對探究影響滑動摩擦力大小因素演示實驗的分析及改進

楊小龍

摘 要：物理發展離不開實驗，物理是一門以實驗和觀察為基礎的科學，物理學的基本規律都是在實驗的基礎上歸納總結出來的，物理教學更離不開實驗教學，其趣味性、直觀性、靈活性、實踐性、創新性有利于引發學生思考，也有利于揭露物理規律的來龍去脈，更有利于發展學生的核心素養，演示實驗作為物理實驗的一個重要分支，對課堂教學的價值自然不言而喻，重視并改進、開發演示實驗，即有利于克服實驗器材不足的問題，也有利于激發教師和學生創新精神，在傳授知識的同時充分發揮實驗課的育人功能，對提高課堂教學效率具有重要的作用。

關鍵詞：物理演示實驗;核心素養;課堂教學效率

一、設計理念

新課程理念的踐行，基于核心素養的課堂教學實踐與研究成為現今教育界的熱點話題。發展“核心素養”，落實“立德樹人”國之所向，師之所想。物理作為一門自然科學、基礎學科，來源于生活，服務于社會，以實驗、觀察為基礎是物理不同于其他學科的最大特點之一，物理發展離不開實驗，物理教學更離不開實驗教學，實驗教學其趣味性、直觀性、靈活性、實踐性、創新性有利于引發學生思考。演示實驗作為物理實驗的一個重要分支，對課堂教學的價值自然不言而喻，開發和利用好演示實驗，不僅有利于激發學生的好奇心、學習興趣，有效的導入新課，還有利于揭露物理規律、物理觀念的來龍去脈，還有利于培養學生的探究精神、創新意識、更有利于發展學生的核心素養，重視并改進、開發演示實驗，既有利于激發教師和學生創新精神，也有利于克服實驗器材不足的問題，，在傳授知識的同時充分發揮實驗課的育人功能，對提高課堂教學效率具有重要的作用。本文本人將以人教版高中物理必修一第三章、第三節《摩擦力》一節P57的演示實驗設計為例，談談對該演示實驗的分析與改進。就本實驗而言，我認為應從以下幾個方面在關注學生“核心素養”的發展。

自主：針對課本演示實驗，通過引導，讓學生自主思考，設計、操作，讓自主解決問題成為學生的基本能力，讓自主學習成為習慣。

創新：針對課本演示實驗出現的問題，鼓勵學生大膽創新，設計新的實驗方案，培養學生的探究能力及創新精神。

合作：通過小組合作探究的方式，培養學生合作解決問題的能力，適應新時代工作，科研的要求。

二、設計背景

（一）、教材分析

本節內容是力學的基礎，對今后動力學與功能關系的學習有著極其重要的作用。教材安排演示實驗的目的是為了通過實驗讓學生深層次的學習、理解摩擦力的相關知識，但教材的演示實驗只是給學生以理論上的指導，并沒有提供切實可行的實驗方案及操作過程，學生學習只停留在表面，而未真正意義上揭開影響摩擦力因素的神秘面紗，且對滑動摩擦力大小影響的探究留有空白，所以很有必要對此實驗進行分析與改進，以突破學生學習摩擦力的困難。

（二）、學情分析

在初中，學生已經定性的學習了摩擦力的基本知識，會分析簡單的現象，但缺乏定量及深層研究，特別是對影響摩擦力大小因素的理解，相對困難，這嚴重制約了以后的教學。

三、實驗教學過程設計

第一環節：導入新課

取一個橡膠棒，一端涂有潤滑油，讓一位男生握住有潤滑油的一端，讓一位女生握住另一端，進行拔河比賽。請同學們猜測比賽結果。

【設計意圖】：真實的情景創設是物理核心素養主要內容的具體呈現，是領悟物理知識的重要途徑，是提高解題能力的關鍵措施。通過真實的問題情景，加深學生對影響摩擦力大小因素的質疑，進而激發學生的探究熱情。

第二環節：實驗探究

1、實驗：指導學生自主完成課本演示實驗，讓學生觀察靜摩擦力大小的變化情況并得出最大靜摩擦力的概念。引導學生思考該演示實驗在摩擦力研究中的不足（無法探究影響動摩擦力的因素。）

2、回顧：引導學生回顧初中實驗，并利用右圖裝置借助二力平衡原理，深入探究影響滑動摩擦力大小的因素。

3、思考：通過實驗操作，引導學生思考該實驗操作過程中的困難？（無法勻速、難以讀數）

4、改進：小組合作，探究試驗改進方案。

改進一：利用改進裝置1，克服彈簧測力計在運動過程中無法穩定讀數的問題。

改進二：利用改進裝置2，使用電動機代替人拉物體，解決物體無法勻速且速度大小不易控制的問題。

改進三：利用改進裝置3解決彈簧測力計水平放置時因自身重力影響無法準確讀數的問題。

5、再實驗

利用新的實驗設備，引導學生設計實驗方案，采用控制變量法，分組探究速度、接觸面積、粗糙程度、正壓力對滑動摩擦力的影響。

【設計意圖】：由實驗引發思考，由思考改進實驗，由實驗加深理解，符合認識事物過程的螺旋式上升規律。

第三環節：實驗拓展

1、引導學生思考，能否用現有的實驗器材，測量木塊與接觸面間的動摩擦因數μ。指導學生記錄數據，鼓勵學生在微機課自主利用excel處理數據，做出圖像，通過圖像的斜率計算動摩擦因數。

2、目前電動機轉速依靠電壓調節，將來可以引導學生利用單片機控制電動機，讓速度調節更加精確。

【設計意圖】：課內帶動課外，適應數字化、信息化要求。

總之：基于演示實驗的靈活性、直觀性、趣味性、實踐性、創新性的特點，在課堂教學中，有利于激發學生的學習興趣，有利于改變我們教師的教學方式，有利于改善教學效果，提高教學質量，有利于培養學生的科學思維、科學探究、科學態度和學生的動手操作能力，為學生的學習提供了必要的感性認識，加強了教學過程中對物理抽象概念的理解，擴展了學生的思維空間，因此，在課堂教學中教師應高度重視演示實驗，充分發揮演示實驗教學的育人功能，發展學生的核心素養，培養學生的綜合能力。

參考文獻

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