關(guān)于初中“摩擦力”的教學(xué)研究

陳長(zhǎng)忠

摘??? 要： 摩擦力是初中物理的基礎(chǔ)內(nèi)容，也是難點(diǎn)內(nèi)容。本文從新課程改革對(duì)摩擦力教學(xué)的新理念入手，探討摩擦力新課教學(xué)中學(xué)生在學(xué)習(xí)上的困難及提出改進(jìn)建議，旨在使學(xué)生學(xué)習(xí)摩擦力知識(shí)時(shí)更易理解、更好掌握。

關(guān)鍵詞： 摩擦力??? 教學(xué)改動(dòng)??? 教學(xué)增加

摩擦力是相互接觸的物體做相對(duì)運(yùn)動(dòng)或者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，產(chǎn)生的阻礙物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力。它分為靜摩擦力、滑動(dòng)摩擦力、滾動(dòng)摩擦力，初中階段主要討論和研究前面兩種。摩擦力是初中物理的重點(diǎn)內(nèi)容，也是難點(diǎn)內(nèi)容。對(duì)于如何利用實(shí)驗(yàn)探究摩擦力的大小與什么因素有關(guān)，一直都是學(xué)生感到頭疼的問題。筆者試圖從摩擦力的實(shí)驗(yàn)探究入手，談?wù)剬?duì)摩擦力新課教學(xué)的看法。

20世紀(jì)90年代以來，我國初中物理教學(xué)改革實(shí)踐不斷發(fā)展。如何在物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的物理能力，一直是物理教育者探索的問題。新《物理課程標(biāo)準(zhǔn)》提出不同的全新物理能力要求，強(qiáng)調(diào)科學(xué)方法和科學(xué)態(tài)度學(xué)習(xí)?？茖W(xué)探究不僅是教學(xué)方式，而且是教學(xué)內(nèi)容，更是這次課改的核心內(nèi)容，可見科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)多么重要。新《物理課程標(biāo)準(zhǔn)》給出了科學(xué)探究的七個(gè)要素：提出問題;猜想和假設(shè);制訂計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn);進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與搜集證據(jù);分析與論證;評(píng)估;交流與合作[1]。以此為指導(dǎo)思想，初中教材不論是北師版還是新人教版，“摩擦力”一節(jié)的最核心內(nèi)容都是實(shí)驗(yàn)探究“摩擦力的大小與什么因素有關(guān)”。教學(xué)類型和模式更多樣化，增加了學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，體現(xiàn)了科學(xué)素養(yǎng)的形成，這些對(duì)新課程教學(xué)和復(fù)習(xí)都有指導(dǎo)意義。在新人教版初中物理課本中，摩擦力這節(jié)課的教學(xué)是以探究實(shí)驗(yàn)：“摩擦力的大小與什么因素有關(guān)”為主，而把滾動(dòng)摩擦和靜摩擦去除，只在閱讀材料“科學(xué)世界”中提到滾動(dòng)摩擦比滑動(dòng)摩擦小得多，筆者在具體教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)這使得學(xué)生對(duì)摩擦力的理解模糊不清，在認(rèn)知上沒能有清晰的感性認(rèn)識(shí)。經(jīng)過一段時(shí)間的研究和教學(xué)實(shí)踐，筆者對(duì)摩擦力教學(xué)進(jìn)行了一些改動(dòng)和增加，使學(xué)生在摩擦力的學(xué)習(xí)認(rèn)識(shí)上更直觀易懂。在此，把自己對(duì)摩擦力這節(jié)課的教學(xué)改動(dòng)和增加寫下，與大家共同探討。

一、讓學(xué)生直接感受擦力，并提出摩擦力概念

新課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后，“科學(xué)探究”進(jìn)入課堂正在改變著學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，新課程標(biāo)準(zhǔn)從科學(xué)探究本質(zhì)和素養(yǎng)視角闡述了加強(qiáng)科學(xué)探究的意義及培養(yǎng)科學(xué)探究意識(shí)和能力的內(nèi)涵，使我們對(duì)加強(qiáng)物理探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式有更深刻的理解和明確的方向[2]。摩擦力一節(jié)教學(xué)可以從學(xué)生手掌按在桌面上滑動(dòng)開始，讓學(xué)生感受摩擦力的存在，借此提出摩擦力概念：兩個(gè)互相接觸的物體，當(dāng)它們做相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在接觸面上會(huì)產(chǎn)生一種阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力，這種力就叫做摩擦力[3]。這樣可以使學(xué)生利用身體對(duì)摩擦力有所直接感受，加強(qiáng)對(duì)摩擦力概念的理解。

二、改進(jìn)探究實(shí)驗(yàn)，研究影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素

在這個(gè)探究實(shí)驗(yàn)中，課本中先進(jìn)行猜想提出可能因素，主要提出兩點(diǎn)：（1）接觸面所受壓力;（2）接觸面粗糙程度，接著利用下圖實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想：

甲?????????????????????? 乙??????????????????????????? 丙

實(shí)驗(yàn)中采取的辦法是用彈簧測(cè)力計(jì)水平拉動(dòng)木塊，使其在長(zhǎng)木板上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，再根據(jù)二力平衡知識(shí)，可知彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)木塊的拉力與木塊受到的滑動(dòng)摩擦力大小相等，這樣可直接從彈簧測(cè)力計(jì)上讀出滑動(dòng)摩擦力。

（1）甲、乙兩圖所示的實(shí)驗(yàn)說明：接觸面所受壓力一定時(shí)，接觸面越粗糙，滑動(dòng)摩擦力越大。

（2）甲、丙兩圖所示的實(shí)驗(yàn)說明：接觸面粗糙程度相同時(shí)，接觸面所受壓力越大，滑動(dòng)摩擦力越大。

（3）由實(shí)驗(yàn)可得出的結(jié)論是：滑動(dòng)摩擦力大小與接觸面所受壓力及接觸面粗糙程度有關(guān)，接觸面所受壓力越大，滑動(dòng)摩擦力越大;接觸面越粗糙，滑動(dòng)摩擦力越大。

但在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中大部分學(xué)生完成不好，首先在提出猜想的基礎(chǔ)上，受壓強(qiáng)與受力面積大小有關(guān)影響，會(huì)認(rèn)為摩擦力與接觸面積大小有關(guān)系，因此在猜想中要加上一點(diǎn)：接觸面積大小，在探究中增加一步，其次在于使木塊在長(zhǎng)木板上做勻速直線運(yùn)動(dòng)比較難實(shí)現(xiàn)，對(duì)此筆者做了一些實(shí)驗(yàn)改動(dòng)，使學(xué)生更容易完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)探究。具體如下：

總結(jié)歸納學(xué)生的想法，提出影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素猜想：（1）接觸面所受壓力;（2）接觸面粗糙程度;（3）接觸面積大小。

甲?????????????????????? 乙????????????????????? 丙??????????????????????? 丁

再利用上圖裝置進(jìn)行探究，上圖中的裝置只要拉動(dòng)木塊下方小車，而且不要求小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，克服讓木塊在長(zhǎng)木板上做勻速直線運(yùn)動(dòng)這個(gè)主要難點(diǎn)。

（1）甲、乙兩圖所示的實(shí)驗(yàn)說明：接觸面所受壓力一定時(shí)，接觸面越粗糙，滑動(dòng)摩擦力越大。

（2）甲、丙兩圖所示的實(shí)驗(yàn)說明：接觸面粗糙程度相同時(shí)，接觸面所受壓力越大，滑動(dòng)摩擦力越大。

（3）甲、丁兩圖所示的實(shí)驗(yàn)說明：接觸面粗糙程度相同，接觸面所受壓力一定時(shí)，接觸面積變大，滑動(dòng)摩擦力不變。

由實(shí)驗(yàn)可得出的結(jié)論是：滑動(dòng)摩擦力大小與接觸面所受壓力及接觸面粗糙程度有關(guān)，接觸面所受壓力越大，滑動(dòng)摩擦力越大;接觸面越粗糙，滑動(dòng)摩擦力越大。注意：滑動(dòng)摩擦力大小與接觸面積大小無關(guān)。

三、利用實(shí)驗(yàn)克服靜摩擦力學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)，使靜摩擦力易學(xué)、易理解

摩擦力是一種復(fù)雜的力，在具體問題中表現(xiàn)出“動(dòng)中有靜，靜中有動(dòng)”，尤其是靜摩擦力在許多情形下“若有若無，方向不定”，因此對(duì)于初學(xué)者來說撲朔迷離，不易理解。只有讓學(xué)生獲得豐富的感性認(rèn)識(shí)，理解靜摩擦力的本質(zhì)才可以在以后學(xué)習(xí)中游刃有余。根據(jù)學(xué)校、學(xué)生和教師的情況，筆者認(rèn)為靜摩擦力的學(xué)習(xí)可通過實(shí)驗(yàn)探究進(jìn)行，當(dāng)然，因?yàn)槌踔袑?duì)靜摩擦力的要求不高，不用具體測(cè)量，只要有個(gè)感性認(rèn)識(shí)就好。

實(shí)驗(yàn)器材：一個(gè)圓柱形杯子（沒有把的，塑料的——不易摔壞，大點(diǎn)高點(diǎn)——可以裝多點(diǎn)水），水，一點(diǎn)食用油。

步驟：（1）往杯中加入少量水，用手握住舉起，在空中靜止。（2）往杯中加水至大半杯。（3）往杯子外壁上抹上點(diǎn)食用油，再重新用手握住舉起。

分析現(xiàn)象，得出結(jié)論：由步驟（1）可知，杯子在空中靜止，但有向下掉的趨勢(shì)，受到兩個(gè)力作用，豎直向下的重力與豎直向上的手與杯子之間的靜摩擦力。步驟（1）可得出兩個(gè)結(jié)論：（1）兩個(gè)互相接觸的物體，當(dāng)它們有做相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)，在接觸面上會(huì)產(chǎn)生一種阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力，這就是靜摩擦力。（2）因?yàn)楸屿o止，根據(jù)二力平衡知識(shí)，此時(shí)靜摩擦力等于重力。由步驟（2）可知，杯中加了水，增大了重力，要保證杯子還是靜止的，手握杯子的力就要加大。步驟（2）得出兩個(gè)結(jié)論：（1）杯子仍靜止，根據(jù)二力平衡知識(shí)，此時(shí)靜摩擦力仍等于重力，但此時(shí)重力增大了，因此靜摩擦力也增大了。（2）手握杯子的力增大了，就是壓力變大了，接觸面粗糙程度相同時(shí)，接觸面所受壓力越大，靜摩擦力越大。由步驟（3）可知，杯子外壁上抹上食用油，使接觸面變光滑了，要讓杯子還能舉起在空中靜止，就要再增大手握杯子的力。步驟（3）得出結(jié)論：接觸面越光滑，靜摩擦力越小，反之，接觸面越粗糙，靜摩擦力越大。

通過以上實(shí)驗(yàn)不但對(duì)靜摩擦力有了比較感性的認(rèn)識(shí)，還可增強(qiáng)對(duì)影響摩擦力大小的兩個(gè)因素：（1）接觸面所受壓力;（2）接觸面粗糙程度的認(rèn)識(shí)。

四、舉出貼近生活的例子，體會(huì)滾動(dòng)摩擦力

初中階段，對(duì)滾動(dòng)摩擦的要求是只要知道滾動(dòng)摩擦力比滑動(dòng)摩擦小就可，因此，多舉些生活中的例子，讓學(xué)生有初步認(rèn)識(shí)就行。例如：現(xiàn)在有種在青少年中流行的暴走鞋，是在鞋后跟裝上一小輪子，當(dāng)你一只腳翹起前腳掌，只讓后跟著地，另一只腳輕輕向后一蹬，人就飛速向前，而你只要前腳掌一著地，馬上靜止下來，這就可以說明滾動(dòng)摩擦力比滑動(dòng)摩擦小。

總之，摩擦力作為初中物理的基礎(chǔ)知識(shí)，難度大但是很重要。只有在教學(xué)中把握循序漸進(jìn)的原則，立足基礎(chǔ)，根據(jù)學(xué)生實(shí)際情況采取生動(dòng)有效的教學(xué)手段，在學(xué)生獲得充分感性認(rèn)識(shí)和理性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上逐步提高學(xué)生綜合應(yīng)用能力和分析處理問題能力，才能在實(shí)際問題的解決中取得好的成績(jī)。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn).北京：人民教育出版社，2011.

[2]于文高.《在密封金屬容器中的手機(jī)一定接收不到電磁波嗎？》.期刊《物理教師》，2007，28（10）.

[3]義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書物理九年級(jí).北京：人民教育出版社，2006.3，第3版.