深度學習下初中物理滑動摩擦力實驗教學問題設計

呂燕云

【摘 要】契合深度學習理念的教學方式，引導學生以理由打開思維，避免進入機械化的學習模式，有利于促進學生深度學習的習慣養成。

【關鍵詞】滑動摩擦力;條件;裝置對比;深度學習;相對運動

八年級的學生在滬科版物理教材的第六章第5節中認識到摩擦力的存在，并在該節課上完成了“滑動摩擦力與哪些因素有關”的實驗探究，但在完成后續的習題或試題上暴露了大部分八年級學生學習的淺表性，不具有系統且層次性的理解過程，而是機械化的照搬照套。筆者從長期的執教中深刻感受到，為了防止學生進入淺表性學習的誤區，應該以理由打開思維，構建學生系統的理解過程。引領學生走向深度學習。深度學習與淺表學習的區別如表1所示。

1.滑動摩擦力實驗的兩種裝置對比

當一個物體在另一個物體表面上滑動時所受到的阻礙物體間相對運動的力叫做滑動摩擦力。在這個定義中明確了物體受到摩擦力的條件：在另一物體表面上發生相對運動。故在設計實驗時，我們既可以如圖1所示向右拉動木塊使其相對于木板向右滑動，也可以如圖2所示向右拉動木板使木塊相對木板向左滑動，本質是一樣的，都只是為了實現木塊受到木板的摩擦力的這個目的，至于如何拉動，在設計此步驟中是沒有要求的，因為定義中體現只要木塊和木板發生相對運動就會在它們的接觸擠壓面上產生滑動摩擦力，并沒有規定要發生何種相對運動。在后續的學生解題過程中，筆者發現很多學生不愿意去理解為什么要拉動木塊或木板，而只是機械性的記住要勻速拉動，不知其中意義，這是極不可取的。

如何測出滑動摩擦力的大小，這就涉及到如何拉動才能幫助初中階段的我們測出滑動摩擦力的大小，無論是圖1所示的木塊還是圖2所示的木塊在水平方向都只受到兩個力的作用：彈簧測力計所施加的拉力和木板對木塊的滑動摩擦力;初中階段的學生不具有高中的定量公式關系來求出滑動摩擦力的大小，故我們需要構建出木塊的平衡狀態，使我們能夠利用二力平衡的條件測出滑動摩擦力大小，在圖1中，如何構建出木塊的平衡狀態？勻速水平拉動木塊即可;在圖2中，木塊本身就是相對地面靜止，處在平衡狀態，無需我們構建，故在圖2如何拉動木板都不會影響滑動摩擦力的大小，此問題也可在完成圖1所示裝置的實驗后，得出滑動摩擦力大小只與壓力大小和接觸面的粗糙程度有關的結論的情況下，再來分析圖2所示的實驗裝置如何拉動木板的問題，木塊和木板是通過力的作用（豎直方向上的壓力和支持力和水平方向上的摩擦力）感知彼此的存在，當它們之間的作用力（木塊和木板之間的壓力和滑動摩擦力）的大小沒有發生變化時，作為物體的它們是不會感知彼此的變化，所以無論木板如何被拉動，對于木塊而言，都是相同的。若未經歷這種深度思考的過程，就會落入按照既定的實驗（如圖1）內容硬套或是按照生活直觀感覺來判斷的陷阱。那么以理由打開思維就顯得至關重要，設計每個步驟的理由得能明確給出且解釋到位，此過程就是思維養成的過程。

2.傳送帶（足夠長）上的物體A是否受到滑動摩擦力的判斷

判斷物體A是否受到傳送帶的滑動摩擦力，要從定義入手，不能靠直觀感覺下意識進行判斷，想解決此問題，就必須明確物體A從放到傳送帶上的那瞬間開始發生什么變化。

過程分析：①物體A放上傳送帶的瞬間，以向右運動的傳送帶為參照物，物體A向左運動，故受到傳送帶的水平向右的滑動摩擦力，如圖3所示，該滑動摩擦力f滑使物體A向右加速運動;②直到物體A的速度到達與傳送帶的速度相同時，如圖4所示，在此瞬間它們相對靜止，滑動摩擦力消失，至此后，物體A和傳送帶一起向右做勻速直線運動，它們之間無滑動摩擦力。

綜上分析：傳送帶（足夠長）上的物體A是否受到滑動摩擦力的問題，應該關注所問的階段，是啟動階段（剛放上）還是一起勻速直線運動階段，即所問的過程是否存在相對運動，若存在，則有;若不存在，則無。

3.結束語

物理的實驗課堂若無層次性的引導，極易墮入淺表性學習的誤區，導致學生被動的機械學習，缺乏思辨討論，導致學生低階認知和照搬照套，這樣的學習必將帶來消極負面的學習效果。故在實驗課堂中，問題設計重在每個步驟的理由，以理由打開思維，引導學生走向深度學習。

【參考文獻】

[1]祝智庭，彭紅超.深度學習：智慧教育的核心支柱[J].中國教育學刊，2017（5）：44-53.

（本文系2019年福州市教育科學研究“十三五”規劃課題“指向深度學習的課堂問題設計策略研究”（項目編號：FZ2019GH013）階段性研究成果）