摩擦力的探究性教学设计探讨

田祖琼

（重庆市北碚田家炳中学重庆北碚400700）

摩擦力的探究性教学设计探讨

田祖琼

（重庆市北碚田家炳中学重庆北碚400700）

新课程倡导“主动、探究、合作”为特征的探究性学习方式，要求物理教学应注重科学探究，提倡学习方式多样化。

探究式教学；滑动摩擦力；静摩擦力；压力；测力计

新课程倡导“主动、探究、合作”为特征的探究性学习方式，要求物理教学应注重科学探究，提倡学习方式多样化。新一轮的基础教育课程改革，过去的那种填鸭式、满堂灌的教学模式，早已该退出历史舞台。现提倡的是自主、合作、探究的教学模式。这种新的模式在教学活动中得到了广泛的应用。物理是一门以实验为基础的学科，演示、分组、探究三方面的实验几近贯穿了整个物理的课堂教学，在演示实验中，一般情况都是教师操作，学生观看；而分组实验又多是验证性实验，通过实施探究性这种实验教学，有利于学生学习方式的改变、也有利于调动学习积极性、更有利于思维的开发。那么身为一线的物理老师在课堂上如何适时度地进行探究性这种实验教学呢？下面以《摩擦力》为例，谈谈新课程理念下的探究式教学设计。

摩擦力是高一物理教学中的重点内容，是三种常见性质力中教学难度大，学生最难学的力。摩擦力是物体与物体间的相互作用，非常抽象，教师在教学中往往没有让学生感知摩擦力，使得学生对摩擦力的认识停留在教师讲授和理论学习上，学生在学习摩擦力这一节时深感困难。本文从探究式教学角度对摩擦力的教学内容进行教学设计以期解决以上问题。

物理教学中的探究离不开对自然现象和物理实验的观察、记录和感受，以此为基础产生问题和各种猜想，引导学生加深对物理知识的理解，所以要在探究中学习摩擦力，通过实验让学生动手实验，切身感受摩擦力，比空洞的理论讲述要有说服力，学生也非常容易理解和接受。

1 滑动摩擦力

生活当中大量物理现象当中都涉及到滑动摩擦力，要让学生明确滑动摩擦力并不陌生，只是在生活中很多地方我们没有留意体会和认识而已。在这里可设计一个学生都能参与的小实验（让学生伸出手掌压紧课桌面，使劲向前搓，手掌相对桌面滑动），让所有学生感受到滑动摩擦力，亲近滑动摩擦力，从而产生认识和研究滑动摩擦力的愿望。在此基础上，提出探究滑动摩擦力的方向。

图1

在引入小实验中，有的学生会得出滑动摩擦力的方向与物体运动方向相反，若此结论成立，则静止的物体不可能受滑动摩擦力。通过摩擦力演示器，实验得出静止的物体也可受滑动摩擦力。前面的演示实验中，物体虽静止，但相对传送带是运动的，物体所受滑动摩擦力与其相对运动方向相反，让学生的错误认知得到纠正。让学生通过双手互搓实例分析，进一步加深对物体所受滑动摩擦力与其相对运动方向相反的理解。

图2

滑动摩擦力大小的探究，可借助摩擦力演示器进行实验研究。有学生会认为滑动摩擦力大小可能与物体间相对滑动快慢有关，我们通过调节摩擦力演示器轮轴的转速，从而改变传送带与物体的相对滑动快慢，实验事实告诉我们滑动摩擦力大小与相对运动快慢无关。该实验器材能较好的演示出滑动摩擦力的大小与压力成正比的关系：F=μFN。在压力一定时，通过该实验器材还可分别演示出接触面粗糙程度和材料不同，物体所受滑动摩擦力不同。从而让学生意识到动摩擦因素μ是由接触面的粗糙程度和材料决定的，与压力大小无关。

在以上探索研究的基础上，探究滑动摩擦力的产生条件对学生来说就容易理解和接受。在压力一定时，同种材料接触面越粗糙，所受滑动摩擦力越大，接触面相对越光滑，滑动摩擦力越小，所以接触面粗糙是滑动摩擦力产生的条件之一。滑动摩擦力大小与压力成正比，若接触面无挤压，也就不存在滑动摩擦力，接触面有挤压是滑动摩擦力产生的一必备条件。滑动摩擦力方向与物体间的相对运动方向相反，相对静止的物体间不存在滑动摩擦力，两物体间存在相对运动是滑动摩擦力产生的又一必备条件。

2 静摩摩擦力

静摩擦力与我们的生产和生活息息相关，譬如人们行走就是利用静摩擦力来实现的。教学中要让学生感受静摩擦力，可引导学生做用手在桌面上使劲向前搓（但保持手相对桌面静止）的小实验。让学生切身感受到手掌相对桌面有滑动趋势时，会受到桌面给手掌，阻碍手掌相对桌面滑动的力（静摩擦力）。

学生通过实验切身感受自然会得出物体所受静摩擦力的方向与物体间相对运动趋势方向相反。为此，在教学过程中可设计图3所示的实验（将毛刷放在桌面上，其上面再压一重物，用力拉毛刷，观察刷毛弯曲方向）进一步说明静摩擦力的方向与物体相对运动趋势方向的关系。引导学生用拇指和食指挟紧教科书，体会在教科书向上、向下和水平运动过程中，书相对手指的运动趋势方向和书所受的静摩擦力方向的关系。让学生在观察和实验感受的过程中，逐步理解和建立静摩擦力方向与物体相对运动趋势方向相反的概念。通过该实验，学生还能较好的感悟到运动物体也可受静摩擦力，静摩擦力的方向与物体运动方向无关，静摩擦力既可是阻力，也可是动力。

图3

物体相对运动趋势方向分析是本节的难点，是判断静摩擦力方向的依据，由于静摩擦力的产生是阻碍物体间的相对运动，使两物体保持相对静止。教学中可引导学生假定接触面光滑，物体间相对运动方向即相对静止时的运动趋势方向。

静摩擦力的大小的探究，可借助图4所示实验进行。通过实验研究学生很自然会得出静摩擦力的大小随引起物体有滑动趋势的外力增大而增大，与物体间的压力，接触面的粗糙程度均无关。当外力F增大到某一值之后，物体将相对传送带滑动，说明静摩擦力有一最大值，即最大静摩擦力。物体间的静摩擦力大小可在0～fmax静之间变化。本实验还能较好的演示出物体将滑动时的最大静摩擦力与滑动后的滑动摩擦力的大小关系，以及最大静摩擦力与压力的定性关系。最大静摩擦力与压力成正比关系，中学阶段不做研究，可直接告诉学生（中学阶段往往粗略的认为最大静摩擦力就等于接触面的滑动摩擦力）。

关于静摩擦力产生条件的探究可结合图4所示实验引导学生分析总结。若接触面光滑，物体在外力F的作用下相对传送带将会滑动，不会有静摩擦力产生，接触面粗糙是静摩擦力产生的条件之一。撤去外力F，物体相对传送带无滑动趋势，静摩擦力消失，物体间有相对运动趋势是静摩擦力产生的一必备条件。接触面的最大静摩擦力与压力成正比，接触面压力为零，最大静摩擦力也就为零，接触面有挤压是静摩擦力产生的必要条件。

图4

运用探究式教学法，学生参与了探究的过程。在此过程中，通过自己实验、分析、总结而获得知识，充分调动起学生思考的积极性、主动性，学生的学习兴趣浓厚、热情高、教学效果也显著。并且学生通过参与整个探究过程，获得的不只是探究得到的结论，最主要的是学会了探究的思维方法。也因体验到了探索的艰辛，方能享受到这种获得了成功的喜悦。同时，也培养了学生的创新能力。

G633.7

A

1004-7344（2016）28-0045-02

�摩擦力”科学探究的教学设计.湖南中学物理，2011（04）.

2016-9-17