在体验和创新中幸福地学习物理——以研究性学习《生活中的摩擦力》为例

周亚云　曲艳平

(江苏省奔牛高级中学，江苏　常州　213131)

在体验和创新中幸福地学习物理
——以研究性学习《生活中的摩擦力》为例

周亚云曲艳平

(江苏省奔牛高级中学，江苏常州213131)

摘要：物理学以实验为基础，开展研究性学习具有得天独厚的“先天优越性”.它可以培养学生的创新意识和综合实践能力，也有助于学生体会团队合作的重要性.

关键词：高中物理；摩擦力；研究性学习

物理源于生活，它本该是一门充满生活气息且令人感兴趣的学科，可是有些学生却很害怕学习物理，觉得“物理太难了，我无法理解”.作为物理老师，需要充分挖掘物理的趣味性、生活性，充分调动学生的积极性，让学生能够“爱上”物理，觉得学习物理的过程是幸福的，充满乐趣的.基于这个出发点，我们学校开展了物理研究性学习的课程，下面笔者以《生活中的摩擦力》为例，与同仁分享学生的研究过程与成果.

1研究背景

摩擦力在生活中无处不在，它是高中物理的一个难点，学生难以掌握影响摩擦力大小的因素以及摩擦力的方向.于是，我们动员学生课后分组搜集生活中摩擦力的例子，以“生活中的摩擦力”为课题进行研究性学习，让学生通过生活例子形象地感受摩擦力，这样不仅能使学生更深刻理解摩擦力，还能调动学生学习物理的积极性，物理教学会取得更好的效果.

2研究计划

研究性学习的阶段学生活动及要求教师活动时间第一阶段 初步认识研究性学习,理解研究性学习的方法 了解研究性学习. 知道活动的目的、要求、操作的步骤. 利用演示文稿PPT介绍本次研究性学习的步骤与方法.1课时第二阶段课题准备提出和选择课题(1)讨论要研究摩擦力应该从哪些方面展开调查.(2)从学生最感兴趣的方面确定研究主题. 解释课题,与学生一起讨论.成立课题组 学生根据自己的情况自由分组,明确各人的工作,选出小组长. 根据学生的分组情况作出适当的调整.形成小组实施方案(1)小组长根据各人的兴趣特长给各人布置任务.(2)小组成员根据工作内容收集资料(1)制订合作学习规则提供给学生.(2)组织、指导学生的小组讨论、小组成员分工.必要时给予帮助.2课时第三阶段课题实施 由小组长根据分工制定研究计划,开展对摩擦力的实际研究、制作、调查等. 及时给学生解疑和帮助.4课时第四阶段评价交流 在研究过程中与学生谈话,了解学生在研究性学习过程中的态度、体验、实践能力、判断学生的研究精神与态度,建立活动记录表.1课时

3研究过程及成果

3.1自行车中的摩擦力

图1

问题1：自行车的前、后轮哪个是主动轮？哪个是从动轮？

实验：如图1所示，一位学生把后轮抬起，另一位学生骑自行车不能前进.

结论：前轮不动，说明后轮是主动轮.

问题2：自行车行驶过程中前、后轮所受的摩擦力的方向如何？

实验：(1) 研究后轮：如图2所示，把自行车放进沙槽，用人手转动自行车踏板使后轮转动，带起沙砾，观察沙砾飞起的方向.

(2) 研究前轮：如图3所示，把自行车前轮和毛刷相连，推自行车向前，观察毛刷上刷毛弯曲的方向.

结论：后轮受到的摩擦力方向向前，充当动力；前轮受到的摩擦力方向向后，充当阻力.

问题3：自行车刹车时急刹法和点刹法哪种方式好？

实验：用具为自行车一辆，秒表，卷尺.

方法：在一条长六十米的跑道上骑自行车，到达五十米处分别用急刹法和点刹法刹车，使自行车停止运动，观察刹车后的距离与地面上的情况.急刹法、点刹法实验数据分别如表1、2，实验结论如表3.

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表1

表2

表3

学生从研究中提出了以下建议：(1) 急刹会对骑自行车的人造成危险，同时也会减少车身和车胎的寿命.

(2) 用点刹法刹车能使生命得到保障，也减少对车身和车胎的损害.

教师在学生研究的基础上补充了现在非常流行的山地自行车采用的碟刹法(如图4)，碟刹是靠碟刹卡钳夹住固定在花鼓上的钢制盘片来制动的.优点：盘片的半径比车轮的半径小得多，因此碟刹的制动力臂要小得多，理论上更加不容易抱死.

图4

3.2汽车中的摩擦力

问题4：在后驱车行驶过程中前、后轮摩擦力的方向如何？

实验方案1：把遥控小汽车后轮放进沙槽，后轮转动带起沙砾，观察沙砾飞起的方向(如图5).

实验结论：现象不明显.

实验方案2：把汽车的后车轮放进水槽里，观察水花溅起的方向，判断摩擦力的方向(如图6).

实验结论：只观察到了水泡，现象还是不明显.

实验结论：后驱车前轮受到的摩擦力向后，后轮受到的摩擦力向前.

问题5：为什么汽车要装ABS？

学生通过上网查阅资料，得出结论：ABS是英文Antilock Braking System的缩写，意思是防抱死制动系统.它的主要作用是防止在制动过程中车轮抱死，从而保证驾驶员在制动时能控制汽车方向，此时车轮受最大静摩擦力，还能减小制动距离(如图9).

图9

3.3拔河中的摩擦

学生首先对拔河的双方进行受力分析，发现与人受到的最大静摩擦力的大小有关，于是想通过实验来证明(如图10).

图10

实验情景1：两组男队员体重、所穿鞋子都相同.

实验结论：不相上下.

实验情景2：两组男队员体重相同、所穿鞋子不同.

实验结论：穿着防滑效果好的鞋子的队员获胜.

实验情景3：两组队员所穿鞋子相同，但一组是男生，另一组是女生.

实验结论：男生获胜.

学生总结：拔河比赛的胜负的确与最大静摩擦力有关.

4学以致用

学生还利用身边的一些物品做了一些与摩擦力有关的小制作：(1) 会行走的柯南：交替扯动细绳，柯南就会移动(如图11)；(2) 会翻跟头的魔丸(如图12).

5小结

研究性学习能突出物理学的科学研究方法(提出问题——猜想假设——理论分析——实验验证——得出结论——修正完善)，通过实验，培养了学生动手实践的能力，分析解决实际问题的能力.运用物理知识解决物理实际问题的方法培养了学生的创新意识.通过交流提高应用电脑的水平.通过展示讨论，提高了学生的语言表达能力及小组协作精神，并避免了单一模式的实验方法，学生的发散思维有了提高，真正实现了既动脑又动手，也体验到了学习的快乐.

参考文献：

[1] 郭如松.让物理课堂成为“幸福课堂”[J].中学物理教与学,2014,(2).

[2] 王媛媛.浅谈探究性实验教学中的猜想[J].物理教学,2013,10.