巧用小物品，突破重難點(diǎn)

摘 要：在初中物理教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)非常重要，演示實(shí)驗(yàn)的成敗直接影響著學(xué)生對物理知識的理解.《影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素》的演示實(shí)驗(yàn)中，由于操作不便等原因，容易造成對壓力知識的誤解，影響學(xué)生的理解.所以基于學(xué)生的認(rèn)知情況，利用身邊的物品，對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，組成一套新的實(shí)驗(yàn)器材，突破教學(xué)中的重難點(diǎn).

關(guān)鍵詞：改進(jìn)；滑動(dòng)摩擦力

作者簡介：孫燕紅（1988-），女，上海，大學(xué)本科，中學(xué)二級教師，研究方向物理實(shí)驗(yàn)教學(xué).

1 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的緣由

在初中物理教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)非常重要，演示實(shí)驗(yàn)的成敗嚴(yán)重影響著學(xué)生對物理知識的理解.但在現(xiàn)有教材配套的實(shí)驗(yàn)中，有些實(shí)驗(yàn)操作不便，也容易造成學(xué)生的誤解，如《影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素》演示實(shí)驗(yàn).原實(shí)驗(yàn)用加砝碼改變壓力的方法，很容易讓學(xué)生得出“影響滑動(dòng)摩擦力的因素是物體的重力”這種錯(cuò)誤的結(jié)論.例如在2015年上海中考物理卷中第15題的情景題：

為了探究影響物體受到滑動(dòng)摩擦力大小的因素，某小組同學(xué)利用木塊A、砝碼B、彈簧測力計(jì)等進(jìn)行實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)中，他們先在同一水平桌面上分別以不同的速度勻速拉動(dòng)木塊，然后通過木塊A上增加砝碼B以改變A對桌面的壓力大小，并用測力計(jì)測量木塊A受到的滑動(dòng)摩擦力大小，研究過程如圖1（a）、（b）和（c）所示，三次實(shí)驗(yàn)中木塊A的速度大小關(guān)系為v1=v3>v2 ，請仔細(xì)觀察圖中的操作和測量結(jié)果，然后歸納得出初步結(jié)論.

（1）比較（a）和（b）兩圖可知：

（2）比較（a）和（c）兩圖可知：

雖然題干中明確提示“增加砝碼來改變對桌面的壓力”，但仍有很多學(xué)生誤解為影響滑動(dòng)摩擦力的因素是重力.究其根本原因就在于新課教學(xué)中所使用的實(shí)驗(yàn)對學(xué)生理解壓力對摩擦力的影響造成了一些的誤導(dǎo).針對這一問題，教師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，內(nèi)容如下.

2 實(shí)驗(yàn)器材的選擇和改進(jìn)

2.1 器材選擇

在原實(shí)驗(yàn)中，通過增加砝碼來改變壓力，雖然容易理解，但是對于未學(xué)過壓力知識的八年級學(xué)生而言，容易將“重力”與“壓力”兩個(gè)概念混淆.所以在實(shí)驗(yàn)器材的選擇中用夾子代替砝碼，

使實(shí)驗(yàn)更直觀，避免概念的混淆，更容易得出準(zhǔn)確結(jié)論.夾子在生活中被廣泛應(yīng)用，而且根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)，夾子越多，力就越大，所以在改進(jìn)過程中通過夾夾子來施加壓力，改變夾子數(shù)量來改變壓力，從而直觀找到摩擦力與壓力的關(guān)系.最終的實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示.

2.2 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

根據(jù)拉力的方向，將改進(jìn)方案分為兩類，水平方向和豎直方向.具體方案如下：

第一類：水平方向

方法1：實(shí)驗(yàn)裝置豎直方向固定在鐵架臺上（如圖3），用彈簧測力計(jì)水平方向勻速拉動(dòng)鐵尺.然后改變夾子數(shù)量重復(fù)上述步驟，驗(yàn)證滑動(dòng)摩擦力與壓力的關(guān)系.

方法1中受力分析簡單，較易理解.水平方向上拉力和摩擦力是一對平衡力，大小相等.但是在實(shí)際操作中確保鐵尺在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)不易做到，鐵尺會由于重力作用向下滑動(dòng)（如圖4）.而且此時(shí)整個(gè)裝置受到水平拉力作用，容易發(fā)生傾斜（如圖5）.

方法2（推薦）：由于方法1中，鐵架臺容易傾倒，所以用手代替鐵架臺.又由于勻速直線運(yùn)動(dòng)不易做到，彈簧測力計(jì)示數(shù)不穩(wěn)定，所以借助相對運(yùn)動(dòng)，保持彈簧測力計(jì)不動(dòng)，用手水平向后拉動(dòng)塑料尺，使它相對鐵尺運(yùn)動(dòng)，從而在接觸面間產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦力（如圖6）.然后改變夾子數(shù)量重復(fù)上述步驟，驗(yàn)證滑動(dòng)摩擦力與壓力的關(guān)系.

方法2同方法1一樣，受力分析簡單，較易理解.而且實(shí)驗(yàn)器材較簡單，可以作為學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)，一個(gè)學(xué)生固定彈簧測力計(jì)，一個(gè)學(xué)生拉動(dòng)塑料尺，在實(shí)驗(yàn)過程中，親身感受摩擦力的變化情況.但是在分析過程中，由于相對運(yùn)動(dòng)在接觸面間產(chǎn)生摩擦力較難理解.

第二類：豎直方向

方法3：考慮到鐵架臺的穩(wěn)度，故將裝置水平方向固定在兩個(gè)鐵架臺上（如圖7），豎直向上拉動(dòng)鐵尺.由于豎直向上拉動(dòng)鐵尺時(shí)，塑料尺會被向上拉動(dòng)，所以用螺絲將塑料尺固定在鐵架臺上.當(dāng)鐵尺豎直方向勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，那么鐵尺在豎直方向受力平衡，結(jié)合三力平衡算出摩擦力的大小.改變夾子數(shù)量重復(fù)上述步驟，驗(yàn)證滑動(dòng)摩擦力與壓力的關(guān)系.

在方法3中的鐵架臺，由于自重的緣由更穩(wěn)固，不像方法1中易傾斜.但是分析過程中鐵尺在豎直方向上受到重力、摩擦力、拉力這三個(gè)力作用處于平衡狀態(tài)，三力的平衡理解有難度.而且實(shí)際操作中用螺絲固定塑料尺，會產(chǎn)生壓力，影響實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性.

方法4（推薦）：方法3中螺絲固定會影響實(shí)驗(yàn)，所以將固定的螺絲去掉，將凹槽向下起到阻擋作用，消除了螺絲壓力作用.同時(shí)方法3中鐵尺自重?zé)o法忽略，計(jì)算摩擦力需要三力平衡較復(fù)雜，所以選擇質(zhì)量較小的塑料片代替鐵尺（如圖8），在分析的過程中可以不計(jì)其重力對實(shí)驗(yàn)的影響.用彈簧測力計(jì)豎直方向勻速拉動(dòng)塑料片，結(jié)合二力平衡算出摩擦力的大小.改變夾子數(shù)量重復(fù)上述步驟，驗(yàn)證滑動(dòng)摩擦力與壓力的關(guān)系.

方法4較方法3受力分析更簡單，學(xué)生容易理解.而且這種方法適合作為演示實(shí)驗(yàn)，通過觀察彈簧測力計(jì)示數(shù)變化感受摩擦力變化.但是實(shí)際操作中做勻速運(yùn)動(dòng)不容易，彈簧測力計(jì)示數(shù)不穩(wěn)定.

3 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)中的一點(diǎn)感悟

以學(xué)生為本的教學(xué)，要求教師在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)結(jié)合學(xué)生的情況，其實(shí)實(shí)驗(yàn)部分的教學(xué)也是如此.原來的實(shí)驗(yàn)容易對個(gè)別學(xué)生造成新的困惑，所以需要適當(dāng)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生更好地理解. 同時(shí)教師應(yīng)該設(shè)計(jì)更多的活動(dòng)，讓學(xué)生參與，只有經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程才能收獲更多.所以除實(shí)驗(yàn)室配備的實(shí)驗(yàn)器材外，教師更應(yīng)利用身邊的物品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的改進(jìn).本次實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的選材大都是平時(shí)所用，利用這些物品做實(shí)驗(yàn)，有利于學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng).總而言之，在平時(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)更多關(guān)注學(xué)生的困惑和學(xué)習(xí)的方法，化繁為簡，同時(shí)也要善于利用身邊的物品改善實(shí)驗(yàn)，變廢為寶.

參考文獻(xiàn)：

[1]孫亞楠，鄭建鋒.關(guān)于《滑動(dòng)摩擦力與哪些因素有關(guān)》的改進(jìn)實(shí)驗(yàn).