“静摩擦力”课例分析

朱晨晖

曲靖市第二中学，云南 曲靖 655000

依据教材、学时的安排，本节课教学内容是摩擦力的第一个课时——“静摩擦力”。

物理学是一门以实验为基础且与生活紧密相连的学科，因此在设计本节课时，结合学生在初中阶段对摩擦力已有的初步知识，从学生的认知心理出发，以生活实例、演示实验、探究实验等为载体，突出以学生为主体、以教师为主导的理念。

对于摩擦力，学生有丰富的生活感知，但受经验的影响，对摩擦力容易产生理解误区，如多数学生认为摩擦力一定是阻力，所以只有通过自己亲身体验才能正确认识摩擦力。从知识角度而言，通过初中学习，学生已经初步了解摩擦力，掌握弹簧秤的使用方法和二力平衡的知识，探究摩擦力大小的物理知识储备已经基本到位。在此基础上，本文接下来展示几个上课的片段及反思。

课堂引入：为了激发学生学习的欲望和好奇心，正式上课之前通过表演一个小魔术引入。

一根橡皮筋和一个金属环，橡皮筋穿过金属环，两只手一高一低捏住橡皮筋的两端，学生可以观察到金属环沿着橡皮筋往上爬，此时提问其原因，并提出通过今天的学习能够帮助我们解释这个现象。由此顺利地引入了主题。由于学生在初中阶段已经学习过摩擦力的定义，为了帮助学生回忆，在课件上将该定义设计成填空的形式，学生回答填空中的关键词，即可达到回顾旧知识、为新知识的介入做好知识储备的目的。

重难点突破一：静摩擦力的产生条件。

笔者在此设计了“筷子提大米”实验，希望通过这一个实例能引导学生归纳出静摩擦力产生的三个条件。

“筷子提大米”实验因为操作比较困难，在课堂上应用的相对较少，但该实验趣味性强，效果明显。因此，笔者在课前反复实验。为了保证实验的成功率，我们将装大米的容器由敞口的玻璃杯换成了口径相对较小且质量较轻的矿泉水瓶。改良后实验的成功率大大提升。

该教学片断如下：

老师：这个透明矿泉水瓶里装满了大米，现在用手指透过瓶口按压大米，然后插入一根竹筷，提起筷子，发现大米、瓶子随着筷子被拎起来了。为什么呢？

学生：因为筷子和大米之间有静摩擦力。

老师：现在换用一根不锈钢筷子重新操作，为什么大米不能被拎起来？

学生：因为太滑了。

老师：现在请同学们来归纳一下产生静摩擦力需要满足哪些条件？

（学生快速说出了条件之一：接触面要粗糙。老师需要进一步引导。）

老师：为什么插入筷子前一定要按压大米，否则无法将瓶子及大米提起？

学生：按压大米之后筷子和大米之间才能压得更紧，所以必须要有压力。

（老师继续引导）

老师：为什么刚才拎起装大米的瓶子后老师不敢走太远？

学生：因为怕它们掉下来。

老师：对，换句话说此时的瓶子及大米相对于筷子有_______________？

学生：有向下掉的趋势。

至此，静摩擦力产生的三个条件全部分析、归纳了出来。这个过程中，大部分学生很难一次归纳出三个条件，老师一定要有耐心，灵活应对，逐级引导，相信学生。

重难点突破二：静摩擦力方向的判定。

这个环节选用了经典的毛刷演示，为了让演示过程清晰地呈现在学生面前，笔者决定课前录下实验视频，课上播放。

老师：请大家注意观看视频中的实验现象，毛刷静放在桌布上，轻轻用力向左推毛刷，欲动未动。大家观察到了什么？请思考为什么与桌布接触的毛刷底部没有与毛刷一起向左动？

学生：因为毛刷底部受到向右的静摩擦力。

该环节最初设计的问题是“为什么毛刷底部向右弯曲？”课堂教学中发现，很多学生都很自然地答到：“因为受到挤压”。这样的设问不能有效地引出静摩擦力的方向，改进后的设问效果好很多。

重难点突破三：静摩擦力的大小。

关于静摩擦力的大小，学生在初中阶段只知道用二力平衡求解，高中阶段对此有更高的要求。为此，笔者设计了两个实验：一是探究静摩擦力的变化规律；二是探究最大静摩擦力与哪些因素有关？定性关系是什么？为了初步培养学生设计实验方案的能力，得出实验结论，加强实验的操作技能，但又防止其操作时的盲目拖沓，因此第一个实验由教师来演示，第二个实验则放手让学生分小组操作。两个实验分别设计好表格记录数据，横向、纵向对比数据，学生很容易得到结论。教师演示实验虽然是教师操作，但读取弹簧秤示数环节由学生完成。为了方便学生读取数据，将实验进行了改良，图1是原始实验示意图，图2是改进后的装置图。改进后，弹簧秤通过绳子拉动木块，绳子绕过定滑轮，这样弹簧秤就能立起来，学生读数更加方便。随着拉力的增大，达到最大静摩擦力时可以很明显地观察到指针的回弹。

图1 改进前的实验装置图

图2 改进后的实验装置图

实验探究1：静摩擦力大小的变化规律（教师演示实验）（表1）

表1 静摩擦力变化规律实验数据记录表

结论：

①纵向对比数据得__________________；

②横向对比数据得_________________；

③持续增加拉力时发现弹簧秤指针____________________________。

第二个实验是学生紧跟老师步伐，探究上一个实验中发现的最大静摩擦力。因为指针回弹，如何记录最大静摩擦力的大小是个难点。为此，笔者特别录了一段视频，教学生如何记录。数据在指针下方，紧挨着指针放一个纸片，弹簧秤就变成了“有记忆的仪器”，纸片会停留在最大刻度处，不随指针回弹。

实验探究2：最大静摩擦力大小与哪些因素有关？定性关系是什么？（学生探究）（表2）

表2 探究最大静摩擦力影响因素实验数据记录表

结论：

①对比第1组和第2组数据得fmax与__________________________；

②对比第1组和第3组数据得fmax与___________________________；

③对比第1组和第4组数据得fmax与___________________________。

从本节课的课堂实施效果来看，学生在教师的引导下，能够通过实验归纳、总结出相关结论。换句话说，运用实验促进了学生物理概念的构建。

演示实验装置改装有利亦有弊，其优点是有利于学生读数，但定滑轮与绳子之间的摩擦无法避免，以致于达到最大静摩擦力时指针回弹可能存在困难。

学生分组实验时，因为笔者对上课学校学生情况的估测有偏差，得出正确实验结论花的时间超出了预估时间。此外，板书不够整洁、清晰，语言再精炼一些可以更好。

实际操作中，由于班级学生人数多，难免出现参差不齐的现象，这就需要教师根据实际情况，适当引导，给学生充分的时间和空间，放手让他们进行实验、分析、比较，切莫操之过急。