“靜摩擦力”課例分析

朱晨暉

曲靖市第二中學，云南 曲靖 655000

依據教材、學時的安排，本節課教學內容是摩擦力的第一個課時——“靜摩擦力”。

物理學是一門以實驗為基礎且與生活緊密相連的學科，因此在設計本節課時，結合學生在初中階段對摩擦力已有的初步知識，從學生的認知心理出發，以生活實例、演示實驗、探究實驗等為載體，突出以學生為主體、以教師為主導的理念。

對于摩擦力，學生有豐富的生活感知，但受經驗的影響，對摩擦力容易產生理解誤區，如多數學生認為摩擦力一定是阻力，所以只有通過自己親身體驗才能正確認識摩擦力。從知識角度而言，通過初中學習，學生已經初步了解摩擦力，掌握彈簧秤的使用方法和二力平衡的知識，探究摩擦力大小的物理知識儲備已經基本到位。在此基礎上，本文接下來展示幾個上課的片段及反思。

課堂引入：為了激發學生學習的欲望和好奇心，正式上課之前通過表演一個小魔術引入。

一根橡皮筋和一個金屬環，橡皮筋穿過金屬環，兩只手一高一低捏住橡皮筋的兩端，學生可以觀察到金屬環沿著橡皮筋往上爬，此時提問其原因，并提出通過今天的學習能夠幫助我們解釋這個現象。由此順利地引入了主題。由于學生在初中階段已經學習過摩擦力的定義，為了幫助學生回憶，在課件上將該定義設計成填空的形式，學生回答填空中的關鍵詞，即可達到回顧舊知識、為新知識的介入做好知識儲備的目的。

重難點突破一：靜摩擦力的產生條件。

筆者在此設計了“筷子提大米”實驗，希望通過這一個實例能引導學生歸納出靜摩擦力產生的三個條件。

“筷子提大米”實驗因為操作比較困難，在課堂上應用的相對較少，但該實驗趣味性強，效果明顯。因此，筆者在課前反復實驗。為了保證實驗的成功率，我們將裝大米的容器由敞口的玻璃杯換成了口徑相對較小且質量較輕的礦泉水瓶。改良后實驗的成功率大大提升。

該教學片斷如下：

老師：這個透明礦泉水瓶里裝滿了大米，現在用手指透過瓶口按壓大米，然后插入一根竹筷，提起筷子，發現大米、瓶子隨著筷子被拎起來了。為什么呢？

學生：因為筷子和大米之間有靜摩擦力。

老師：現在換用一根不銹鋼筷子重新操作，為什么大米不能被拎起來？

學生：因為太滑了。

老師：現在請同學們來歸納一下產生靜摩擦力需要滿足哪些條件？

（學生快速說出了條件之一：接觸面要粗糙。老師需要進一步引導。）

老師：為什么插入筷子前一定要按壓大米，否則無法將瓶子及大米提起？

學生：按壓大米之后筷子和大米之間才能壓得更緊，所以必須要有壓力。

（老師繼續引導）

老師：為什么剛才拎起裝大米的瓶子后老師不敢走太遠？

學生：因為怕它們掉下來。

老師：對，換句話說此時的瓶子及大米相對于筷子有_______________？

學生：有向下掉的趨勢。

至此，靜摩擦力產生的三個條件全部分析、歸納了出來。這個過程中，大部分學生很難一次歸納出三個條件，老師一定要有耐心，靈活應對，逐級引導，相信學生。

重難點突破二：靜摩擦力方向的判定。

這個環節選用了經典的毛刷演示，為了讓演示過程清晰地呈現在學生面前，筆者決定課前錄下實驗視頻，課上播放。

老師：請大家注意觀看視頻中的實驗現象，毛刷靜放在桌布上，輕輕用力向左推毛刷，欲動未動。大家觀察到了什么？請思考為什么與桌布接觸的毛刷底部沒有與毛刷一起向左動？

學生：因為毛刷底部受到向右的靜摩擦力。

該環節最初設計的問題是“為什么毛刷底部向右彎曲？”課堂教學中發現，很多學生都很自然地答到：“因為受到擠壓”。這樣的設問不能有效地引出靜摩擦力的方向，改進后的設問效果好很多。

重難點突破三：靜摩擦力的大小。

關于靜摩擦力的大小，學生在初中階段只知道用二力平衡求解，高中階段對此有更高的要求。為此，筆者設計了兩個實驗：一是探究靜摩擦力的變化規律；二是探究最大靜摩擦力與哪些因素有關？定性關系是什么？為了初步培養學生設計實驗方案的能力，得出實驗結論，加強實驗的操作技能，但又防止其操作時的盲目拖沓，因此第一個實驗由教師來演示，第二個實驗則放手讓學生分小組操作。兩個實驗分別設計好表格記錄數據，橫向、縱向對比數據，學生很容易得到結論。教師演示實驗雖然是教師操作，但讀取彈簧秤示數環節由學生完成。為了方便學生讀取數據，將實驗進行了改良，圖1是原始實驗示意圖，圖2是改進后的裝置圖。改進后，彈簧秤通過繩子拉動木塊，繩子繞過定滑輪，這樣彈簧秤就能立起來，學生讀數更加方便。隨著拉力的增大，達到最大靜摩擦力時可以很明顯地觀察到指針的回彈。

圖1 改進前的實驗裝置圖

圖2 改進后的實驗裝置圖

實驗探究1：靜摩擦力大小的變化規律（教師演示實驗）（表1）

表1 靜摩擦力變化規律實驗數據記錄表

結論：

①縱向對比數據得__________________；

②橫向對比數據得_________________；

③持續增加拉力時發現彈簧秤指針____________________________。

第二個實驗是學生緊跟老師步伐，探究上一個實驗中發現的最大靜摩擦力。因為指針回彈，如何記錄最大靜摩擦力的大小是個難點。為此，筆者特別錄了一段視頻，教學生如何記錄。數據在指針下方，緊挨著指針放一個紙片，彈簧秤就變成了“有記憶的儀器”，紙片會停留在最大刻度處，不隨指針回彈。

實驗探究2：最大靜摩擦力大小與哪些因素有關？定性關系是什么？（學生探究）（表2）

表2 探究最大靜摩擦力影響因素實驗數據記錄表

結論：

①對比第1組和第2組數據得fmax與__________________________；

②對比第1組和第3組數據得fmax與___________________________；

③對比第1組和第4組數據得fmax與___________________________。

從本節課的課堂實施效果來看，學生在教師的引導下，能夠通過實驗歸納、總結出相關結論。換句話說，運用實驗促進了學生物理概念的構建。

演示實驗裝置改裝有利亦有弊，其優點是有利于學生讀數，但定滑輪與繩子之間的摩擦無法避免，以致于達到最大靜摩擦力時指針回彈可能存在困難。

學生分組實驗時，因為筆者對上課學校學生情況的估測有偏差，得出正確實驗結論花的時間超出了預估時間。此外，板書不夠整潔、清晰，語言再精煉一些可以更好。

實際操作中，由于班級學生人數多，難免出現參差不齊的現象，這就需要教師根據實際情況，適當引導，給學生充分的時間和空間，放手讓他們進行實驗、分析、比較，切莫操之過急。