——滑动摩擦力的教学设计及概述 

[摘 要] 将课程和教学作为一个有机整体加以综合考虑，追求课改与教改的整体推进和有机结合，着眼于学生终生发展，灵活使用教材，优化教学，让教学活动成为师生共同建构知识和人生的过程。创设情境、激发情意，主体参与、重视体验，丰富活动、渗透方法，是“滑动摩擦力”一节教学设计的主要构思

[关键词]  摩擦力  探究教学  课程标准

（一）初识课程标准

   教育部《全日制义务教育物理课程标准》实验稿，已于2001年正式颁布。《标准》分前言、课程目标、内容标准、实施建议四个部分，其中课程目标分为三个维度，一是知识与技能，二是过程与方法，三是情感态度与价值观，整个目标充分体现了课程目标的信息化、人本化。（课程目标与《大纲》相比更加突出的内容，详见表一）

课  程  目  标
知     识	1、在物质方面提出了初步认识物质的形态与变化，物质的属性，物质的结构与物体的尺度，新材料及其应用； 2、在运动和相互作用方面提出了初步认识机械运动.声和光.电和磁; 3.在能量方面提出了初步认识能量、能量的转化与转移、机械能、内能、电池能、能量守恒。
技 能	1、有初步的实验操作技能，会使用简单的实验仪器和测量工具、能测 量一些基本的物理量； 2、会记录实验数据，知道简单的数据处理方法，会写简单的实验报告，会用科学术语、简单图表等描述实验结果。
能力	初步的观察能力；初步的提出问题的能力；初步的信息收集能力；初步的信息处理能力；初步的分析概括能力；初步的信息交流能力。
情   感   态   度   与	1、保持对自然界的好奇，初步领略自然现象中的美妙与和谐，对大自然有亲近、热爱、和谐相处的情感；                                              2、具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理，勇于探究日常用品或新器件中的物理学原理，有将科学技术应用与日常生活、社会实践相结合的意识，乐于参与观察、实验、制作、调查等科学实践活动；      3、在解决问题的过程中，有克服困难的信心和决心，能体验战胜困难、解决物理问题时的喜悦；      4、养成实事求是、尊重自然规律的科学态度，不迷信权威，具有判断大众传媒是否符合科学规律的初步意识；                                                      5、有将自己的见解公开并与他人交流的愿望，认识交流与合作的重要性，有主动与他人合作的精神，敢于提出与别人不同的见解，也勇于放弃或修正自己的错误观点；

                        表一

 

价   值   观

6、初步认识科学及其相关技术对于社会发展、自然环境及人类生活的影响，有可持续发展的意识，能在个人力所能及的范围内对社会的可持续发展有所贡献；                                                                7、有将科学服务于人类的意识，有理想、有抱负，热爱祖国，有振兴中华的使命感和责任感。

 

《全日制义务教育物理课程标准》的内容标准的结构如下：

 

           表二：      《标准》中的内容标准

提出问题     猜想与假设     制定计划与设计实验     进行实验与收集数据     评估     交流与合作	物质	物质的形态与变化，物质的属性，物质的结构与物体的尺度，新材料及其运用
	运动和相互作用	多种多样的运动形式，机械运动和力，声和光，电和磁.
	能   量	能量，能量的转化和转移，机械能，内能，   电磁能，能量守恒，能源和可持续发展

 

新一轮基础教育课程改革，要求我们将课程和教学作为一个有机整体加以综合考虑，追求课改与教改的整体推进和有机结合应是我们的当务之急。树立课程意识、活化教材冲破束缚、优化教学活动，剔除教师“为教而教”的繁琐，斩断学生“为学而学”的苦根，使教学的每一环节充满着理智与灵性，使课堂的每一个瞬间充盈着结构与合理，从而恢复教学的生机和活力，让教学活动成为师生共同建构知识和人生的过程，这应该是新教材和新课标所倡导的方向。下面仅就我们对滑动摩擦力一节的教学和体会陈述于下：

（二）尝试探究教学

【教材分析】

“摩擦力”一课是高一《物理》第一章第四节内容，该节教学是本章教学的重点，同时也是教学的难点，它不但是力学的基础，也是整个高中物理知识的一 块“基石”。

摩擦力现象具有一定的复杂性。在具体的问题中，它“动中有静，静中有动”，尤其静摩擦力在许多情形下“若有若无、方向不定”。因此，对于初学者来说，甚感扑朔迷离、不易理解。也正由于教材的上述特点，若在该节的教学中，注意展示科学探索的简略过程，兼顾教学标高，挖掘知识间的有机联系，有针对性地进行思维训练，将有益于激发学生的求知欲望，锤炼学生的物理素质，同时也能充分发挥课程内容中科学方法、科学精神教育的功能，培养学生的辩证观点。

【学生情况】

学生在初二时已学过有关摩擦力的初步知识。初中阶段的物理教材，把摩擦力详尽地分成了静摩擦、滑动摩擦、滚动摩擦三种形式，同时也较为完整地介绍了二力平衡知识和同一直线上二力的合成的知识。 进入高一以来，学生现已学习了力、重力、弹力等三节内容，其数学知识在物理方面的应用能力也有一定的提高，尤其是前一节弹力的知识，与本节内容有很多相似之处：首先，它们都具有被动性，在求解时，其大小和方向往往要由其它力的大小和方向来确定；其次，它们均为接触力，物体间必须相互接触才能发生此类相互作用。当然“摩擦力”这一节知识也有许多不同之处：第一是力的性质不同；第二、弹力是法向力，摩擦力是切向力；物体与物体接触之 处，有弹力未必有摩擦力，但有摩擦力时一定有弹力存在。

鉴于以上实际情况和学生后续学习的要求，教师在设计和实施“摩擦力”一节的教学时，教学的重点不宜提得过高，应立足于学生的“知识最近发展区”，调整教学内容、步骤，变化教学设计。教学中注意复习旧的知识，做到恰当而有益的迁移，克服“晕轮”、重视建构，提供概念框架（conceptual  framework）,采用“支架式”教学，牢固树立新概念，使学生对这一部分的知识和技能实现顺利的“同化”。

【教学片断】

1、创设情境、丰富体验、激发情意

“良好的引入，是成功的一半。”，创设物理情境，激发学生情意，这既有利

于学生学习积极性的培养，形成学生继续学习的动力，同时也有利于落实“课程目标”、培养科学态度、涵养科学精神。一位优秀的教师，应该善于营造一种有形的物质上的环境和无形的精神上的情意组成的情境交融的心理氛围，促使学生在情趣中学习，在愉悦中克服困难，在满怀希望中不断取得成功，也只有以丰富的情意体验和深入的认知参与为核心的学习方式，才能真正地促进学生素质的全面发展。

　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　（图１）

 

 

 

 

                          图1

基于以上认识，该节课我们设计了如下所示的引课实验：（1）实验器材：2_•25L可乐瓶2个（里面装满水），面盆2个（一个盛有清水，另一个盛有餐具洗洁精配制的洗涤液）。（2）实验操作：分别找一位女生和男生中的一位“大力士”（同学推荐），协助老师完成实验。他们首先将双手放入面盆里的溶液中浸泡（对应甲图，男生对应乙图），然后握住可乐瓶的中部，将瓶提起。结果：女生圆满完成任务，男生憋红了双腮也无能为力。此时，再请男生介绍实验感受，简要说明“无法提起”的原因。在这愉快的气氛中，在这思考的氛围里，教师再给予简单点拨归纳，从容地引入课题。

2 主体参与  重视体验  渗透方法     

科学探究的本质是让学生历经科学活动，而活动恰是区分教学过程中学

生是否处于主体地位的基本标志，探究式教学过程，在行为上表现为“活动”，在心理上表现为“体验”，在目标上直指学生思维。真正的学习，必然是具备丰富积淀的学习，是使学生在学习过程中主动获得关于客观世界的直接经验和真切体验的学习。

本节课中的“滑动摩擦力”部分，由于初中已有涉及，在知识上学生也有一

定的体验，教师往往容易忽视学生对过程的深入认识，把过多的精力花在诸如“产生条件”、“方向确定”、“大小计算及单位”等知识的被动传授之上。加之，关于“滑动摩擦力”，教材是这样描述的：“实验表明，滑动摩擦力与压力成正比，也就是跟一 个物体对另一个物体表面的垂直作用力成正比。如果用F表示滑动摩擦力的大小，用F_N表示压力的大小，则有F=µF_N”。    如果我们老师本着“如何教教材”，而不考虑“如何实现课程目标”、“如何达成内容标准”，“如何为学生后续发展服务”，那么就非常容易丢失一次科学方法、探究学习培养的好机会。关于这部分内容我们是这样处理的：（1）构筑平台   定向引导。首先让学生完成如图2所示的实验，(图2中：A为长木板，B为滑板，C为弹簧秤)，请学生汇报各组的读数，介绍读数所依据的原理（初中的二力平衡知识），然后师生交流读数不够准确的原因，研究改进的办法。在教师的启发下，学生设计出图3

所示的实验装置，当任意拖动木板时，学生可清楚而稳定地读出B受到的的摩擦力（A、B、C名称同上，E为铁架台）。

 

 

 

 

 

 

 

 

该项设计：变对弹簧秤在运动中读数为静止中读数，变木板B的匀速运动为A沿同一水平方向的任意运动，挖掘了初中实验的潜力，丰富了原有实验的“营养”，促进了原有知识的迁移，改进前后弹簧秤读数基本不变又反过来强化了摩擦力产生条件中的“相对运动”的概念，也为进一步探索滑动摩擦力规律奠定基础。（2）以问题为中心，以探究活动为载体，实现科学方法的教育   在图3定性研究的基础上，由老师提出问题：若仅增大图3中B对木板的压力，滑动摩擦力F（弹簧秤读数）将会怎样变化？滑动摩擦力与压力之间的关系可能是怎样？该怎样验证？师生对以上问题进行充分讨论，对验证方案进行进一步完

　　　　

善。同时指出“更为方便的操作，我们可用摩擦力演示仪”。出示L—MYQ—J型摩擦力演示仪，介绍其简要构造，引导将其与图3实验类比，实现实验仪器工作原理理解上的对接，让学生细致体会“旋转的皮带将有限长度的木板无限化的巧妙”，并自然进入滑动摩擦力规律的探究教学。

 

通过实验我们取得以下数据，引导学生完成下表填写并初步分析实验数据，最后得出相应结论：

mB(g)	FN(N)	F(N)		备   注
85	0.813	0.40	0.48	F/FN＝μ
135	1.323	0.62	0.47

                                                表三

大量实验表明，在接触面粗糙程度不变的情况下，F随着F_N增大而增大，但 F/F_N﹦µ为基本不 变的常数。该常数反映了接触面的性质或者说µ受接触面的粗糙程度的影响，对于不同的相互接触的物体，µ为不同的常数，从而引出F=µF_N的计算公式。

 通过转速控制开关，改变皮带转速，在其它条件不变的情况下，让学生观察测量计读数，初步得出：“在物体运动速度不是太大的情况下，滑动摩擦力与物体运动速度无关”。的结论，指导学生阅读课本第10页“阅读材料”，丰富学生对摩擦力的认识，初步树立科学真理的相对性意识，体悟科学的稳定性和可变性的双重属性。

(三)实践体会

以上设计，虽然并非是严格意义上的科学研究，况且还忽略了面积、速度等因素对摩擦力的影响，但也让高一学生初步领略了“观察——猜想与假设——验证——分析归纳”的探究学习的思想。学习中学生亲历了实验的不断改进、认识的不断升华、理论的简约和谐，初步体悟到了创造之美、科学之美。这既有利于学生对基本知识的掌握，也有利于学生基本技能的育成和积极情感、正确价值观的养成。

 

其实，一个教学过程，一旦缺少了真实的交流，缺少了对知识的理解与感动，也就丧失了它应有的生机和活力，更为糟糕的可能是，甚至丧失了应有的教育价值，成为浪费时间和生命的过程。

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【参考资料】

  ①张熊飞.诱思探究学科教学论的研究和实践.教育研究：2002（9），50—60

②肖川：《教育的理想与信念》，岳麓书社，2002年版

③焦明华. “摩擦力”一节的课前准备及教学构思. 中学物理教学参考：2001（11），P₉

④王全、母小勇.《全日制义务教育物理课程标准》学习体会. 中学物理教学参考：2002（9），P₅——P₇

注：该文于2002年11月，获北师大全国附校系统论文评比一等奖，并发表于〈〈中国基础教育〉〉2003年第一期。