基于課堂教學中發展學生核心素養的《摩擦力》教學設計

摘 要：以發展學生核心素養為目標，以任務單的形式創設問題，設計教學流程，力求讓學生在相對自主的活動中建構摩擦力的素養目標。在教學過程中，更新傳統的教學器材，在探究f=μFN關系中，用紙片代替小車，忽略其質量，用物理思想中的倍數關系，直接得到摩擦力和正壓力之間的正比關系。

關鍵詞：核心素養；倍數關系；摩擦力

一、 設計思想

《摩擦力》一節在高中力學教材中是重點內容之一，摩擦力在生活中無處不在，因此借助生活的情境，使學生自主探究摩擦力的產生條件、方向，更能調動學生學習的積極性。在探究滑動摩擦力的大小時，不再沿襲傳統教學中，計算正壓力大小的具體數值的做法，而是用鉤碼的個數替代正壓力的大小，快速得到滑動摩擦力和正壓力之間的正比關系。

二、 教學活動

任務1：了解摩擦力分類和產生條件

問題情景：互動游戲——“拔瓶”比賽，將玻璃瓶涂有洗潔精的一端交給男生，將沒有洗潔精的一端交給女生，進行“拔瓶”比賽。

問題設置：①未拔之前，瓶子受到哪些力的作用？②拔的過程中，瓶子又受到哪些力的作用？

③完成任務單表格，如表1。

培養目標：建構形成摩擦力條件的核心概念，自主分析兩類主要摩擦力的異同點（物理觀念）

設計意圖：弄清摩擦力這一核心概念的構成條件，初步意識到彈力和摩擦力的關系，引導學生形成感性到理性的物理概念。

任務2：探究靜摩擦力和滑動摩擦力中“靜”“動”的相對性。

問題設置：①受靜摩擦力的物體一定是靜止的嗎？②受滑動摩擦力的物體一定是運動的嗎？③完成任務單表格，如表2，表3。

培養目標：通過聯系生活實際和類比，培養學生嚴謹的科學態度，理解兩種摩擦力中“靜”“動”的相對性。

任務3：靜摩擦力方向判斷和大小計算，探究滑動摩擦力與最大靜摩擦力之間的關系。

設計亮點一：用類比的形式判定靜摩擦力的方向與相對運動趨勢之間的關系

當小車直接放置在斜面上時的運動趨勢是什么？當用一張較為平滑的玻璃紙置于小車下方時，小車將會沿斜面向下運動，說明小車的相對運動趨勢沿斜面向下。

小車的靜摩擦力方向是什么？用一把靜置的毛刷做類比，刷毛的傾斜方向則為靜摩擦力的方向。

設計亮點二：用一枚小圖釘鎖定彈簧秤拉力最大的位置

在測定最大靜摩擦力的過程中，大多數實驗設計會選用力傳感器，在實際操作中，需要輔助計算機系統。事實上，只需要在彈簧測力計的示數位置放一枚小圖釘，當彈簧拉到最大，研究對象與接觸面恰要發生滑動的瞬間，小圖釘鎖住了彈簧，就可以直觀地顯示最大靜摩擦力的示數。通過與滑動摩擦力的值進行對比，得出結論。

實驗中，讓學生在觀察的過程中分析物理因素，在實驗的實踐過程中體會數值的關系，培養學生探究問題的興趣，提高學生的物理核心素養。

任務4：分組實驗探究滑動摩擦力大小，各小組展示實驗成果，分析結論。

實驗的繼承和發揚：分析人教版、粵教版、滬教版、魯科版和教科版探究滑動摩擦力的大小的教材設計，魯科版和教科版的實驗設計能夠很好地解決不能保證木塊勻速運動的困難，在實驗中用方案二替代了方案一。

然而在實驗中都要測出小車的質量，再用小車和砝碼的總重力作為接觸面間的正壓力，計算量就大了一些。

實驗改良：用一張紙來替代小車，研究鉤碼和小紙整體在海綿紙、砂紙、玻璃紙上所受到的摩擦力，由于紙的質量太小，忽略不計，則一個鉤碼的重力為G，則兩個鉤碼的重力就是2G……，正壓力呈1∶2∶3∶4……的比例關系，如果滑動摩擦力也呈1∶2∶3∶4……的比例關系，則說明了滑動摩擦力與正壓力的正比關系，這樣的設計不用測量小車的質量，和進行繁瑣的計算，節省了實驗的時間，還可以幫助學生建立用倍數關系驗證正比關系的研究方法。不同的小組選用不同的接觸面，最后代入砝碼的質量，就可以很快地得出滑動摩擦力與正壓力的比值，定量地了解到滑動摩擦力還與接觸面的粗糙程度有關。

三、 結論

在實驗的過程中，并不是通過傳統的實驗題目來檢測學生會“做”什么，而是通過實驗的啟發和學生的自主探究，了解學生的實驗態度、觀察能力、操作技能和實驗的真實水平，通過教學中的適時點撥，激發學生的學習動機，使課堂教學效果實效化，課堂教學效率最優化。

物理核心素養的培育離不開學生的學習實踐，物理教學應以提高學生的終身學習能力為追求，以貫穿物理核心素養的養成為主線，以學生的學習實踐為依托，以教師教學設計的改革為推力，成為深化改革的動力源。

參考文獻：

[1]曹義才.基于核心素養導向的中學物理實驗教學表現性評價[J].物理教師，2016（7）.

[2]尹衛兵.定性體驗與定量探究相結合有效突破教學難點[J].物理教師，2016（7）.

作者簡介：

章萍，江蘇省南通市，南通市天星湖中學。