在體驗(yàn)和創(chuàng)新中幸福地學(xué)習(xí)物理——以研究性學(xué)習(xí)《生活中的摩擦力》為例

周亞云　曲艷平

(江蘇省奔牛高級(jí)中學(xué)，江蘇　常州　213131)

在體驗(yàn)和創(chuàng)新中幸福地學(xué)習(xí)物理
——以研究性學(xué)習(xí)《生活中的摩擦力》為例

周亞云曲艷平

(江蘇省奔牛高級(jí)中學(xué)，江蘇常州213131)

摘要：物理學(xué)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，開展研究性學(xué)習(xí)具有得天獨(dú)厚的“先天優(yōu)越性”.它可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和綜合實(shí)踐能力，也有助于學(xué)生體會(huì)團(tuán)隊(duì)合作的重要性.

關(guān)鍵詞：高中物理；摩擦力；研究性學(xué)習(xí)

物理源于生活，它本該是一門充滿生活氣息且令人感興趣的學(xué)科，可是有些學(xué)生卻很害怕學(xué)習(xí)物理，覺得“物理太難了，我無法理解”.作為物理老師，需要充分挖掘物理的趣味性、生活性，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，讓學(xué)生能夠“愛上”物理，覺得學(xué)習(xí)物理的過程是幸福的，充滿樂趣的.基于這個(gè)出發(fā)點(diǎn)，我們學(xué)校開展了物理研究性學(xué)習(xí)的課程，下面筆者以《生活中的摩擦力》為例，與同仁分享學(xué)生的研究過程與成果.

1研究背景

摩擦力在生活中無處不在，它是高中物理的一個(gè)難點(diǎn)，學(xué)生難以掌握影響摩擦力大小的因素以及摩擦力的方向.于是，我們動(dòng)員學(xué)生課后分組搜集生活中摩擦力的例子，以“生活中的摩擦力”為課題進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)，讓學(xué)生通過生活例子形象地感受摩擦力，這樣不僅能使學(xué)生更深刻理解摩擦力，還能調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性，物理教學(xué)會(huì)取得更好的效果.

2研究計(jì)劃

研究性學(xué)習(xí)的階段學(xué)生活動(dòng)及要求教師活動(dòng)時(shí)間第一階段 初步認(rèn)識(shí)研究性學(xué)習(xí),理解研究性學(xué)習(xí)的方法 了解研究性學(xué)習(xí). 知道活動(dòng)的目的、要求、操作的步驟. 利用演示文稿PPT介紹本次研究性學(xué)習(xí)的步驟與方法.1課時(shí)第二階段課題準(zhǔn)備提出和選擇課題(1)討論要研究摩擦力應(yīng)該從哪些方面展開調(diào)查.(2)從學(xué)生最感興趣的方面確定研究主題. 解釋課題,與學(xué)生一起討論.成立課題組 學(xué)生根據(jù)自己的情況自由分組,明確各人的工作,選出小組長(zhǎng). 根據(jù)學(xué)生的分組情況作出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整.形成小組實(shí)施方案(1)小組長(zhǎng)根據(jù)各人的興趣特長(zhǎng)給各人布置任務(wù).(2)小組成員根據(jù)工作內(nèi)容收集資料(1)制訂合作學(xué)習(xí)規(guī)則提供給學(xué)生.(2)組織、指導(dǎo)學(xué)生的小組討論、小組成員分工.必要時(shí)給予幫助.2課時(shí)第三階段課題實(shí)施 由小組長(zhǎng)根據(jù)分工制定研究計(jì)劃,開展對(duì)摩擦力的實(shí)際研究、制作、調(diào)查等. 及時(shí)給學(xué)生解疑和幫助.4課時(shí)第四階段評(píng)價(jià)交流 在研究過程中與學(xué)生談話,了解學(xué)生在研究性學(xué)習(xí)過程中的態(tài)度、體驗(yàn)、實(shí)踐能力、判斷學(xué)生的研究精神與態(tài)度,建立活動(dòng)記錄表.1課時(shí)

3研究過程及成果

3.1自行車中的摩擦力

圖1

問題1：自行車的前、后輪哪個(gè)是主動(dòng)輪？哪個(gè)是從動(dòng)輪？

實(shí)驗(yàn)：如圖1所示，一位學(xué)生把后輪抬起，另一位學(xué)生騎自行車不能前進(jìn).

結(jié)論：前輪不動(dòng)，說明后輪是主動(dòng)輪.

問題2：自行車行駛過程中前、后輪所受的摩擦力的方向如何？

實(shí)驗(yàn)：(1) 研究后輪：如圖2所示，把自行車放進(jìn)沙槽，用人手轉(zhuǎn)動(dòng)自行車踏板使后輪轉(zhuǎn)動(dòng)，帶起沙礫，觀察沙礫飛起的方向.

(2) 研究前輪：如圖3所示，把自行車前輪和毛刷相連，推自行車向前，觀察毛刷上刷毛彎曲的方向.

結(jié)論：后輪受到的摩擦力方向向前，充當(dāng)動(dòng)力；前輪受到的摩擦力方向向后，充當(dāng)阻力.

問題3：自行車剎車時(shí)急剎法和點(diǎn)剎法哪種方式好？

實(shí)驗(yàn)：用具為自行車一輛，秒表，卷尺.

方法：在一條長(zhǎng)六十米的跑道上騎自行車，到達(dá)五十米處分別用急剎法和點(diǎn)剎法剎車，使自行車停止運(yùn)動(dòng)，觀察剎車后的距離與地面上的情況.急剎法、點(diǎn)剎法實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別如表1、2，實(shí)驗(yàn)結(jié)論如表3.

以互聯(lián)網(wǎng)的方式審理互聯(lián)網(wǎng)案件，互聯(lián)網(wǎng)法院是對(duì)傳統(tǒng)訴訟方式的更新?lián)Q代，是為加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)空間依法治理探路，為推動(dòng)實(shí)施網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略助力。

表1

表2

表3

學(xué)生從研究中提出了以下建議：(1) 急剎會(huì)對(duì)騎自行車的人造成危險(xiǎn)，同時(shí)也會(huì)減少車身和車胎的壽命.

(2) 用點(diǎn)剎法剎車能使生命得到保障，也減少對(duì)車身和車胎的損害.

教師在學(xué)生研究的基礎(chǔ)上補(bǔ)充了現(xiàn)在非常流行的山地自行車采用的碟剎法(如圖4)，碟剎是靠碟剎卡鉗夾住固定在花鼓上的鋼制盤片來制動(dòng)的.優(yōu)點(diǎn)：盤片的半徑比車輪的半徑小得多，因此碟剎的制動(dòng)力臂要小得多，理論上更加不容易抱死.

圖4

3.2汽車中的摩擦力

問題4：在后驅(qū)車行駛過程中前、后輪摩擦力的方向如何？

實(shí)驗(yàn)方案1：把遙控小汽車后輪放進(jìn)沙槽，后輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶起沙礫，觀察沙礫飛起的方向(如圖5).

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：現(xiàn)象不明顯.

實(shí)驗(yàn)方案2：把汽車的后車輪放進(jìn)水槽里，觀察水花濺起的方向，判斷摩擦力的方向(如圖6).

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：只觀察到了水泡，現(xiàn)象還是不明顯.

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：后驅(qū)車前輪受到的摩擦力向后，后輪受到的摩擦力向前.

問題5：為什么汽車要裝ABS？

學(xué)生通過上網(wǎng)查閱資料，得出結(jié)論：ABS是英文Antilock Braking System的縮寫，意思是防抱死制動(dòng)系統(tǒng).它的主要作用是防止在制動(dòng)過程中車輪抱死，從而保證駕駛員在制動(dòng)時(shí)能控制汽車方向，此時(shí)車輪受最大靜摩擦力，還能減小制動(dòng)距離(如圖9).

圖9

3.3拔河中的摩擦

學(xué)生首先對(duì)拔河的雙方進(jìn)行受力分析，發(fā)現(xiàn)與人受到的最大靜摩擦力的大小有關(guān)，于是想通過實(shí)驗(yàn)來證明(如圖10).

圖10

實(shí)驗(yàn)情景1：兩組男隊(duì)員體重、所穿鞋子都相同.

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：不相上下.

實(shí)驗(yàn)情景2：兩組男隊(duì)員體重相同、所穿鞋子不同.

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：穿著防滑效果好的鞋子的隊(duì)員獲勝.

實(shí)驗(yàn)情景3：兩組隊(duì)員所穿鞋子相同，但一組是男生，另一組是女生.

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：男生獲勝.

學(xué)生總結(jié)：拔河比賽的勝負(fù)的確與最大靜摩擦力有關(guān).

4學(xué)以致用

學(xué)生還利用身邊的一些物品做了一些與摩擦力有關(guān)的小制作：(1) 會(huì)行走的柯南：交替扯動(dòng)細(xì)繩，柯南就會(huì)移動(dòng)(如圖11)；(2) 會(huì)翻跟頭的魔丸(如圖12).

5小結(jié)

研究性學(xué)習(xí)能突出物理學(xué)的科學(xué)研究方法(提出問題——猜想假設(shè)——理論分析——實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證——得出結(jié)論——修正完善)，通過實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)了學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的能力，分析解決實(shí)際問題的能力.運(yùn)用物理知識(shí)解決物理實(shí)際問題的方法培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí).通過交流提高應(yīng)用電腦的水平.通過展示討論，提高了學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)能力及小組協(xié)作精神，并避免了單一模式的實(shí)驗(yàn)方法，學(xué)生的發(fā)散思維有了提高，真正實(shí)現(xiàn)了既動(dòng)腦又動(dòng)手，也體驗(yàn)到了學(xué)習(xí)的快樂.

參考文獻(xiàn)：

[1] 郭如松.讓物理課堂成為“幸福課堂”[J].中學(xué)物理教與學(xué),2014,(2).

[2] 王媛媛.淺談探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的猜想[J].物理教學(xué),2013,10.