物理教學——讓學生的思維不斷走向深入

教學案例：

人教版新課程《物理》共同必修（1）第三章《相互作用》第 3 節《摩擦力》。

學生在初中定性地學習過摩擦，包括滑動摩擦和靜摩擦等內容，并掌握了增大和減小摩擦的方法，還通過實驗的方法定性地研究了滑動摩擦力與表面狀況有關。高中物理《課標》在這里的要求是，“通過實驗認識滑動摩擦、靜摩擦的規律，能用動摩擦因數計算摩擦力”。摩擦力大小的計算和方向的判斷對學生來說是個難點，而摩擦力又是高中力學三類常見的力之一，是受力分析的基礎。本節課學習的成敗對以后學習牛頓運動定律的應用、動能定理的應用以及摩擦力做功與產生熱能的關系等問題都將帶來影響，所以本節課在物理教學中的地位和作用是非常重要的。

現取其中的一個教學片斷，談在物理教學中，如何讓學生的思維不斷走向深入？

過程一：讓學生的思維經歷模糊階段

教學活動

教師：將一方木塊放在水平木板上，讓學生分析其受力（順便復習有關力的知識）。

學生：根據力的示意圖作出重力和支持力。

教師：將木板一端逐漸抬起，學生想象的方木塊會滑下的情景并沒有出現。（給學生以意外，迫使學生思考）。

教師：提問--是什么原因使方木塊沒有滑下，學生冷靜思考后都能答出是受到摩擦力的原故。教師進一步提問，方木塊受到摩擦力的方向？

學生回答：一般都能根據方木塊下滑的趨勢，指出摩擦力的方向與之相反。教師再根據方木塊雖受摩擦力但仍能保持靜止這一現象，說明生活中的除了存在滑動摩擦、滾動摩擦還存在靜摩擦。

教師：緊接著，將木板一端進一步逐漸抬起，當抬到一定高度時，方木塊開始滑下，（這一情景雖不出學生意外，但教師可用提問將學生的活動由觀察引向思考）。

教師提問：靜止的方木塊為什么開始下滑？方木塊下滑時接觸面的粗糙程度同靜止時相比有無變化？方木塊下滑時受到的壓力同靜止在斜面上時相比有無變化？這一層層提問目的使學生清楚重力同壓力不是一回事。雖然有時候重力越大，壓力也越大。使學生意識到摩擦力同壓力有關同重力無關。

學生：方木塊從靜止到運動這一過程，學生對摩擦力的認識實際上是一個模糊階段，摩擦力究競與什么有關？合作、討論和思考，也許沒有正確的結果，但教師不要急于得出結論。

思考：由于學生初中時初步接觸過摩擦力的問題，對摩擦力的知識有一定的了解，所以，本節課教師用了一個巧妙的實驗，沒有任何鋪墊，直接放手讓學生去思考？自主學習，合作討論，自己去試一試，在學生對摩擦力的認識上，這時候的學生思維遇到了障礙，這樣學生才會產生求知的欲望，因此，教學中，我們必須要讓學生的思維經歷一個模糊的階段，不能把道路鋪得平平的，否則學生沒有探究知識過程的體驗，思維又沒有挑戰性，對學習會感到索然無味。

過程二：讓學生的思維經歷清晰階段

教學活動

師生共同研究摩擦力的變化

問題：設方木塊與平板間摩擦系數為μ，當放著方木塊的平板被慢慢地繞著左端抬起，α角由0°增大到90°的過程中，滑塊受到的摩擦力將

A．不斷增大

B．不斷減少

C．先增大后減少

D．先增大到一定數值后保持不變

教師引導：要計算摩擦力，應首先弄清屬滑動摩擦力還是靜摩擦力。若是滑動摩擦，可用f =μFN 計算，式中μ為滑動摩擦系數，FN是接觸面間的正壓力。若是靜摩擦，一般應根據物體的運動狀態，利用物理規律（如F合=0或F合=ma）列方程求解。

學生：經過老師的引導，學生有了一個思路，首先是要分析出是滑動摩擦力還是靜摩擦力？合作、討論。知道認真分析物體的運動狀態及其變化情況是解決問題和關鍵。

學生甲回答：A答案是認為物體一直靜止，簡單地把物體受到的摩擦力當作是靜摩擦力。

學生乙回答：B答案是簡單地把物體受到的摩擦力當作是滑動摩擦力來處理。

學生丙回答：D答案認為物體運動拮的的正壓力不變，實際上正壓力隨著α的增大而不斷減小。

教師與學生共同歸納：事實上，滑塊所受摩擦力的性質隨著α角增大會發生變化。開始時滑塊與平板將保持相對靜止，滑塊受到的是靜摩擦力；當α角增大到某一數值α₀時，滑塊將開始沿平板下滑，此時滑塊受到滑動摩擦力的作用。當α角由0°增大到α₀過程中，滑塊所受的靜摩擦力f的大小與重力的下滑力平衡，此時f=mgsinα，f隨著α增大而增大；當α角由α₀增大到90°過程中，滑塊所受滑動摩擦力f =μFN = μmgcosα，f隨著α增大而減小。

經過這一過程共同研究和討論，學生對摩擦力的認識實際上是經歷了一個清晰階段。學生雖然有多種不同的答案，這是由模糊走向清晰的必然。

思考：

摩擦力是物理教學中的難點，這節課突破難點的方法是利用我們身邊隨手可見的例子和簡單的學生實驗來進行的，一定要注意避免的是把知識點強加給學生，應該讓學生自己去感受、去體會。滑動摩擦力這個概念的難點在于滑動摩擦力的方向和物體相對運動方向相反，而不是和物體運動方向相反，滑動摩擦力的計算等等。靜摩擦力則更是一個難點集中的知識點，包括靜摩擦力有無的判斷、靜摩擦力方向的判斷、靜摩擦力大小的判斷等等，這些問題不可能在我們這一節課就能完全解釋清楚，讓學生全部了解，應該讓學生先熟悉解決問題的基本方法，然后在以后的學習中逐步解決這些問題，因為靜摩擦力不止一次地將會出現在將來的學習中。

在學生的思維遇到困惑時，此時不需要教師的講解，學生也許能夠頓悟出其中的一些規律，然而，為了讓學生的思維清晰而有條理，教師不是機械的灌輸，而是簡短的點拔，使學生的思維更加明朗化、條理化，使思維由模糊走向清晰，由無序走向有序，由感性走向理性，由理性走向深入。

過程三：讓學生的思維經歷生成階段

教學活動

小組合作探究自行車勻速前進和自然滑行時，前后輪所受摩擦力的方向？

這是生活中的實際問題，學生會出現若干種答案，但學生自己生成的內容，最后要統一到正確的思維狀態下。

（1）勻速前進時：（教師提醒可用假設法）

由于人通過鏈條給后輪一個力，使后輪順時針轉動。設輪與地面接觸處光滑，則輪應加速順時針轉動，說明輪有相對地面向后轉動的趨勢，由于靜摩擦力的方向與物體的運動趨勢方向相反，故后輪所受靜摩擦力f1的方向向前，如圖甲所示。前輪轉動是由于前輪受到力的作用，若設前輪與地面接觸處光滑，則前輪就不會轉動，故前輪相對地面有向前的運動趨勢，其所受摩擦力f2向后，如圖甲所示。

（2）自行車自然滑行時：

人不再給后輪施加力的作用，由于慣性人和車應向前滑行，此時前、后輪的轉動都是由于受到地面給它們施加了摩擦力作用，即前、后輪都有相對地面向前運動的趨勢，前、后輪受的摩擦力都應向后，如圖乙所示。

思考 ：

本片斷，教師給學生提供的實例，完全建立在過程一和過程二的基礎上的，如果沒有過程一和過程二這樣的經歷，學生不會理解摩擦力的規律，不會有一波高過一波的新思維。然而，教師提供材料，如果學生沒有自己自主支配的時間，沒有靜思默想的時間，還是不會有自己的創造，本片斷中，教師只是旁敲側擊的幾句話，其余時間全部是學生自己“思考和合作研究摩擦力”，所以只有給足了學生的時間，學生才會奇思妙想，才會去浮想聯翩，才會去異想天開，才會有精彩的生成。

總之，物理教學中， 要想讓學生在物理學習中更多地獲益，物理教師自己必須對教材有一個透徹的理解，善于組織更多的資源來豐富自己的教學活動。根據需要加強或削弱某些內容，考慮知識點如何以怎樣的載體呈現，根據需要對某些內容與練習重新整合。在尊重教材的基礎上，從生活實際出發，把物理問題轉化為具體的生活場景圖，讓學生在“玩”、“做”、“想”、“動”中，再輔之以教師恰當的引導，引導學生在解決現實的和富有挑戰性問題的過程中了解物理問題的生活原型，理解物理知識的內涵，尋找解決問題的一般規律，感受內在的物理思想和方法，讓學生在猜想、探究和驗證中理解知識形成和發展的規律，經歷物理知識“再創造”的過程，抽象的物理知識無疑將在這一日常生活現象的支撐下得以生動詮釋。在這樣的物理課上，不只是思維在涌動，更有一種詩意在流淌。