培育核心素養 形成物理觀念
———以“靜摩擦力”教學設計為例

◇ 江蘇 黃 劍

新課程改革強調核心素養的培育,核心素養能有效推動學生的進步和發展,是促進學生各方面均衡發展的基石．因此,在物理教學活動中,務必加強對核心素養的培養．本文以“靜摩擦力”為例,根據學生的特點及知識含量設計相關的課堂內容,旨在促進學生物理學科核心素養的養成．

1 設計思想

摩擦力是高中物理中的基礎知識點,摩擦力在生活中處處有體現,學生能夠自主感知事物的特點．教師應根據實際生活中的摩擦力,引導學生去感悟,再借助通俗易懂的實例給學生講解什么是摩擦力．利用生活實際配合實驗讓學生自主思考,真正理解摩擦力的意義,建立物理概念．

2 靜摩擦力的教學設計

2.1 教材分析

靜摩擦力是高中物理《必修1》教材中的重要知識點．在教學開始時,由重力、彈力等概念引出摩擦力,既有利于學生理解摩擦力,還能為力與運動、功與能等知識進行良好的鋪墊．

2.2 教學目標

1)初步認識摩擦力的概念和種類;

2)了解靜摩擦力的產生條件;

3)知曉靜摩擦力的方向和大小,理解二力平衡．

2.3 教學重點與難點

明白靜摩擦力的產生原因;掌握靜摩擦力的方向和大小．

2.4 教學流程設計

教學流程如圖1所示．

圖1

2.5 教學過程設計說明

1)設置問題情境引入內容

教師:提前備好繩子,讓兩名力氣差別較大的學生進行拔河比賽,給力氣大的同學手中的繩子涂上潤滑油,向學生講解游戲規則．

學生:兩名同學用力拉繩子,力氣小的反而贏了．

教師:先給學生足夠的時間思考為什么出現這樣的結果,再說明在潤滑油的作用下繩子的摩擦力減小,所以力氣大的同學沒有贏．

【說明】利用有趣的實驗使學生樂于學習,促進學生對摩擦力概念的理解．

利用“氣球提水杯”,觀察摩擦力的存在．

教師:向學生展示氣球如何帶動水杯．把氣球放進杯中后吹氣,待吹鼓后拉起氣球,發現水杯跟著氣球一起運動．

學生:認真觀察分析．

【說明】通過簡單的實驗情境了解靜摩擦力．

2)回憶原有知識,拋出新內容

教師:讓學生回想以前學過的與摩擦力有關的知識．

學生:仔細回想,回答摩擦力的概念和分類．

3)認知實驗,生成概念

a)靜摩擦力的產生條件是物體間相互接觸并存在力的作用．舉例1:氣球提水杯實驗中,思考氣球的大小是否會改變結果．舉例2:使用大小不同的力是否都能拿起杯子．

b)靜摩擦力產生的條件是物體間的接觸面不光滑．舉例3:手干凈時壓在桌面上推,接著在桌面上灑上洗衣液后再推．舉例4:杯子涂上洗衣液后用手拿杯子．

c)產生靜摩擦力的前提是一個物體相對另一個物體有運動趨勢．舉例5:手按壓在桌面上用力往前推時,會不會感覺到相對運動的趨勢．舉例6:兩只手互搓,但不產生滑動,感受在用力往前推時的相對運動趨勢．

學生:動手實驗并分析．

教師:歸納產生靜摩擦力的條件(兩物體相互接觸并擠壓、接觸面不光滑、兩物體有相對運動趨勢)．

【說明】使學生體會不同情境下的靜摩擦力,然后用“對比”的方式切換不同的實驗前提,指導學生思考其生成原因,進而推導出靜摩擦力的定義．

4)實驗探索發現規律

實驗:分小組運用“橡皮擦”“牙刷”等道具,研究靜摩擦力的方向．

教師:使用“橡皮擦”“牙刷”等讓學生通過實驗歸納得出靜摩擦力的方向．拋出問題:靜摩擦力的方向和運動方向一定相同嗎?

學生:觀察并驗證．

教師:靜摩擦力的方向和運動方向一定在同一方向上嗎?

學生:觀察并驗證．

教師:總結靜摩擦力的方向和運動方向的三種關系(同向、反向或相互垂直)．

【說明】利用“橡皮擦”“牙刷”等道具,使教學更具生動性,鍛煉學生用感性思維解決教學困難．

教師:教授學生如何確定靜摩擦力是否存在．

5)相互探討,深入掌握

教師:靜止的物體在滿足靜摩擦力產生的條件后會受到靜摩擦力．請大家思考:運動的物體會受到靜摩擦力作用嗎? 有這樣的例子嗎?

學生:相互探討．

教師提示:運動的物體也可能受到靜摩擦力,提示學生思考利用傳送帶運輸物體的過程．

教師:靜摩擦力都是阻力嗎? 會不會成為動力?

學生:相互探討,得出結論．

教師:靜摩擦力有阻力作用,也能發揮動力作用．

【說明】學生自主探究更容易理解所學知識點．

教師:事先準備好每一頁都相互交叉疊放的兩本書,讓兩個力氣較大的同學嘗試分離它們．

學生實驗:利用彈簧測力計不斷增大拉力,使木塊由靜止開始運動,在木塊恰好開始運動時不再增加拉力．

教師:讓學生通過實驗得出靜摩擦力的大小,然后運用傳感器拉動木塊．

教師:指導學生探索,歸納出靜摩擦力大小的變化特性．

【說明】引入情境使學生感受靜摩擦力的“大作用”,然后由實驗方法得出靜摩擦力的大小．

教師:歸納總結靜摩擦力大小的求解方法．

6)總結歸納

靜摩擦力產生的條件:a)兩物體相互接觸且擠壓;b)兩物體間的接觸面不光滑;c)兩物體之間有相對運動趨勢．

靜摩擦力方向:沿接觸面(或與接觸面相切),與相對運動趨勢方向相反．靜摩擦力大小:0＜Ff≤Ff,max．

課堂教學活動要符合學生的認知發展規律和知識儲量,在教師的引導下讓學生自主探索．本課利用許多實驗和小游戲,使學生聯系生活實例真實感受靜摩擦力的存在．在此過程中,學生獨立思考、相互交流,充分掌握靜摩擦力的相關知識并能解釋相關的物理現象,使學生的物理學科核心素養穩步發展．