摩擦力的探究性教學(xué)設(shè)計探討

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、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)；滑動摩擦力；靜摩擦力；壓力；測力計

新課程倡導(dǎo)“主動、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。現(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)活動中得到了廣泛的應(yīng)用。物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，演示、分組、探究三方面的實驗幾近貫穿了整個物理的課堂教學(xué)，在演示實驗中，一般情況都是教師操作，學(xué)生觀看；而分組實驗又多是驗證性實驗，通過實施探究性這種實驗教學(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度地進行探究性這種實驗教學(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。

摩擦力是高一物理教學(xué)中的重點內(nèi)容，是三種常見性質(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)中往往沒有讓學(xué)生感知摩擦力，使得學(xué)生對摩擦力的認識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)時深感困難。本文從探究式教學(xué)角度對摩擦力的教學(xué)內(nèi)容進行教學(xué)設(shè)計以期解決以上問題。

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

1 滑動摩擦力

生活當(dāng)中大量物理現(xiàn)象當(dāng)中都涉及到滑動摩擦力，要讓學(xué)生明確滑動摩擦力并不陌生，只是在生活中很多地方我們沒有留意體會和認識而已。在這里可設(shè)計一個學(xué)生都能參與的小實驗（讓學(xué)生伸出手掌壓緊課桌面，使勁向前搓，手掌相對桌面滑動），讓所有學(xué)生感受到滑動摩擦力，親近滑動摩擦力，從而產(chǎn)生認識和研究滑動摩擦力的愿望。在此基礎(chǔ)上，提出探究滑動摩擦力的方向。

圖1

在引入小實驗中，有的學(xué)生會得出滑動摩擦力的方向與物體運動方向相反，若此結(jié)論成立，則靜止的物體不可能受滑動摩擦力。通過摩擦力演示器，實驗得出靜止的物體也可受滑動摩擦力。前面的演示實驗中，物體雖靜止，但相對傳送帶是運動的，物體所受滑動摩擦力與其相對運動方向相反，讓學(xué)生的錯誤認知得到糾正。讓學(xué)生通過雙手互搓實例分析，進一步加深對物體所受滑動摩擦力與其相對運動方向相反的理解。

圖2

滑動摩擦力大小的探究，可借助摩擦力演示器進行實驗研究。有學(xué)生會認為滑動摩擦力大小可能與物體間相對滑動快慢有關(guān)，我們通過調(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滑動快慢，實驗事實告訴我們滑動摩擦力大小與相對運動快慢無關(guān)。該實驗器材能較好的演示出滑動摩擦力的大小與壓力成正比的關(guān)系：F=μFN。在壓力一定時，通過該實驗器材還可分別演示出接觸面粗糙程度和材料不同，物體所受滑動摩擦力不同。從而讓學(xué)生意識到動摩擦因素μ是由接觸面的粗糙程度和材料決定的，與壓力大小無關(guān)。

在以上探索研究的基礎(chǔ)上，探究滑動摩擦力的產(chǎn)生條件對學(xué)生來說就容易理解和接受。在壓力一定時，同種材料接觸面越粗糙，所受滑動摩擦力越大，接觸面相對越光滑，滑動摩擦力越小，所以接觸面粗糙是滑動摩擦力產(chǎn)生的條件之一。滑動摩擦力大小與壓力成正比，若接觸面無擠壓，也就不存在滑動摩擦力，接觸面有擠壓是滑動摩擦力產(chǎn)生的一必備條件。滑動摩擦力方向與物體間的相對運動方向相反，相對靜止的物體間不存在滑動摩擦力，兩物體間存在相對運動是滑動摩擦力產(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實現(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（但保持手相對桌面靜止）的小實驗。讓學(xué)生切身感受到手掌相對桌面有滑動趨勢時，會受到桌面給手掌，阻礙手掌相對桌面滑動的力（靜摩擦力）。

學(xué)生通過實驗切身感受自然會得出物體所受靜摩擦力的方向與物體間相對運動趨勢方向相反。為此，在教學(xué)過程中可設(shè)計圖3所示的實驗（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）進一步說明靜摩擦力的方向與物體相對運動趨勢方向的關(guān)系。引導(dǎo)學(xué)生用拇指和食指挾緊教科書，體會在教科書向上、向下和水平運動過程中，書相對手指的運動趨勢方向和書所受的靜摩擦力方向的關(guān)系。讓學(xué)生在觀察和實驗感受的過程中，逐步理解和建立靜摩擦力方向與物體相對運動趨勢方向相反的概念。通過該實驗，學(xué)生還能較好的感悟到運動物體也可受靜摩擦力，靜摩擦力的方向與物體運動方向無關(guān)，靜摩擦力既可是阻力，也可是動力。

圖3

物體相對運動趨勢方向分析是本節(jié)的難點，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運動，使兩物體保持相對靜止。教學(xué)中可引導(dǎo)學(xué)生假定接觸面光滑，物體間相對運動方向即相對靜止時的運動趨勢方向。

靜摩擦力的大小的探究，可借助圖4所示實驗進行。通過實驗研究學(xué)生很自然會得出靜摩擦力的大小隨引起物體有滑動趨勢的外力增大而增大，與物體間的壓力，接觸面的粗糙程度均無關(guān)。當(dāng)外力F增大到某一值之后，物體將相對傳送帶滑動，說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。本實驗還能較好的演示出物體將滑動時的最大靜摩擦力與滑動后的滑動摩擦力的大小關(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)階段往往粗略的認為最大靜摩擦力就等于接觸面的滑動摩擦力）。

關(guān)于靜摩擦力產(chǎn)生條件的探究可結(jié)合圖4所示實驗引導(dǎo)學(xué)生分析總結(jié)。若接觸面光滑，物體在外力F的作用下相對傳送帶將會滑動，不會有靜摩擦力產(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，物體相對傳送帶無滑動趨勢，靜摩擦力消失，物體間有相對運動趨勢是靜摩擦力產(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

運用探究式教學(xué)法，學(xué)生參與了探究的過程。在此過程中，通過自己實驗、分析、總結(jié)而獲得知識，充分調(diào)動起學(xué)生思考的積極性、主動性，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)生通過參與整個探究過程，獲得的不只是探究得到的結(jié)論，最主要的是學(xué)會了探究的思維方法。也因體驗到了探索的艱辛，方能享受到這種獲得了成功的喜悅。同時，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.湖南中學(xué)物理，2011（04）.

2016-9-17