“研究影響滑動摩擦力大小的因素”創(chuàng)新實驗課說課賞析

譚冠毅 陸小燕

【摘要】本文以“研究影響滑動摩擦力大小的因素”創(chuàng)新實驗課說課為例，闡述說課的過程，展示運用控制變量法設(shè)計實驗探究影響滑動摩擦力大小的方法，以新型實驗裝置替代傳統(tǒng)實驗裝置，使實驗容易操作、現(xiàn)象明顯，通過分析案例以期提升教師的說課能力。

【關(guān)鍵詞】初中物理 滑動摩擦力 探究實驗 控制變量法 說課賞析

【中圖分類號】G 【文獻標(biāo)識碼】A

【文章編號】0450-9889（2020）02A-0080-03

在2019年南寧市中小學(xué)實驗說課評選活動中，南寧市第三中學(xué)物理組陸小燕老師的“研究影響滑動摩擦力大小的因素”一課榮獲一等獎。作為物理組的成員，筆者深入剖析陸老師的這節(jié)課，認(rèn)為本節(jié)課的亮點在于實驗裝置的優(yōu)化，學(xué)生使用創(chuàng)新實驗裝置進行實驗探究，既掌握了控制變量法的研究方法，又能使實驗現(xiàn)象更直觀、實驗數(shù)據(jù)更穩(wěn)定，彌補了傳統(tǒng)實驗的不足;除此之外，陸老師的說課思路及設(shè)計也有不少值得我們學(xué)習(xí)的地方。下面，筆者結(jié)合陸老師說課的實踐進行具體闡述。

一、說教材

（一）教材分析

“研究影響滑動摩擦力大小的因素”是人教版物理八年級下冊第八章第3節(jié)《摩擦力》中的重要實驗，這個實驗是課標(biāo)中規(guī)定的必做的測定性實驗。做好實驗對摩擦力的理解起到非常關(guān)鍵的作用。

（二）學(xué)情分析

1.知識層面：學(xué)生雖然對摩擦現(xiàn)象不陌生，甚至可以說有著豐富的感性認(rèn)識，但他們不清楚滑動摩擦力大小與哪些因素有關(guān)。

2.能力層面：學(xué)生缺乏自主設(shè)計實驗的能力。

（三）教學(xué)目標(biāo)

1.知識目標(biāo)

（1）知道如何測量滑動摩擦力、怎樣研究影響滑動摩擦力大小的因素;

（2）通過實驗探究了解控制變量法這種基本的實驗研究方法。

2.能力目標(biāo)

（1）在實驗探究過程中，通過對現(xiàn)象的觀察與思考，培養(yǎng)分析與歸納物理規(guī)律的能力;

（2）進一步了解利用“控制變量法”研究物理問題的基本思路和方法，培養(yǎng)設(shè)計實驗的能力。

3.情感目標(biāo)

（1）培養(yǎng)學(xué)習(xí)物理的興趣和發(fā)現(xiàn)、探索問題的良好習(xí)慣;

（2）培養(yǎng)重視實踐的精神，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和敢于創(chuàng)新的品質(zhì)。

（四）教學(xué)重難點

1.重點

（1）測量滑動摩擦力大小的方法;

（2）用控制變量法設(shè)計實驗、進行實驗并歸納實驗結(jié)論。

2.難點

用控制變量法設(shè)計實驗、進行實驗并歸納實驗結(jié)論。

【賞析】

說課要說明自己對教材的理解，能準(zhǔn)確分析教材編寫意圖，確定學(xué)習(xí)內(nèi)容的廣度與深度，明確“教什么”，結(jié)合課標(biāo)說出教材內(nèi)容在章節(jié)乃至整本教材中的地位和意義。學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，說課要從學(xué)情分析入手，說學(xué)生的知識經(jīng)驗、技能態(tài)度、風(fēng)格特點，才能精準(zhǔn)定位教學(xué)目標(biāo)，從知識、能力、情感三維目標(biāo)上培養(yǎng)學(xué)生能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。該“實驗教學(xué)目標(biāo)”設(shè)計充分體現(xiàn)了說課者能很好地把握說課的核心要領(lǐng)，并能抓準(zhǔn)本課教學(xué)的重難點、關(guān)鍵點。

二、說“實驗改進及設(shè)計”

（一）實驗改進的理念：讓實驗操作更容易、實驗現(xiàn)象更直觀、實驗效果更明顯

我們一般通過用彈簧測力計拉動木塊，使得木塊在毛巾或棉布上做勻速運動，進而測定滑動摩擦力，但是這樣實驗存在如下不足：第一，手動拉木塊很難保證木塊做勻速運動，導(dǎo)致彈簧測力計示數(shù)不穩(wěn)定，讀數(shù)困難，讀數(shù)誤差大;第二，拉動木塊時，毛巾或者棉布容易起褶皺，導(dǎo)致木塊不能平穩(wěn)前進，不方便研究;第三，在研究滑動摩擦力是否與速度有關(guān)的實驗中，很難控制兩次勻速運動的速度大小是不相等的。

（二）實驗裝置的改進

把原來水平拉動的彈簧測力計改成豎直固定在支架上，用細(xì)線通過定滑輪連接到小木塊上;把原來的毛巾、棉布換成質(zhì)量幾乎可以忽略不計的塑料紙、海綿片，用粘膠將其固定在木塊底部，實驗時就不會出現(xiàn)起褶皺的情況;傳統(tǒng)實驗需要我們拉動木塊相對于地面做勻速運動，改進后，我們只需要把木塊放在傳送帶上，讓傳送帶轉(zhuǎn)動就可以讓小木塊相對于傳送帶滑動產(chǎn)生滑動摩擦力，而又相對地面靜止，滿足二力平衡條件，當(dāng)傳送帶轉(zhuǎn)動時，彈簧測力計的示數(shù)很穩(wěn)定。

【賞析】

教師針對傳統(tǒng)實驗裝置中的問題進行了優(yōu)化，利用傳送帶的轉(zhuǎn)動就可以使木塊相對傳送帶做勻速運動，在壓力大小和接觸面粗糙程度一定時，滑動摩擦力大小不變，所以彈簧測力計示數(shù)較穩(wěn)定，容易讀出相對準(zhǔn)確的數(shù)值。關(guān)于拉動速度快慢是否影響滑動摩擦力的大小及如何解決毛巾（棉布）褶皺帶來的問題，在新型實驗裝置中得以很好地解決，實驗易操作，現(xiàn)象直觀，效果明顯。教師結(jié)合圖像，從改進實驗理念和改進實驗裝置兩方面進行說課，有條理，生動形象，收獲了不錯的說課效果。

（三）實驗設(shè)計

1.實驗方法設(shè)計

運用控制變量法和二力平衡法。

2.實驗內(nèi)容設(shè)計

在實際教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生對“滑動摩擦力與什么因素有關(guān)”進行猜想時，學(xué)生可能會說出壓力大小、粗糙程度以外的影響因素，如速度大小、接觸面積等，所以，我們還應(yīng)該在原有實驗的基礎(chǔ)上至少增加2個實驗。

實驗1：探究滑動摩擦力大小與壓力的關(guān)系

步驟一：如圖3甲，把木塊正放（有孔位的一面朝上）在傳送帶上，讓傳送帶緩慢轉(zhuǎn)動起來，讀出彈簧測力計的示數(shù)F1;

步驟二：如圖3乙，在木塊上加1個鉤碼，讓傳送帶以同一速度緩慢轉(zhuǎn)動起來，并讀出彈簧測力計的示數(shù)F2;

步驟三：如圖3丙，在木塊上加2個鉤碼，讓傳送帶再次以同一速度緩慢轉(zhuǎn)動起來，并讀出彈簧測力計的示數(shù)F3。

利用新裝置后，實驗時彈簧測力計的示數(shù)很穩(wěn)定。從甲圖到丙圖，彈簧測力計的示數(shù)越來越大，根據(jù)二力平衡原理，說明摩擦力越來越大，通過比較三次實驗結(jié)果，容易得出第一個實驗結(jié)論：當(dāng)接觸面的粗糙程度相同時，接觸面受到的壓力越大，滑動摩擦力越大。

實驗2：探究滑動摩擦力大小與接觸面粗糙程度的關(guān)系

步驟一：用粘膠將比較光滑的塑料紙固定在木塊底部，把木塊正放在傳送帶上（如圖2甲），在木塊上放一個鉤碼，讓傳送帶緩慢轉(zhuǎn)動起來，讀出彈簧測力計的示數(shù)F1;

步驟二：去掉塑料紙，把較粗糙的木塊正放在傳送帶上（如圖4乙），木塊上依然放一個鉤碼，讓傳送帶以同一速度緩慢轉(zhuǎn)動起來，讀出彈簧測力計的示數(shù)F2;

步驟三：用粘膠將比木塊表面粗糙的海綿片固定在木塊底部，把木塊正放在傳送帶上（如圖4丙），木塊上放一個鉤碼，讓傳送帶再次以同一速度緩慢轉(zhuǎn)動起來，讀出彈簧測力計的示數(shù)F3。

三次實驗彈簧測力計示數(shù)的變化也很明顯，比較三次實驗中彈簧測力計的示數(shù)，得出實驗結(jié)論：當(dāng)接觸面受到的壓力相等時，接觸面越粗糙，滑動摩擦力越大。

實驗3：探究滑動摩擦力和運動速度大小的關(guān)系

步驟一：把木塊正放（有孔位的一面朝上）在傳送帶上，讓傳送帶做加速運動，讀出彈簧測力計的示數(shù)F1;

步驟二：把木塊正放（有孔位的一面朝上）在傳送帶上，讓傳送帶做減速運動，讀出彈簧測力計的示數(shù)F2。

利用改進后的裝置進行該實驗，操作起來非常的方便。從實驗中看到不管傳送帶是做加速運動還是減速運動，彈簧測力計示數(shù)都不變，不難得出實驗結(jié)論：滑動摩擦力的大小與速度的大小沒有關(guān)系。

實驗4：探究滑動摩擦力和接觸面積大小的關(guān)系

步驟一：如圖5甲，把木塊正放（有孔位的一面朝上），讓傳送帶緩慢轉(zhuǎn)動起來，讀出彈簧測力計的示數(shù)F1;

步驟二：如圖5乙，把木塊反放（有孔位的一面朝下），讓傳送帶以同一速度緩慢轉(zhuǎn)動起來，讀出彈簧測力計的示數(shù)F2。

木塊上的孔位具有兩個作用，第一個作用：改變壓力時，放置砝碼;第二個作用：由于底面沒有孔位，所以兩面的面積是不同的，進行實驗4時只需要將木塊正反放置就可以改變接觸面積的大小了。

比較兩次實驗中彈簧測力計的示數(shù)，得出實驗結(jié)論：滑動摩擦力的大小與接觸面積的大小無關(guān)。

【賞析】

教師引導(dǎo)學(xué)生猜想后，為了驗證猜想，又引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合課本設(shè)計實驗。實驗1是探究滑動摩擦力大小與壓力的關(guān)系，學(xué)生通過討論，得出必須要控制接觸面的粗糙程度、運動速度、接觸面積等因素相同，從而進一步了解控制變量法。同理，接下來的實驗2、3、4的探究學(xué)生會類似地運用控制變量法和二力平衡法完成實驗，對實驗數(shù)據(jù)進行分析，歸納實驗結(jié)論?；瑒幽Σ亮Φ拇笮∈欠衽c運動速度大小及接觸面積大小有關(guān)，是學(xué)生最為困惑的，一定要通過正確實驗消除學(xué)生疑惑，讓他們真正掌握影響滑動摩擦力大小的因素，這是本課的重點，也是難點。教師在說課時，結(jié)合圖像，將四個實驗分別標(biāo)為實驗一、實驗二、實驗三、實驗四，分步驟說明實驗過程，條理性強，一目了然。

三、說“反思與自我評價”

1.改進后實驗裝置的優(yōu)點：實驗很容易操作、現(xiàn)象直觀、效果明顯，彌補了傳統(tǒng)實驗的不足，對教師的“教”和學(xué)生的“學(xué)”都有很大的幫助，達到了預(yù)期的效果。

2.實驗裝置改進的創(chuàng)新亮點：一物多用。

3.實驗裝置可拓展的地方：在小木塊下面裝上輪子，可探究滑動摩擦與滾動摩擦的大小關(guān)系。

4.實驗裝置中的塑料紙、海綿片，用粘膠將其固定在木塊底部，其實操作起來不是很理想，最好是能換用粗糙程度不同的傳送帶進行實驗。

【賞析】

教學(xué)效果是教學(xué)目標(biāo)的效值和體現(xiàn)。教學(xué)效果的預(yù)判，既是教師實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的期望，又是實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的自我把握程度。教師在說課時，要對學(xué)生的認(rèn)知、智力開發(fā)、能力發(fā)展、思想品德的養(yǎng)成、身心發(fā)展等方面做出具體的、可能的預(yù)判。教學(xué)效果是否達成，需要教師在課后進行反思和自我評價，以促進自身專業(yè)成長。教師對器材的一物多用及換用粗糙程度不同的傳送帶進行實驗等思考都能為日后的教學(xué)設(shè)計提供參考，隨著對課本知識的深入挖掘，自然而然的就能提升自身的教學(xué)水平。

【總評】

教師說課時從教材分析入手，準(zhǔn)確表明該實驗是《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》（2011年版）中規(guī)定的必做的測定性實驗，結(jié)合學(xué)情及教學(xué)目標(biāo)，為學(xué)生定制了實驗內(nèi)容，準(zhǔn)確、具體、恰當(dāng)?shù)卣f出教學(xué)重難點、關(guān)鍵點，根據(jù)物理實驗的特性，運用了大量的圖片輔助說明，說課過程完整且流暢。

在25分鐘的說課時間里，陸老師將說課的重點放在“提出問題”“猜想和實驗”“學(xué)生小結(jié)”上，3分鐘的時間用于講述親身體驗、提出問題，引發(fā)學(xué)生思考;黃金時間（15分鐘）利用在說“猜想和實驗”上：在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生根據(jù)自己的猜想運用控制變量法設(shè)計實驗，經(jīng)過討論和修改后，形成方案，然后進行分組實驗、得出結(jié)論，學(xué)生實驗探究過程中教師巡視、個別指導(dǎo);2分鐘用于說“實驗小結(jié)”;5分鐘的時間說“練習(xí)檢測”。本課的創(chuàng)新點是對實驗裝置進行了改進，從激發(fā)學(xué)生對影響摩擦力大小的因素進行猜想，到學(xué)生參與設(shè)計實驗，利用新的實驗裝置采用控制變量法進行實驗，最后進行實驗數(shù)據(jù)分析，歸納實驗結(jié)論，體現(xiàn)了以學(xué)生為主體，培養(yǎng)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣和發(fā)現(xiàn)、探索問題的良好習(xí)慣。通過實驗教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計、反思與自我評價闡述，把整節(jié)課內(nèi)容進行了濃縮提煉，得到有效概括，內(nèi)容完整，不失為一節(jié)好課。

（責(zé)編 劉小瑗）