在體驗和創新中幸福地學習物理——以研究性學習《生活中的摩擦力》為例

周亞云　曲艷平

(江蘇省奔牛高級中學，江蘇　常州　213131)

在體驗和創新中幸福地學習物理
——以研究性學習《生活中的摩擦力》為例

周亞云曲艷平

(江蘇省奔牛高級中學，江蘇常州213131)

摘要：物理學以實驗為基礎，開展研究性學習具有得天獨厚的“先天優越性”.它可以培養學生的創新意識和綜合實踐能力，也有助于學生體會團隊合作的重要性.

關鍵詞：高中物理；摩擦力；研究性學習

物理源于生活，它本該是一門充滿生活氣息且令人感興趣的學科，可是有些學生卻很害怕學習物理，覺得“物理太難了，我無法理解”.作為物理老師，需要充分挖掘物理的趣味性、生活性，充分調動學生的積極性，讓學生能夠“愛上”物理，覺得學習物理的過程是幸福的，充滿樂趣的.基于這個出發點，我們學校開展了物理研究性學習的課程，下面筆者以《生活中的摩擦力》為例，與同仁分享學生的研究過程與成果.

1研究背景

摩擦力在生活中無處不在，它是高中物理的一個難點，學生難以掌握影響摩擦力大小的因素以及摩擦力的方向.于是，我們動員學生課后分組搜集生活中摩擦力的例子，以“生活中的摩擦力”為課題進行研究性學習，讓學生通過生活例子形象地感受摩擦力，這樣不僅能使學生更深刻理解摩擦力，還能調動學生學習物理的積極性，物理教學會取得更好的效果.

2研究計劃

研究性學習的階段學生活動及要求教師活動時間第一階段 初步認識研究性學習,理解研究性學習的方法 了解研究性學習. 知道活動的目的、要求、操作的步驟. 利用演示文稿PPT介紹本次研究性學習的步驟與方法.1課時第二階段課題準備提出和選擇課題(1)討論要研究摩擦力應該從哪些方面展開調查.(2)從學生最感興趣的方面確定研究主題. 解釋課題,與學生一起討論.成立課題組 學生根據自己的情況自由分組,明確各人的工作,選出小組長. 根據學生的分組情況作出適當的調整.形成小組實施方案(1)小組長根據各人的興趣特長給各人布置任務.(2)小組成員根據工作內容收集資料(1)制訂合作學習規則提供給學生.(2)組織、指導學生的小組討論、小組成員分工.必要時給予幫助.2課時第三階段課題實施 由小組長根據分工制定研究計劃,開展對摩擦力的實際研究、制作、調查等. 及時給學生解疑和幫助.4課時第四階段評價交流 在研究過程中與學生談話,了解學生在研究性學習過程中的態度、體驗、實踐能力、判斷學生的研究精神與態度,建立活動記錄表.1課時

3研究過程及成果

3.1自行車中的摩擦力

圖1

問題1：自行車的前、后輪哪個是主動輪？哪個是從動輪？

實驗：如圖1所示，一位學生把后輪抬起，另一位學生騎自行車不能前進.

結論：前輪不動，說明后輪是主動輪.

問題2：自行車行駛過程中前、后輪所受的摩擦力的方向如何？

實驗：(1) 研究后輪：如圖2所示，把自行車放進沙槽，用人手轉動自行車踏板使后輪轉動，帶起沙礫，觀察沙礫飛起的方向.

(2) 研究前輪：如圖3所示，把自行車前輪和毛刷相連，推自行車向前，觀察毛刷上刷毛彎曲的方向.

結論：后輪受到的摩擦力方向向前，充當動力；前輪受到的摩擦力方向向后，充當阻力.

問題3：自行車剎車時急剎法和點剎法哪種方式好？

實驗：用具為自行車一輛，秒表，卷尺.

方法：在一條長六十米的跑道上騎自行車，到達五十米處分別用急剎法和點剎法剎車，使自行車停止運動，觀察剎車后的距離與地面上的情況.急剎法、點剎法實驗數據分別如表1、2，實驗結論如表3.

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表1

表2

表3

學生從研究中提出了以下建議：(1) 急剎會對騎自行車的人造成危險，同時也會減少車身和車胎的壽命.

(2) 用點剎法剎車能使生命得到保障，也減少對車身和車胎的損害.

教師在學生研究的基礎上補充了現在非常流行的山地自行車采用的碟剎法(如圖4)，碟剎是靠碟剎卡鉗夾住固定在花鼓上的鋼制盤片來制動的.優點：盤片的半徑比車輪的半徑小得多，因此碟剎的制動力臂要小得多，理論上更加不容易抱死.

圖4

3.2汽車中的摩擦力

問題4：在后驅車行駛過程中前、后輪摩擦力的方向如何？

實驗方案1：把遙控小汽車后輪放進沙槽，后輪轉動帶起沙礫，觀察沙礫飛起的方向(如圖5).

實驗結論：現象不明顯.

實驗方案2：把汽車的后車輪放進水槽里，觀察水花濺起的方向，判斷摩擦力的方向(如圖6).

實驗結論：只觀察到了水泡，現象還是不明顯.

實驗結論：后驅車前輪受到的摩擦力向后，后輪受到的摩擦力向前.

問題5：為什么汽車要裝ABS？

學生通過上網查閱資料，得出結論：ABS是英文Antilock Braking System的縮寫，意思是防抱死制動系統.它的主要作用是防止在制動過程中車輪抱死，從而保證駕駛員在制動時能控制汽車方向，此時車輪受最大靜摩擦力，還能減小制動距離(如圖9).

圖9

3.3拔河中的摩擦

學生首先對拔河的雙方進行受力分析，發現與人受到的最大靜摩擦力的大小有關，于是想通過實驗來證明(如圖10).

圖10

實驗情景1：兩組男隊員體重、所穿鞋子都相同.

實驗結論：不相上下.

實驗情景2：兩組男隊員體重相同、所穿鞋子不同.

實驗結論：穿著防滑效果好的鞋子的隊員獲勝.

實驗情景3：兩組隊員所穿鞋子相同，但一組是男生，另一組是女生.

實驗結論：男生獲勝.

學生總結：拔河比賽的勝負的確與最大靜摩擦力有關.

4學以致用

學生還利用身邊的一些物品做了一些與摩擦力有關的小制作：(1) 會行走的柯南：交替扯動細繩，柯南就會移動(如圖11)；(2) 會翻跟頭的魔丸(如圖12).

5小結

研究性學習能突出物理學的科學研究方法(提出問題——猜想假設——理論分析——實驗驗證——得出結論——修正完善)，通過實驗，培養了學生動手實踐的能力，分析解決實際問題的能力.運用物理知識解決物理實際問題的方法培養了學生的創新意識.通過交流提高應用電腦的水平.通過展示討論，提高了學生的語言表達能力及小組協作精神，并避免了單一模式的實驗方法，學生的發散思維有了提高，真正實現了既動腦又動手，也體驗到了學習的快樂.

參考文獻：

[1] 郭如松.讓物理課堂成為“幸福課堂”[J].中學物理教與學,2014,(2).

[2] 王媛媛.淺談探究性實驗教學中的猜想[J].物理教學,2013,10.