物理課堂與通用技術(shù)整合導(dǎo)學(xué)案例分析

田軍霖

作為一名物理教學(xué)工作者，在教學(xué)過(guò)程中筆者逐漸發(fā)覺(jué)物理和通用技術(shù)課程有著密切的聯(lián)系，比如：物理學(xué)科中的力學(xué)、電學(xué)、光學(xué)等都在通用技術(shù)上得到了完美的體現(xiàn)，并且物理學(xué)科中也有不少介紹有關(guān)前沿科學(xué)技術(shù)的內(nèi)容。本節(jié)的教學(xué)目標(biāo)是運(yùn)用通用技術(shù)，借助交互式電子白板進(jìn)行物理教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生在發(fā)現(xiàn)、探究和解決問(wèn)題的過(guò)程中融入通用技術(shù)思想和方法。

通過(guò)人教版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)物理課程和通用技術(shù)課程的融合教學(xué)，學(xué)生可以學(xué)習(xí)、掌握學(xué)科間融合的思想與方法。以下就以——結(jié)合通用技術(shù)素材編寫(xiě)《摩擦力》導(dǎo)學(xué)案為例，談?wù)勛约簩?duì)將通用技術(shù)融入物理課堂教學(xué)的認(rèn)識(shí)。

（1）學(xué)習(xí)目標(biāo)

①靜摩擦力的概念、大小和方向；

②滑動(dòng)摩擦力的概念、大小和方向；③動(dòng)摩擦因數(shù)及摩擦力的產(chǎn)生條件。

（2）學(xué)習(xí)重點(diǎn)

①靜摩擦力方向的判斷；

②正確理解最大靜摩擦力的概念。

（3）學(xué)習(xí)難點(diǎn)

①靜摩擦力有無(wú)和方向的判斷；②滑動(dòng)摩擦力大小探究。

（4）學(xué)習(xí)方法

合作探究、交流討論、自主歸納。

（5）學(xué)習(xí)過(guò)程

任務(wù)一：回憶摩擦力的概念（閱讀教材內(nèi)容完成下列問(wèn)題）。

摩擦力概念：兩個(gè)相互接觸的物體，當(dāng)它們發(fā)生或具有時(shí)，就會(huì)在接觸面上產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力，這種力就叫做摩擦力。

任務(wù)二：合作探究。

探究：靜摩擦力。

思考：相互接觸的物體相對(duì)靜止時(shí)，接觸面上是否有摩擦力？

靜摩擦力的概念：兩個(gè)相互接觸的物體，當(dāng)它們之間有時(shí)，就會(huì)在接觸面上產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力，這種力就叫做靜摩擦力。

1探究靜摩擦力的方向

問(wèn)題設(shè)計(jì)：如圖1所示，木箱有向前滑的趨勢(shì)，那么接觸面上產(chǎn)生的阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的靜摩擦力向哪個(gè)方向？

答案：靜摩擦力方向向，與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向。

結(jié)論：靜摩擦力的方向總是沿著，并且跟物體的方向相反。

探究：靜摩擦力的大小。

根據(jù)二力平衡知識(shí)，只要木箱與地面之間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，靜摩擦力的大小始終等于，推力增大時(shí)，靜摩擦力也。

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證如下。

把木塊放在桌面上，用彈簧測(cè)力計(jì)沿水平方向向右拉木塊，為了使讀數(shù)更明顯，在木塊上加了2個(gè)重物，如圖2所示。開(kāi)始讓彈簧測(cè)力計(jì)的指數(shù)為零，在指針的下面輕塞一小團(tuán)棉花，用來(lái)標(biāo)記指針到達(dá)的最大位置。

當(dāng)測(cè)力計(jì)的示數(shù)為1 N時(shí)，木塊沒(méi)有動(dòng)；木塊與長(zhǎng)木板之間是摩擦力，大小為N；逐漸增大拉力到2 N時(shí)，木塊仍靜止，此時(shí)木塊與長(zhǎng)木板之間是摩擦力，大小為N；繼續(xù)增大拉力時(shí)，木塊開(kāi)始移動(dòng)，此時(shí)拉力突然變，而棉花卻停在了最大位置處，這說(shuō)明：靜摩擦力有一個(gè)最值，叫，最大靜摩擦力在數(shù)值上等于物體剛剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)的水平外力，兩物體間實(shí)際的靜摩擦力大小在0與最大靜摩擦力之間，即。

2探究滑動(dòng)摩擦力

重做實(shí)驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)：木塊一旦運(yùn)動(dòng)起來(lái)，指針讀數(shù)突然變，觀察到木塊相對(duì)木板向前滑，會(huì)受到木板向的阻力。

滑動(dòng)摩擦力的概念：兩個(gè)相互接觸的物體，當(dāng)它們發(fā)生時(shí)，就會(huì)在接觸面上產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力，這種力就叫做滑動(dòng)摩擦力。

問(wèn)題設(shè)計(jì)：當(dāng)木塊向前滑動(dòng)時(shí)，受到的滑動(dòng)摩擦力向哪個(gè)方向？

答案：滑動(dòng)靜摩擦力向，與相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反。

結(jié)論：滑動(dòng)摩擦力的方向總是沿著，并且跟物體的方向相反。

探究：滑動(dòng)摩擦力的大小。

問(wèn)題設(shè)計(jì)：靜摩擦力的大小由二力平衡得出，那么滑動(dòng)摩擦力的大小可能與哪些因素有關(guān)？

猜想：可能與、有關(guān)。

實(shí)驗(yàn)探究如下。

實(shí)驗(yàn)器材：1個(gè)鐵架臺(tái)、1塊長(zhǎng)木板、1個(gè)木塊、3個(gè)重物、1個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)和1段細(xì)繩。

實(shí)驗(yàn)步驟如下。

第一步：按照剛設(shè)計(jì)方案組裝器材；

第二步：在木塊上放1個(gè)重物，拉動(dòng)木板，讀出彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)和壓力。

第三步：在木塊上放2個(gè)重物，拉動(dòng)木板，讀出彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)和壓力。

第四步：在木塊上放3個(gè)重物，拉動(dòng)木板，讀出彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)和壓力。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表，見(jiàn)表1。

接觸面一定時(shí)，不同的壓力下，測(cè)量滑動(dòng)摩擦力F，尋找二者的關(guān)系。

結(jié)論如下。

滑動(dòng)摩擦力大小的計(jì)算式：F=μFN

發(fā)現(xiàn)：不同材料之間的動(dòng)摩擦因數(shù)。

實(shí)質(zhì)上，除了靜摩擦力、滑動(dòng)摩擦力之外，還有滾動(dòng)摩擦力，在壓力相同的條件下，滾動(dòng)摩擦力要比滑動(dòng)摩擦力小得多，自行車的滾動(dòng)軸承就是利用這一點(diǎn)制成的，高中主要涉及前兩種摩擦力的分析和計(jì)算。

3結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)上述分析，在熟練掌握物理學(xué)科與通用技術(shù)學(xué)科的基礎(chǔ)上，將二者融合教學(xué)，可以實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力、提高技術(shù)素養(yǎng)的目的。將通用技術(shù)課程的設(shè)計(jì)過(guò)程與物理課程的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新、自制教具相互滲透、融合，學(xué)生能夠通過(guò)已經(jīng)學(xué)到的物理知識(shí)對(duì)在通用技術(shù)教學(xué)中所出現(xiàn)的一些繁瑣復(fù)雜的實(shí)際問(wèn)題予以簡(jiǎn)化，這就在很大程度上降低了教學(xué)難度，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性以及學(xué)習(xí)興趣也能夠得到極大的激發(fā)。與此同時(shí)還能夠幫助教師很好地實(shí)現(xiàn)各學(xué)科的教學(xué)目標(biāo)，使師生間的知識(shí)傳遞變得更為順暢。在教學(xué)過(guò)程中通過(guò)探究、積累和創(chuàng)新，將通用技術(shù)課程所含的思想和方法，根據(jù)實(shí)際情況與物理教學(xué)進(jìn)行最優(yōu)化的整合，不斷探究物理課堂有效的教學(xué)方法，讓兩者在物理和通用技術(shù)課堂教學(xué)中相得益彰。