關(guān)于“摩擦力”教學(xué)的高端備課

田甜

摘 要 針對初中現(xiàn)行蘇科版教材①中“摩擦力”一節(jié)內(nèi)容編排存在的邏輯問題，遵從物理教學(xué)的邏輯規(guī)律和學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，以教學(xué)流程圖為導(dǎo)向，從高端備課的視角，對“摩擦力”一節(jié)內(nèi)容的教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行重構(gòu)。

關(guān)鍵詞 摩擦力 高端備課 教學(xué)邏輯 物理思想

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2016.05.040

Abstract In view of the existing junior high Jiangsu Science version of teaching materials for "friction" section layout of the logical problem of and obey the teaching of physics logic rules and the students' cognitive rules， to teaching process oriented， from high-end preparation of the perspective of "friction" section teaching design meter for the reconstruction.

Key words friction； high end preparation； teaching logic； physical thought

長期以來，摩擦力作為物理學(xué)習(xí)中較難掌握的物理概念之一，一直是初中物理教學(xué)的困難課題，也是初中學(xué)生學(xué)習(xí)的重難點(diǎn)所在。鑒于此，本文立足高端備課的視野，探討了關(guān)于摩擦力的高端備課，以期對這節(jié)課的教學(xué)改進(jìn)有所裨益。

1 現(xiàn)行教材的邏輯問題

摩擦力是現(xiàn)行蘇科版初中物理教材第八章“力”的第三節(jié)內(nèi)容。本節(jié)在第一部分先給出了“滑動(dòng)摩擦力”的概念，繼而進(jìn)行活動(dòng)“探究影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素”；在第二部分探討了“增大或減小摩擦的方法”，并通過活動(dòng)“將滑動(dòng)變?yōu)闈L動(dòng)”，總結(jié)結(jié)論；接著通過“讀一讀”介紹了“靜摩擦”，最后通過“生活物理社會(huì)”介紹了減小摩擦對交通工具的影響。這種編排方式體現(xiàn)了教材突出重點(diǎn)、力求內(nèi)容精簡的思想，但是這種編排在本節(jié)內(nèi)容的邏輯上存在一些缺陷。

本節(jié)內(nèi)容在開篇引出摩擦力后，沒有具體介紹摩擦力的概念，使學(xué)生不能對摩擦力有個(gè)清晰的認(rèn)識，因此很難對生活中有關(guān)摩擦力的現(xiàn)象有更好的了解；也沒有介紹摩擦力這種性質(zhì)的力的方向，這是學(xué)生應(yīng)該要掌握的知識點(diǎn)，但整節(jié)內(nèi)容中都沒有涉及；教材在第一部分只介紹了“滑動(dòng)摩擦力”，而摩擦力并不僅有滑動(dòng)摩擦力一種，教材忽視了在第一部分完整地介紹摩擦力的分類，完全沒有提及靜摩擦力和滾動(dòng)摩擦力，這樣不能給學(xué)生呈現(xiàn)一個(gè)完整的知識結(jié)構(gòu)，很容易導(dǎo)致學(xué)生先入為主地認(rèn)為摩擦力只有滑動(dòng)摩擦力一種類型。

而教材在本節(jié)第二部分“增大或減小摩擦的方法”中，通過活動(dòng)“將滑動(dòng)變?yōu)闈L動(dòng)”，涉及到了滾動(dòng)摩擦力，但是教材中并未對此進(jìn)行任何的解釋說明，僅將它作為減小滑動(dòng)摩擦力的一種方法隨意提及，完全不能引起學(xué)生對滾動(dòng)摩擦力的認(rèn)識。

接下來，教材又在此部分之后的“讀一讀”欄目中介紹了“靜摩擦力”，這樣會(huì)使學(xué)生對摩擦力的概念產(chǎn)生一種模糊的感覺，不能清楚地了解摩擦力究竟如何分類、分為幾類，因而會(huì)感到邏輯混亂。最后，教材安排了“生活物理社會(huì)”欄目，此部分內(nèi)容屬于第二部分“增大或減小摩擦的方法”，但是在此之間又加入了關(guān)于“靜摩擦力”的介紹，導(dǎo)致邏輯問題更加嚴(yán)重。

針對以上提出的種種邏輯問題，結(jié)合本節(jié)內(nèi)容的知識特點(diǎn)，從物理教學(xué)的邏輯規(guī)律和學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律著手，以教學(xué)流程圖為導(dǎo)向，從高端備課的視角，對摩擦力一節(jié)內(nèi)容進(jìn)行重構(gòu)。

2彰顯教學(xué)邏輯的高端備課

鑒于對以上問題的分析與思考，結(jié)合初中物理新課標(biāo)的要求，針對本節(jié)內(nèi)容的教學(xué)特點(diǎn)，首先，將摩擦力一節(jié)的主題內(nèi)容分為三個(gè)部分，分別是摩擦力概念的建立、影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素的探究、摩擦力的應(yīng)用與防止，進(jìn)而對本節(jié)內(nèi)容進(jìn)行高端備課的探索。

2.1 導(dǎo)入課題

導(dǎo)入課題時(shí)，教師要想方設(shè)法激發(fā)學(xué)生的興趣，驅(qū)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的問題情境。這就要求設(shè)計(jì)的問題情境能夠聯(lián)系學(xué)生的生活，能激發(fā)學(xué)生的興趣，而且結(jié)果是未知的、有相應(yīng)的教育價(jià)值，并且在學(xué)生、學(xué)校能實(shí)施的范圍之內(nèi)。就這節(jié)課而言，教師可以設(shè)計(jì)一個(gè)拉繩比賽游戲。把一條繩子分為紅端和藍(lán)端，給紅端部分涂抹油類物質(zhì)使其光滑，讓力氣較大的同學(xué)拉紅端，而力氣較小的同學(xué)則拉藍(lán)端，使同學(xué)們觀看比賽結(jié)果后，由結(jié)果生成問題：為什么力氣大的同學(xué)拉不過力氣小的同學(xué)？引導(dǎo)學(xué)生討論并激活學(xué)生的相關(guān)生活經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生對問題用物理語言正確表述，激活學(xué)生已有的知識。

2.2 摩擦力概念的教學(xué)

2.2.1 摩擦力概念的建立

根據(jù)導(dǎo)入部分，可以順利地引入摩擦力這一課題，此時(shí)，通過一個(gè)小實(shí)驗(yàn)幫學(xué)生們感受摩擦力的存在。讓學(xué)生們把手掌壓在桌面上，先用較小的力向上推但仍保持靜止，再用較大的力向上推使手滑動(dòng)，讓他們感受桌面對手掌的阻礙作用，理解摩擦力的作用效果是阻礙相接觸物體間的相對運(yùn)動(dòng)，初步體會(huì)摩擦力的方向與物體相對運(yùn)動(dòng)的方向相反。同時(shí)，給出摩擦力的概念：摩擦力是指兩個(gè)互相接觸的物體，當(dāng)它們做相對運(yùn)動(dòng)或有相對運(yùn)動(dòng)趨勢時(shí)，在接觸面上會(huì)產(chǎn)生一種阻礙相對運(yùn)動(dòng)的力。在詳細(xì)分析完概念后，讓學(xué)生們自己舉出生活中存在摩擦力現(xiàn)象的例子，幫助他們初步理解摩擦力的概念、作用效果、方向等。

2.2.2 摩擦力的分類

通過剛才手掌在桌面的運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，可以首先引出靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力的概念，再通過將滑動(dòng)變?yōu)闈L動(dòng)，引出滾動(dòng)摩擦力的概念。靜摩擦力是兩個(gè)相對靜止的物體間產(chǎn)生的摩擦力。關(guān)于靜摩擦力的介紹，可以直接將教材中“讀一讀”欄目的內(nèi)容引入，讓學(xué)生對靜摩擦力有一個(gè)初步的認(rèn)識?；瑒?dòng)摩擦力是一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面上滑動(dòng)時(shí)，會(huì)受到阻礙它運(yùn)動(dòng)的力。這部分可以讓學(xué)生通過在桌面上拉動(dòng)筆袋、推動(dòng)書本等小實(shí)驗(yàn)再次感受滑動(dòng)摩擦力的存在。那么，如果一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面上滾動(dòng)時(shí)，也會(huì)受到阻礙它運(yùn)動(dòng)的力，這種摩擦力就叫做滾動(dòng)摩擦力。例如足球在地上滾動(dòng)時(shí)就會(huì)受到地面給它的滾動(dòng)摩擦力，人穿溜冰鞋可以快速滑行，此時(shí)的摩擦力也屬于滾動(dòng)摩擦，學(xué)生還能初步認(rèn)識到滾動(dòng)摩擦力較小。

了解完摩擦力的分類后，要告訴學(xué)生本節(jié)課主要學(xué)習(xí)的是滑動(dòng)摩擦力，本節(jié)課的一大重點(diǎn)就是要探究影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素有哪些。

2.3 影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素

引入這個(gè)課題后，首先請學(xué)生們根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行大膽地猜想，如接觸面的粗糙程度、物體對接觸面的壓力大小、接觸面積的大小等可能會(huì)影響滑動(dòng)摩擦力的大小。接下來，通過一起思考教材中提出的問題，能夠解決具體實(shí)驗(yàn)的操作問題和具體實(shí)驗(yàn)方法（控制變量法）的確定。由于二力平衡的知識還沒有學(xué)習(xí)，因此，教材中給出“信息快遞”小欄目，告知學(xué)生實(shí)驗(yàn)中如何測出滑動(dòng)摩擦力的大小。接下來，進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)探究來收集證據(jù)。

（1）接觸面的粗糙程度對滑動(dòng)摩擦力大小的影響。用彈簧測力計(jì)在長木板上勻速拉動(dòng)小木塊，使小木塊在木板上勻速滑動(dòng)，記錄彈簧測力計(jì)示數(shù)穩(wěn)定后的讀數(shù)；在長木板上分別平鋪固定好棉布、毛巾、玻璃板，分別按照相同的方法測定彈簧測力計(jì)的讀數(shù)；比較小木塊在不同物體表面所受摩擦力的大小關(guān)系，得出滑動(dòng)摩擦力大小與接觸面粗糙程度的關(guān)系，數(shù)據(jù)表明：接觸面越粗糙，滑動(dòng)摩擦力越大。

（2）物體對接觸面的壓力大小對滑動(dòng)摩擦力大小的影響。用彈簧測力計(jì)在水平桌面上勻速拉動(dòng)小木塊，使小木塊勻速滑動(dòng)，記錄彈簧測力計(jì)示數(shù)穩(wěn)定后的讀數(shù)；在小木塊上增加砝碼后，再用同樣的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并記錄讀數(shù)。比較木塊有無砝碼時(shí)所受的摩擦力大小，得出滑動(dòng)摩擦力大小與物體對接觸面壓力大小的關(guān)系，數(shù)據(jù)表明：接觸面上的壓力越大，滑動(dòng)摩擦力越大。

（3）接觸面積的大小對滑動(dòng)摩擦力大小的影響。用同一長方體木塊的不同側(cè)面分別接觸同一水平桌面，并分別用彈簧測力計(jì)將其勻速拉動(dòng)，使其在水平桌面上勻速滑動(dòng)，分別記錄彈簧測力計(jì)示數(shù)穩(wěn)定后的讀數(shù)，并比較木塊的不同側(cè)面在同一桌面滑動(dòng)時(shí)受到的摩擦力大小關(guān)系，得出滑動(dòng)摩擦力大小與接觸面積的大小關(guān)系，數(shù)據(jù)表明：接觸面積的大小對滑動(dòng)摩擦力沒有影響。這一結(jié)果與多數(shù)學(xué)生的直覺經(jīng)驗(yàn)相違背，由此，可以適度地幫學(xué)生進(jìn)行理論分析。實(shí)驗(yàn)中，我們用同一木塊的三個(gè)大小不同的側(cè)面接觸桌面，當(dāng)接觸面積大時(shí)，單位面積上承受的壓力就比較?。划?dāng)接觸面積小時(shí)，單位面積上承受的壓力就比較大，因此，這里結(jié)合了接觸面積的大小對滑動(dòng)摩擦力無影響、滑動(dòng)摩擦力大小與壓力有關(guān)這兩個(gè)因素來考慮，這兩個(gè)因素一增一減，可以相互抵消，使摩擦力大小保持不變。也就是說，滑動(dòng)摩擦力大小與接觸面積無關(guān)是在壓力不變的條件下成立的。

可見，學(xué)生通過觀察、實(shí)驗(yàn)等過程，對學(xué)習(xí)內(nèi)容的認(rèn)識仍然是感性的，而通過理論分析了解事物的本質(zhì)后，認(rèn)識才能理性并抽象。本實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)不一致，從而引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，體現(xiàn)了科學(xué)實(shí)驗(yàn)在檢驗(yàn)真理時(shí)的重要性，再結(jié)合理論分析，幫助學(xué)生更好地認(rèn)識摩擦力的本質(zhì)。

3對教學(xué)的啟示

高端備課與一般的備課不同，它是在講求教學(xué)邏輯的同時(shí)，把重點(diǎn)放在學(xué)生思維的培養(yǎng)上，力求在學(xué)生可以理解的基礎(chǔ)上，對物理概念規(guī)律有更加全面的認(rèn)識。通過本節(jié)的高端備課，可以得到以下啟示。

3.1 重視實(shí)驗(yàn)出真知的原則

學(xué)生學(xué)習(xí)的過程一般是建立在已有的生活經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，再通過觀察、實(shí)驗(yàn)等過程，對學(xué)習(xí)內(nèi)容產(chǎn)生更具體的認(rèn)識，而實(shí)驗(yàn)的結(jié)論并非總是與學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)吻合，這就需要教師在學(xué)生的認(rèn)知出現(xiàn)沖突時(shí)，幫助學(xué)生去了解事物的本質(zhì)，本文通過探究實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生經(jīng)歷了科學(xué)探究的過程，并在實(shí)驗(yàn)中引發(fā)了學(xué)生的認(rèn)知沖突，從而引起學(xué)生的思考，又經(jīng)過理論分析，最終使學(xué)生對“影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素”實(shí)驗(yàn)的理解更加透徹，充分體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)出真知的原則。

3.2 展現(xiàn)科學(xué)的教學(xué)邏輯

教師在物理教學(xué)中不僅要教會(huì)學(xué)生物理知識、物理方法，更要向?qū)W生呈現(xiàn)物理教學(xué)的整個(gè)邏輯，讓學(xué)生對物理學(xué)習(xí)過程有個(gè)清晰的認(rèn)識。本文關(guān)于“摩擦力”一節(jié)內(nèi)容的高端備課主要是由摩擦力概念的建立、影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素的探究、摩擦力的應(yīng)用與防止等三個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)構(gòu)成。每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)內(nèi)部也都是按照一定的邏輯順序展開，這樣才使整個(gè)高端備課的脈絡(luò)清晰，環(huán)環(huán)相扣，從而達(dá)到循序漸進(jìn)地促進(jìn)學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展的目的。

注釋

① 劉炳昇，李容.物理（八年級下冊）[M].南京：江蘇鳳凰科學(xué)技術(shù)出版社，2013：1-2.

參考文獻(xiàn)

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