利用微實驗助力摩擦力教學

張小鵬

[摘? ? ? ? ? ?要]? 摩擦力是物理教學的一個重點內容，如何上好這部分內容，是物理教師一直思考的問題，主要談談教學體會。

[關? ? 鍵? ?詞]? 微實驗;摩擦力;靜摩擦力

[中圖分類號]? G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2018）35-0094-01

物理教學中摩擦力是一個重點，也是一個難點，有許多學生關于判斷物體間是否產生了摩擦力、如何判斷摩擦力方向、怎么樣計算摩擦力的大小等概念總是模糊不清，甚至有錯誤的認識。那么怎么樣才能上好這節課，是每一個物理教師應該思考的問題。

所謂微實驗，通常指的是教師不需要很多器材，取材非常方便、實驗操作簡單、但是實驗現象卻非常明顯。“微”是相對精密的實驗設備而言，也是相對復雜的實驗操作過程而言，既可以在課堂開展，也可以由學生自己課外實驗，一個好的實驗設計能幫助學生獲取科學知識、正確認識科學規律并從而形成科學的概念，所以我們在進行實驗設計時，務必要做到遵循實驗的科學性、安全性、做到簡單實用、省時典型，能夠調動學生的積極性，通過學生的自主探究達到構建新知識與解決問題的目的。所以在教學實踐中，教師要敢于對教材里邊的實驗活動設計提出質疑，根據自己的實際情況，開發出符合自己教學實際的實驗活動設計。下面，以本人在教學“摩擦力”時，為學生所設計的生活微實驗活動為例，介紹開發生活微實驗的特點和意義。

首先，為了上好這節課，我精心準備了一段視頻資料，里邊羅列了一些生活中存在的有關靜摩擦力和動摩擦力的實例，特別是當學生看到小毛驢在冰面上艱難地行走時，學生都哈哈大笑，覺得很有趣，這樣就引起了學生強烈的好奇心，為即將學習的課程內容，做好學習探究準備。

第一個小實驗：我準備了一個啤酒瓶和兩盆水放在講桌上，請幾個高矮胖瘦不同的學生上前，先在我準備的一盆水里洗洗手，然后試圖用一只手握住瓶頸，把瓶子從講臺上提起來，結果不管怎樣也沒有一個學生成功，再請一個女生上來，不要洗手用同樣方法拿起瓶子，結果輕而易舉，請這些參與活動學生先不要講原因，底下的學生都感到非常好奇，大家一致懷疑我準備的水有問題。是的，我在洗手盆里的水加了清潔劑，學生輕易就得出結論，總結出靜摩擦力產生的第一個條件：物體相互接觸并且接觸面不光滑。

第二個實驗：我拿出準備好的一個裝滿紅色液體的飲料瓶，飲料瓶蓋上裝了一根透明的吸管，可以清楚地看到吸管里的紅色液面，請班級里的學生上講臺，雙手舉起飲料瓶，要求是不能讓吸管里的液面上升，學生都很積極嘗試，卻沒有一個成功。問：從這個試驗中可以得出什么結論？學生很快指出：要拿起瓶子，手和瓶壁的接觸面之間一定有擠壓存在，很快歸納出靜摩擦力產生的第二個條件：接觸面之間有擠壓——彈力作用。

實驗到這里，我提問：產生靜摩擦力還有什么條件？我準備了一塊木板和滑塊，木板水平放置在講臺上，然后把滑塊放置在木板上，問：現在滑塊有靜摩擦力嗎？有的學生回答沒有，有的學生回答有。然后我把木板的一端支起來，構成一個斜面，然后把滑塊放置上去，問：現在有靜摩擦力嗎？這次學生回答很一致，一定有，不然滑塊會滑下去。我讓學生分組討論前后兩次實驗的不同，很快學生就總結出來了產生靜摩擦力的第三個條件：兩個物體之間有相對運動趨勢。

我再提問：靜摩擦力方向怎么判定呢？先用兩個簡單實驗進行演示，首先把滑塊放置在水平木板上，沿水平方向掛一個勾碼，讓學生畫出滑塊的受力分析圖，然后把木板一端支起來，構成斜面，再讓學生做出受力分析圖，讓學生分組討論兩種情況下靜摩擦力是什么方向？很快學生就歸納出了結論：靜摩擦力方向與相對運動趨勢方向相反并與接觸面平行。為了讓學生有更真實的感受，我拿出了事先準備好的毛刷，讓學生自己切實感受一下靜摩擦力的方向。

為了讓學生對靜摩擦力有更充分的認識，學生進行分組討論，歸納總結出自己對靜摩擦力的認識，提出靜摩擦力的產生都與哪些因素可能有關系，很快，學生就給出了自己的觀點，認為靜摩擦力的產生和靜摩擦力的大小可能與這些因素有關：物體間接觸面的粗糙程度、接觸面的大小和物體之間的輕重有關系。

為了驗證學生提出的這些猜想，我進行了這樣的課堂小實驗設計：在水平方向放置一塊木板，把滑塊放在木板上，水平方向通過一個滑輪，用一根細線連接一個勾碼，請學生畫出靜摩擦力，并得出結論：靜摩擦力的大小就等于滑塊的重量大小。此時，我在滑塊下墊上一塊毛巾，然后讓學生討論現在靜摩擦力有什么變化？學生恍然大悟，靜摩擦力的大小與接觸面的光滑程度沒有關系。這時把滑塊翻轉一個接觸面，改變接觸面大小，再讓學生討論靜摩擦力有沒有發生改變？最后在滑塊上再增加一個滑塊，增大滑塊的重量，再討論靜摩擦力是怎么變化的？學生一下就恍然大悟，很快就理解了靜摩擦力大小與前邊的猜想都沒有關系。

那么靜摩擦力大小到底與哪些因素有關呢？我設計了這樣一個簡單的實驗：我把原來掛在滑塊上的勾碼換成一個空的小桶，然后在小桶中加入適量的水，并一直緩慢加水，讓學生觀察靜摩擦力大小的變化，一直到滑塊開始滑動為止，學生真實的感受到靜摩擦力在這個過程中的變化，很快歸納出結論：靜摩擦力是變化的，但是有一個最大值，當外力超過這個最大值時，靜摩擦力就變成了滑動摩擦力，并且靜摩擦力大小的判斷要用“二力平衡”原理來判斷。

通過這節課的教學，學生能夠積極投入課堂探究活動中，通過主動參與，積極思考，取得了非常好的效果。

所以我認為物理教學，應該讓學生成為課堂的真正主人，教師要開動腦筋，精心設計課堂實驗，使學生在有趣的物理實驗中完成探究過程，感受學習的快樂，激發學生的學習興趣。

參考文獻：

徐永明.中學物理教學參考[M].西安：陜西師范大學出版社，2018.