng)摩擦力大小與壓力成正比，若接觸面無(wú)擠壓，也就不存在滑動(dòng)摩擦力，接觸面有擠壓是滑動(dòng)摩擦力產(chǎn)生的一必備條件?；瑒?dòng)摩擦力方向與物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反，相對(duì)靜止的物體間不存在滑動(dòng)摩擦力，兩物體間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)是滑動(dòng)摩擦力產(chǎn)生的又一必備條件。

2 靜摩摩擦力

靜摩擦力與我們的生產(chǎn)和生活息息相關(guān)，譬如人們行走就是利用靜摩擦力來(lái)實(shí)現(xiàn)的。教學(xué)中要讓學(xué)生感受靜摩擦力，可引導(dǎo)學(xué)生做用手在桌面上使勁向前搓（但保持手相對(duì)桌面靜止）的小實(shí)驗(yàn)。讓學(xué)生切身感受到手掌相對(duì)桌面有滑動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，會(huì)受到桌面給手掌，阻礙手掌相對(duì)桌面滑動(dòng)的力（靜摩擦力）。

學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)切身感受自然會(huì)得出物體所受靜摩擦力的方向與物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反。為此，在教學(xué)過(guò)程中可設(shè)計(jì)圖3所示的實(shí)驗(yàn)（將毛刷放在桌面上，其上面再壓一重物，用力拉毛刷，觀察刷毛彎曲方向）進(jìn)一步說(shuō)明靜摩擦力的方向與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向的關(guān)系。引導(dǎo)學(xué)生用拇指和食指挾緊教科書，體會(huì)在教科書向上、向下和水平運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，書相對(duì)手指的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向和書所受的靜摩擦力方向的關(guān)系。讓學(xué)生在觀察和實(shí)驗(yàn)感受的過(guò)程中，逐步理解和建立靜摩擦力方向與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反的概念。通過(guò)該實(shí)驗(yàn)，學(xué)生還能較好的感悟到運(yùn)動(dòng)物體也可受靜摩擦力，靜摩擦力的方向與物體運(yùn)動(dòng)方向無(wú)關(guān)，靜摩擦力既可是阻力，也可是動(dòng)力。

圖3

物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向分析是本節(jié)的難點(diǎn)，是判斷靜摩擦力方向的依據(jù)，由于靜摩擦力的產(chǎn)生是阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使兩物體保持相對(duì)靜止。教學(xué)中可引導(dǎo)學(xué)生假定接觸面光滑，物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向即相對(duì)靜止時(shí)的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向。

靜摩擦力的大小的探究，可借助圖4所示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究學(xué)生很自然會(huì)得出靜摩擦力的大小隨引起物體有滑動(dòng)趨勢(shì)的外力增大而增大，與物體間的壓力，接觸面的粗糙程度均無(wú)關(guān)。當(dāng)外力F增大到某一值之后，物體將相對(duì)傳送帶滑動(dòng)，說(shuō)明靜摩擦力有一最大值，即最大靜摩擦力。物體間的靜摩擦力大小可在0～fmax靜之間變化。本實(shí)驗(yàn)還能較好的演示出物體將滑動(dòng)時(shí)的最大靜摩擦力與滑動(dòng)后的滑動(dòng)摩擦力的大小關(guān)系，以及最大靜摩擦力與壓力的定性關(guān)系。最大靜摩擦力與壓力成正比關(guān)系，中學(xué)階段不做研究，可直接告訴學(xué)生（中學(xué)階段往往粗略的認(rèn)為最大靜摩擦力就等于接觸面的滑動(dòng)摩擦力）。

關(guān)于靜摩擦力產(chǎn)生條件的探究可結(jié)合圖4所示實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生分析總結(jié)。若接觸面光滑，物體在外力F的作用下相對(duì)傳送帶將會(huì)滑動(dòng)，不會(huì)有靜摩擦力產(chǎn)生，接觸面粗糙是靜摩擦力產(chǎn)生的條件之一。撤去外力F，物體相對(duì)傳送帶無(wú)滑動(dòng)趨勢(shì)，靜摩擦力消失，物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)是靜摩擦力產(chǎn)生的一必備條件。接觸面的最大靜摩擦力與壓力成正比，接觸面壓力為零，最大靜摩擦力也就為零，接觸面有擠壓是靜摩擦力產(chǎn)生的必要條件。

圖4

運(yùn)用探究式教學(xué)法，學(xué)生參與了探究的過(guò)程。在此過(guò)程中，通過(guò)自己實(shí)驗(yàn)、分析、總結(jié)而獲得知識(shí)，充分調(diào)動(dòng)起學(xué)生思考的積極性、主動(dòng)性，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣濃厚、熱情高、教學(xué)效果也顯著。并且學(xué)生通過(guò)參與整個(gè)探究過(guò)程，獲得的不只是探究得到的結(jié)論，最主要的是學(xué)會(huì)了探究的思維方法。也因體驗(yàn)到了探索的艱辛，方能享受到這種獲得了成功的喜悅。同時(shí)，也培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力。

G633.7

A

1004-7344（2016）28-0045-02

?摩擦力”科學(xué)探究的教學(xué)設(shè)計(jì).湖南中學(xué)物理，2011（04）.

2016-9-17