基于滑動摩擦力教學培養學生科學探究能力

張智清 （甘肅民勤縣第六中學）

“核心素養”概念提出以來，對于物理學核心素養，科學探究是重要內容。科學探究作為一種能力，如何引入物理課堂？如何引導學生從探究中認識概念、發展思維，解決問題？本文分析結合滑動摩擦力教學，從科學探究過程及要素出發，指導學生進行科學探究。

一、引出話題，激發學生的探究興趣

物理課堂上，引領學生參與話題討論與探究，首先要從趣味問題入手，創建與物理教學目標相關聯的學習情境，或引入一些有趣的物理實驗，營造愉悅的學習氛圍。在學習“滑動摩擦力”時，可以提出如下問題：什么是滑動摩擦力？直接讓學生回答，難免有些疑惑。聯系學生的生活體驗，引導學生將自己的手掌按在桌面上，然后向前推，說一說，自己的手掌與桌面接觸的過程中，有哪些感覺？有學生提出，手掌在推的過程中很吃力；對手掌的擠壓力很大，不舒服。由此，從體驗中，感受到了滑動摩擦力的存在，這種手掌受桌面的擠壓而形成的滑動過程，產生了滑動摩擦力。也就是說，阻礙手掌向前運動的力，就是滑動摩擦力。

二、猜想與假設，增進學生想象力

在物理探究實驗中，猜想與假設是最常用的思維方法，也是發展學生想象力的有效途徑。在滑動摩擦力影響因素探究中，我們讓學生自己動手，對實驗內容進行適當變換，來分析影響因素，并進行猜想。根據學生的實驗過程，猜想滑動摩擦力的影響因素有哪些，并以小組方式進行交流、討論、說明理由。有學生提出，在滑動摩擦力測量過程中，將書本放在木塊上，增加木塊的重力，滑動摩擦力的讀數變大，說明與物體的重力有關。教師對此進行評價，說明不同物體，因自身重力不同，在水平面所受的滑動摩擦力也發生了變化。這種變化與木塊對桌面的壓力有關嗎？根據學生的猜想，請學生圍繞“重力”展開探究；除了重力因素外，還有哪些因素？有學生認為，將木塊放在書本上，其彈簧測力計讀數也發生變化，說明重力不變，木塊與書面之間的摩擦系數不同，導致滑動摩擦力大小發生變化。由此，可以猜想與摩擦系數有關。教師根據學生的猜想，聯系生活實際，在雨天，穿平底鞋，很易滑倒，而穿新買的運動鞋，則不易滑倒，說明鞋底與地面之間的摩擦力，與鞋底的粗糙程度有關。另外，在進行探究猜想時，教師要引導與本話題相關的猜想，對一些膚淺的、偏離話題的猜想要擯棄。由此，結合學生的猜想，對所有相關聯的因素進行梳理，并在后續實驗設計中進行驗證。

三、設計實驗，提高學生科學探究意識

對于滑動摩擦力的影響因素，作為本節學習重點，可以通過設計實驗，來檢驗猜想，增進學生對科學探究的學習效果。設計實驗，要圍繞科學探究的目標，確立操作性強的實驗方案。師生可以共同參與設計，也可以由學生分組設計，最后對實驗方案進行討論和改進。在師生共同探究滑動摩擦力與接觸面粗糙程度關系過程中，先提出問題：滑動摩擦力與接觸面粗糙程度的關系，應該如何控制哪些變量？如何改變接觸面的粗糙程度？如何設定實驗步驟?如何記錄實驗數據？如將木塊放在木板上，勻速拉木塊，記下測力計讀數F1；換成棉布上，記下測力計讀數F2；放在厚毛巾上，記下測力計讀數F3。整理記錄數據，留待后續使用。在探究滑動摩擦力與接觸面積大小關系實驗設計中，我們分成小組，讓學生進行組內討論，梳理有哪些變量，如何改變接觸面積大小，如何優化實驗步驟，并記錄實驗數據；另一組學生探究滑動摩擦力與壓力大小的關系，并就壓力大小的變化進行實驗并記錄實驗步驟。最后，討論實驗方案，將學生的實驗數據進行整理，共同討論影響滑動摩擦力的因素。在探究中發現，將木塊平放、豎放，可以改變接觸面積的大小，但豎放后不易勻速拉動，導致實驗數據不理想。對此，僅作定性分析。在探究木塊與接觸面壓力大小變化上，我們引入增加砝碼的方式，將砝碼置于木塊上，來比較重力變化對滑動摩擦力的影響。

最后，結合科學探究課堂實際，鼓勵學生從多方面來探究影響滑動摩擦力的因素，并對各類因素及相關數據進行收集、整合，得出實驗結論。學生在科學探究中，物理知識由粗淺轉向深刻，取得學習效果。