物理教學(xué)——讓學(xué)生的思維不斷走向深入

教學(xué)案例：

人教版新課程《物理》共同必修（1）第三章《相互作用》第 3 節(jié)《摩擦力》。

學(xué)生在初中定性地學(xué)習(xí)過摩擦，包括滑動摩擦和靜摩擦等內(nèi)容，并掌握了增大和減小摩擦的方法，還通過實驗的方法定性地研究了滑動摩擦力與表面狀況有關(guān)。高中物理《課標(biāo)》在這里的要求是，“通過實驗認(rèn)識滑動摩擦、靜摩擦的規(guī)律，能用動摩擦因數(shù)計算摩擦力”。摩擦力大小的計算和方向的判斷對學(xué)生來說是個難點，而摩擦力又是高中力學(xué)三類常見的力之一，是受力分析的基礎(chǔ)。本節(jié)課學(xué)習(xí)的成敗對以后學(xué)習(xí)牛頓運動定律的應(yīng)用、動能定理的應(yīng)用以及摩擦力做功與產(chǎn)生熱能的關(guān)系等問題都將帶來影響，所以本節(jié)課在物理教學(xué)中的地位和作用是非常重要的。

現(xiàn)取其中的一個教學(xué)片斷，談在物理教學(xué)中，如何讓學(xué)生的思維不斷走向深入？

過程一：讓學(xué)生的思維經(jīng)歷模糊階段

教學(xué)活動

教師：將一方木塊放在水平木板上，讓學(xué)生分析其受力（順便復(fù)習(xí)有關(guān)力的知識）。

學(xué)生：根據(jù)力的示意圖作出重力和支持力。

教師：將木板一端逐漸抬起，學(xué)生想象的方木塊會滑下的情景并沒有出現(xiàn)。（給學(xué)生以意外，迫使學(xué)生思考）。

教師：提問--是什么原因使方木塊沒有滑下，學(xué)生冷靜思考后都能答出是受到摩擦力的原故。教師進(jìn)一步提問，方木塊受到摩擦力的方向？

學(xué)生回答：一般都能根據(jù)方木塊下滑的趨勢，指出摩擦力的方向與之相反。教師再根據(jù)方木塊雖受摩擦力但仍能保持靜止這一現(xiàn)象，說明生活中的除了存在滑動摩擦、滾動摩擦還存在靜摩擦。

教師：緊接著，將木板一端進(jìn)一步逐漸抬起，當(dāng)抬到一定高度時，方木塊開始滑下，（這一情景雖不出學(xué)生意外，但教師可用提問將學(xué)生的活動由觀察引向思考）。

教師提問：靜止的方木塊為什么開始下滑？方木塊下滑時接觸面的粗糙程度同靜止時相比有無變化？方木塊下滑時受到的壓力同靜止在斜面上時相比有無變化？這一層層提問目的使學(xué)生清楚重力同壓力不是一回事。雖然有時候重力越大，壓力也越大。使學(xué)生意識到摩擦力同壓力有關(guān)同重力無關(guān)。

學(xué)生：方木塊從靜止到運動這一過程，學(xué)生對摩擦力的認(rèn)識實際上是一個模糊階段，摩擦力究競與什么有關(guān)？合作、討論和思考，也許沒有正確的結(jié)果，但教師不要急于得出結(jié)論。

思考：由于學(xué)生初中時初步接觸過摩擦力的問題，對摩擦力的知識有一定的了解，所以，本節(jié)課教師用了一個巧妙的實驗，沒有任何鋪墊，直接放手讓學(xué)生去思考？自主學(xué)習(xí)，合作討論，自己去試一試，在學(xué)生對摩擦力的認(rèn)識上，這時候的學(xué)生思維遇到了障礙，這樣學(xué)生才會產(chǎn)生求知的欲望，因此，教學(xué)中，我們必須要讓學(xué)生的思維經(jīng)歷一個模糊的階段，不能把道路鋪得平平的，否則學(xué)生沒有探究知識過程的體驗，思維又沒有挑戰(zhàn)性，對學(xué)習(xí)會感到索然無味。

過程二：讓學(xué)生的思維經(jīng)歷清晰階段

教學(xué)活動

師生共同研究摩擦力的變化

問題：設(shè)方木塊與平板間摩擦系數(shù)為μ，當(dāng)放著方木塊的平板被慢慢地繞著左端抬起，α角由0°增大到90°的過程中，滑塊受到的摩擦力將

A．不斷增大

B．不斷減少

C．先增大后減少

D．先增大到一定數(shù)值后保持不變

教師引導(dǎo)：要計算摩擦力，應(yīng)首先弄清屬滑動摩擦力還是靜摩擦力。若是滑動摩擦，可用f =μFN 計算，式中μ為滑動摩擦系數(shù)，F(xiàn)N是接觸面間的正壓力。若是靜摩擦，一般應(yīng)根據(jù)物體的運動狀態(tài)，利用物理規(guī)律（如F合=0或F合=ma）列方程求解。

學(xué)生：經(jīng)過老師的引導(dǎo)，學(xué)生有了一個思路，首先是要分析出是滑動摩擦力還是靜摩擦力？合作、討論。知道認(rèn)真分析物體的運動狀態(tài)及其變化情況是解決問題和關(guān)鍵。

學(xué)生甲回答：A答案是認(rèn)為物體一直靜止，簡單地把物體受到的摩擦力當(dāng)作是靜摩擦力。

學(xué)生乙回答：B答案是簡單地把物體受到的摩擦力當(dāng)作是滑動摩擦力來處理。

學(xué)生丙回答：D答案認(rèn)為物體運動拮的的正壓力不變，實際上正壓力隨著α的增大而不斷減小。

教師與學(xué)生共同歸納：事實上，滑塊所受摩擦力的性質(zhì)隨著α角增大會發(fā)生變化。開始時滑塊與平板將保持相對靜止，滑塊受到的是靜摩擦力；當(dāng)α角增大到某一數(shù)值α₀時，滑塊將開始沿平板下滑，此時滑塊受到滑動摩擦力的作用。當(dāng)α角由0°增大到α₀過程中，滑塊所受的靜摩擦力f的大小與重力的下滑力平衡，此時f=mgsinα，f隨著α增大而增大；當(dāng)α角由α₀增大到90°過程中，滑塊所受滑動摩擦力f =μFN = μmgcosα，f隨著α增大而減小。

經(jīng)過這一過程共同研究和討論，學(xué)生對摩擦力的認(rèn)識實際上是經(jīng)歷了一個清晰階段。學(xué)生雖然有多種不同的答案，這是由模糊走向清晰的必然。

思考：

摩擦力是物理教學(xué)中的難點，這節(jié)課突破難點的方法是利用我們身邊隨手可見的例子和簡單的學(xué)生實驗來進(jìn)行的，一定要注意避免的是把知識點強加給學(xué)生，應(yīng)該讓學(xué)生自己去感受、去體會?；瑒幽Σ亮@個概念的難點在于滑動摩擦力的方向和物體相對運動方向相反，而不是和物體運動方向相反，滑動摩擦力的計算等等。靜摩擦力則更是一個難點集中的知識點，包括靜摩擦力有無的判斷、靜摩擦力方向的判斷、靜摩擦力大小的判斷等等，這些問題不可能在我們這一節(jié)課就能完全解釋清楚，讓學(xué)生全部了解，應(yīng)該讓學(xué)生先熟悉解決問題的基本方法，然后在以后的學(xué)習(xí)中逐步解決這些問題，因為靜摩擦力不止一次地將會出現(xiàn)在將來的學(xué)習(xí)中。

在學(xué)生的思維遇到困惑時，此時不需要教師的講解，學(xué)生也許能夠頓悟出其中的一些規(guī)律，然而，為了讓學(xué)生的思維清晰而有條理，教師不是機械的灌輸，而是簡短的點拔，使學(xué)生的思維更加明朗化、條理化，使思維由模糊走向清晰，由無序走向有序，由感性走向理性，由理性走向深入。

過程三：讓學(xué)生的思維經(jīng)歷生成階段

教學(xué)活動

小組合作探究自行車勻速前進(jìn)和自然滑行時，前后輪所受摩擦力的方向？

這是生活中的實際問題，學(xué)生會出現(xiàn)若干種答案，但學(xué)生自己生成的內(nèi)容，最后要統(tǒng)一到正確的思維狀態(tài)下。

（1）勻速前進(jìn)時：（教師提醒可用假設(shè)法）

由于人通過鏈條給后輪一個力，使后輪順時針轉(zhuǎn)動。設(shè)輪與地面接觸處光滑，則輪應(yīng)加速順時針轉(zhuǎn)動，說明輪有相對地面向后轉(zhuǎn)動的趨勢，由于靜摩擦力的方向與物體的運動趨勢方向相反，故后輪所受靜摩擦力f1的方向向前，如圖甲所示。前輪轉(zhuǎn)動是由于前輪受到力的作用，若設(shè)前輪與地面接觸處光滑，則前輪就不會轉(zhuǎn)動，故前輪相對地面有向前的運動趨勢，其所受摩擦力f2向后，如圖甲所示。

（2）自行車自然滑行時：

人不再給后輪施加力的作用，由于慣性人和車應(yīng)向前滑行，此時前、后輪的轉(zhuǎn)動都是由于受到地面給它們施加了摩擦力作用，即前、后輪都有相對地面向前運動的趨勢，前、后輪受的摩擦力都應(yīng)向后，如圖乙所示。

思考 ：

本片斷，教師給學(xué)生提供的實例，完全建立在過程一和過程二的基礎(chǔ)上的，如果沒有過程一和過程二這樣的經(jīng)歷，學(xué)生不會理解摩擦力的規(guī)律，不會有一波高過一波的新思維。然而，教師提供材料，如果學(xué)生沒有自己自主支配的時間，沒有靜思默想的時間，還是不會有自己的創(chuàng)造，本片斷中，教師只是旁敲側(cè)擊的幾句話，其余時間全部是學(xué)生自己“思考和合作研究摩擦力”，所以只有給足了學(xué)生的時間，學(xué)生才會奇思妙想，才會去浮想聯(lián)翩，才會去異想天開，才會有精彩的生成。

總之，物理教學(xué)中， 要想讓學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中更多地獲益，物理教師自己必須對教材有一個透徹的理解，善于組織更多的資源來豐富自己的教學(xué)活動。根據(jù)需要加強或削弱某些內(nèi)容，考慮知識點如何以怎樣的載體呈現(xiàn)，根據(jù)需要對某些內(nèi)容與練習(xí)重新整合。在尊重教材的基礎(chǔ)上，從生活實際出發(fā)，把物理問題轉(zhuǎn)化為具體的生活場景圖，讓學(xué)生在“玩”、“做”、“想”、“動”中，再輔之以教師恰當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生在解決現(xiàn)實的和富有挑戰(zhàn)性問題的過程中了解物理問題的生活原型，理解物理知識的內(nèi)涵，尋找解決問題的一般規(guī)律，感受內(nèi)在的物理思想和方法，讓學(xué)生在猜想、探究和驗證中理解知識形成和發(fā)展的規(guī)律，經(jīng)歷物理知識“再創(chuàng)造”的過程，抽象的物理知識無疑將在這一日常生活現(xiàn)象的支撐下得以生動詮釋。在這樣的物理課上，不只是思維在涌動，更有一種詩意在流淌。