淺談《摩擦力》在高中物理學(xué)習(xí)中的幾種誤區(qū)

張婷

【摘 要】高中物理教材中“力學(xué)部分”一直以來都是高考必考內(nèi)容之一，同時(shí)也是很多高中生物理學(xué)習(xí)的“難點(diǎn)”。在實(shí)際學(xué)習(xí)中，高中生因思維定勢(shì)影響常常會(huì)陷入一些誤區(qū)，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效率低下。本文對(duì)此現(xiàn)象進(jìn)行了總結(jié)歸納，并提出了相應(yīng)的解決方法，以期對(duì)幫助高中生走出物理學(xué)習(xí)誤區(qū)，提高分析物理和解決問題的能力有所助益。

【關(guān)鍵詞】高中物理;《摩擦力》;誤區(qū);方法

新課改背景下的高中物理課堂，要求應(yīng)具有發(fā)展性特征，要讓課堂成為師生之間共同建構(gòu)知識(shí)，共同交流互動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)共同成長的平臺(tái)與場(chǎng)所，在學(xué)生體驗(yàn)學(xué)習(xí)快樂的過程中幫助他們完善物理知識(shí)體系，學(xué)會(huì)如何高效學(xué)習(xí)并形成一定的學(xué)習(xí)能力和物理思維。但在實(shí)際學(xué)習(xí)過程中，高中物理對(duì)于高中生而言，無可避免地被貼上“難學(xué)”的標(biāo)簽。相對(duì)于初中物理來說，高中物理不再停留在對(duì)表面的、經(jīng)典知識(shí)的認(rèn)知上，而是已經(jīng)深化到更多情況下的分析、計(jì)算及原理探索上，所以要求學(xué)生的物理能力與物理思維均要提升到一定更高的水平。受初中物理學(xué)習(xí)模式及思維定勢(shì)的影響，高中生在物理學(xué)習(xí)中經(jīng)常會(huì)走入一些“誤區(qū)”，尤其是在學(xué)習(xí)《摩擦力》時(shí)，這種現(xiàn)象尤為突出，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效率低下。為了幫助高中生盡快走出學(xué)習(xí)誤區(qū)，物理教育者應(yīng)客觀理性地對(duì)原因進(jìn)行分析，并通過總結(jié)歸納找到相應(yīng)的引導(dǎo)及解決方法。本文結(jié)合物理教學(xué)實(shí)踐，對(duì)此進(jìn)行了詳細(xì)闡述。

一、高中物理《摩擦力》教材分析

《摩擦力》是高中物理“力學(xué)”知識(shí)體系的基礎(chǔ)，它對(duì)高中生未來力學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)及整個(gè)物理知識(shí)體系的構(gòu)建起重要的“基石”作用?！赌Σ亮Α肥歉咧辛W(xué)三類常見力中的一種，是進(jìn)行受力分析學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。新課標(biāo)要求高中生通過摩擦力學(xué)習(xí)，要對(duì)滑動(dòng)摩擦和靜摩擦規(guī)律進(jìn)行了解，并可以運(yùn)用動(dòng)摩擦因數(shù)進(jìn)行摩擦力計(jì)算，其中靜摩擦力規(guī)律中包括“最大靜摩擦力”。本節(jié)內(nèi)容比初中時(shí)學(xué)生們接觸到的《摩擦力》知識(shí)更深入，更突出了物理問題和物理現(xiàn)象有復(fù)雜性。高中物理《摩擦力》中“靜摩擦”在很多情形下呈現(xiàn)出的“若有似無、飄忽不定”的感覺，對(duì)于已經(jīng)形成某種思維定勢(shì)的高中生而言，則產(chǎn)生了一定的學(xué)習(xí)障礙。與此同時(shí)，也正是這種“變幻性”更能夠培養(yǎng)高中生辯證的物理觀點(diǎn)，提升物理素質(zhì)，也更能夠激發(fā)起他們的學(xué)習(xí)興趣。對(duì)于在初中已經(jīng)定性學(xué)習(xí)過“摩擦力”的高中生來說，已對(duì)摩擦力減小和增大摩擦力方法，以及滑動(dòng)摩擦力和表現(xiàn)狀況之間的關(guān)系等內(nèi)容有所了解，因此，要突破高中物理摩擦力的一些重點(diǎn)與難點(diǎn)相對(duì)容易。但同時(shí)受初中思維的影響，在“計(jì)算摩擦力大小”以及“判斷摩擦力方向”等知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)中，容易陷入“瓶頸”，走進(jìn)誤區(qū)。《摩擦力》的學(xué)習(xí)效果直接影響接下來“牛頓運(yùn)動(dòng)定律應(yīng)用”“動(dòng)能定理應(yīng)用”“摩擦力做功與熱能產(chǎn)生關(guān)系”等知識(shí)的學(xué)習(xí)，所以，物理老師應(yīng)對(duì)學(xué)生在《摩擦力》學(xué)習(xí)中的“誤區(qū)”加以重視，客觀分析原因，尋求有效的方法與策略，對(duì)學(xué)生進(jìn)行有針對(duì)性的指導(dǎo)和引導(dǎo)。筆者通過教學(xué)實(shí)踐，嘗試從創(chuàng)建有效情境和實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)探索兩方面，給學(xué)生們提供了一個(gè)自主參與學(xué)習(xí)和反思的機(jī)會(huì)，讓他們能通過啟發(fā)與實(shí)踐盡快走出學(xué)習(xí)誤區(qū)，加快對(duì)《摩擦力》的理解，在物理學(xué)習(xí)中發(fā)展、提高實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神，為后續(xù)學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

二、高中物理《摩擦力》學(xué)習(xí)誤區(qū)

誤區(qū)一：形成“摩擦力方向和物體運(yùn)動(dòng)方向是相反的”錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。

摩擦力的方向分兩種情況，一種是滑動(dòng)摩擦力，二是靜摩擦力。學(xué)生們對(duì)滑動(dòng)摩擦力方向的認(rèn)知不會(huì)存在疑義，但對(duì)于靜摩擦力方向，在學(xué)習(xí)中由于它的表述是“和物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向是相反的”，而學(xué)生們往往會(huì)將其中“相對(duì)”二字忽略，只看到相反，所以才會(huì)陷入“摩擦力方向和物體運(yùn)動(dòng)方向是相反的”這樣的誤區(qū)，導(dǎo)致在判斷方向時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤。為了幫助學(xué)生走出這個(gè)誤區(qū)，老師可通過情境創(chuàng)設(shè)的方法：如圖1所示，將一塊木板放在桌面上，在其右側(cè)放一個(gè)木塊，這時(shí)拖著木板迅速向前行。然后讓學(xué)生們觀察，并從中進(jìn)行分析引導(dǎo)：木塊之所以會(huì)向右運(yùn)動(dòng)，是因?yàn)槭艿侥景鍖?duì)其實(shí)施了向右的摩擦力，以桌面作為參考物的話那可以得到木塊運(yùn)動(dòng)方向和摩擦力方向是保持一致的。然而相對(duì)于木板的向左運(yùn)動(dòng)，也與判斷滑動(dòng)摩擦力方向的準(zhǔn)則不相違背，那到底是怎么回事？這時(shí)候老師對(duì)“相對(duì)運(yùn)動(dòng)”進(jìn)行闡述，讓學(xué)生們認(rèn)識(shí)到達(dá)里的“相對(duì)運(yùn)動(dòng)”實(shí)際是指的是摩擦力“施力物體”和“受力物體”兩者間相對(duì)的運(yùn)動(dòng)。在有效情境的觀察思考中，結(jié)合老師的適時(shí)分析引導(dǎo)，學(xué)生們很快就能夠走出誤區(qū)。

誤區(qū)二：形成“摩擦力一定會(huì)對(duì)物體運(yùn)動(dòng)造成阻礙”的錯(cuò)誤認(rèn)知。

同判斷摩擦力方向一樣，學(xué)生們?cè)趯W(xué)習(xí)摩擦力作用效果時(shí)，也會(huì)犯相同錯(cuò)誤?；瑒?dòng)摩擦力和靜摩擦力作用效果的不同在于，一個(gè)是“阻礙物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)”，一個(gè)是“阻礙物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)”，但學(xué)生學(xué)習(xí)到此，就會(huì)將思維固定在“阻礙”上，片面地認(rèn)為摩擦力一定會(huì)是“阻礙物體”的運(yùn)動(dòng)。這時(shí)，可向?qū)W生們?cè)佻F(xiàn)一下生活中的真實(shí)情境：人走路和車站的行李安檢器。先讓大家回想自己在生活中的真實(shí)體驗(yàn)：“冬天結(jié)過冰的路面你們走起來是什么感覺，是不是覺得寸步難行？”再讓他們想象：“如果車站行李安檢器上的傳送帶變得非常光滑，那么行李能不能正常地被傳送進(jìn)站？”結(jié)合生活化場(chǎng)景再反思摩擦力作用效果，學(xué)生們就會(huì)理解什么是“相對(duì)運(yùn)動(dòng)”，并同時(shí)認(rèn)識(shí)到摩擦力同時(shí)也能夠成為動(dòng)力，讓物體“相對(duì)于”地面進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。

誤區(qū)三：在判斷靜摩擦力大小時(shí)直接套用滑動(dòng)摩擦力“壓力越大摩擦力越大”規(guī)律。

眾所周知，從公式“f=μN(yùn)”中我們得到了滑動(dòng)摩擦力和壓力之間的關(guān)系，兩者成正比，即滑動(dòng)摩擦力隨著壓力變大而變大，但這是否同樣適用于判斷靜摩擦力大小上呢？顯然，很多學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)會(huì)自然地將這一規(guī)律直接“套用”在靜摩擦力大小上，其實(shí)對(duì)于靜摩擦力大小的確定，在高一時(shí)期只能通過“二力平衡”的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行判斷，那么怎樣才能夠指導(dǎo)學(xué)生從實(shí)踐中形成正確認(rèn)知呢？筆者認(rèn)為，老師可以采取課堂小實(shí)驗(yàn)的方法，讓學(xué)生們通過親自實(shí)踐進(jìn)行驗(yàn)證和理解。

提前為學(xué)生們準(zhǔn)備幾個(gè)純凈水瓶子，先讓學(xué)生們自己握住瓶子慢慢的加力，感受這個(gè)過程，并從這個(gè)過程中嘗試分析在豎直方向瓶子的受力情況，對(duì)于靜摩擦力與瓶子受到的重力兩者之間的“二力平衡”進(jìn)行體驗(yàn)。在這個(gè)小實(shí)驗(yàn)中可以讓學(xué)生們認(rèn)識(shí)到，由于重力不會(huì)發(fā)生變化，所以純凈水瓶子所受摩擦力也不會(huì)發(fā)生變化。那么這時(shí)就會(huì)有學(xué)生產(chǎn)生困惑：“瓶子會(huì)因?yàn)槭治兆∷牧α孔兇罅硕艿皆鯓拥挠绊?？”接下來，老師和學(xué)生展開互動(dòng)實(shí)驗(yàn)，讓某學(xué)生上臺(tái)在老師握住瓶子不同位置的地方嘗試將瓶子從老師手中抽走，如圖所示。

經(jīng)過實(shí)際操作，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)老師握住瓶子上端時(shí)瓶子很容易就被抽走了，但當(dāng)老師握住中間部位時(shí)卻很難從手中抽走瓶子。經(jīng)過這樣的互動(dòng)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生們就能夠領(lǐng)悟出“壓力變大是增加了最大靜摩擦力”的道理。

在學(xué)習(xí)《摩擦力》時(shí)，不僅會(huì)出現(xiàn)以上幾種誤區(qū)，包括“滑動(dòng)摩擦力會(huì)因?yàn)榻佑|面積的變大而變大”“靜摩擦力只會(huì)產(chǎn)生在靜止物體上，滑動(dòng)摩擦力只會(huì)作用于運(yùn)動(dòng)物體上”“物體沿粗糙的水面滑動(dòng)時(shí)必定會(huì)受摩擦力”……但筆者認(rèn)為，同以上列舉的三種情況大同小異，均可以通過情境創(chuàng)設(shè)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法幫助學(xué)生們走出誤區(qū)。

總之，從高中物理《摩擦力》的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀可以看出，大部分學(xué)生受初中物理“直觀性”教學(xué)模式的影響，在獲取知識(shí)的過程中形象思維更加突出，也正因如此，在進(jìn)入高中物理學(xué)習(xí)階段之后，他們短期內(nèi)很容易走進(jìn)學(xué)習(xí)誤區(qū)。因此，物理老師在實(shí)施教學(xué)時(shí)，應(yīng)注重學(xué)生思維能力的有效銜接，將一些難點(diǎn)重點(diǎn)問題通過情境創(chuàng)設(shè)或?qū)嶒?yàn)驗(yàn)證的方式呈現(xiàn)，疏通學(xué)生在認(rèn)知中產(chǎn)生的“瓶頸”，幫助他們走出誤區(qū)，感受物理學(xué)習(xí)的快樂。

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