基于課程標(biāo)準(zhǔn)要求的《摩擦力》教學(xué)設(shè)計(jì)

摘 要：以情境驅(qū)動(dòng)為線索，以基于課程標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)理念為指導(dǎo)，設(shè)計(jì)了高中物理“摩擦力”一節(jié)源于課程標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)目標(biāo)、評(píng)價(jià)活動(dòng)、教與學(xué)的活動(dòng).利用牙刷、橡皮頭等物品重點(diǎn)設(shè)計(jì)了一系列物理情境，突破教學(xué)難點(diǎn).

關(guān)鍵詞：情境驅(qū)動(dòng)；課程標(biāo)準(zhǔn)；摩擦力；教學(xué)設(shè)計(jì)

作者簡(jiǎn)介：高岱亮（1991-），男，山東淄博人，研究生學(xué)歷，中教初級(jí)，主要研究方向?yàn)槲锢碚n程與教學(xué).

1 設(shè)計(jì)思想

情境教學(xué)是指在教學(xué)過程中，教師有目的地創(chuàng)設(shè)具有一定情緒色彩、以形象為主體的場(chǎng)景，引起學(xué)生一定的態(tài)度體驗(yàn)，促使學(xué)生心理機(jī)能得到發(fā)展的教學(xué)方法.因此在物理教學(xué)中，情境創(chuàng)設(shè)顯得尤為重要.以情境創(chuàng)設(shè)驅(qū)動(dòng)物理課堂，能促進(jìn)教師在教學(xué)過程中生成問題，幫助學(xué)生理解物理概念.對(duì)教師的教和學(xué)生的學(xué)具有指導(dǎo)性意義.

摩擦力是高中力學(xué)教材中的重點(diǎn)內(nèi)容之一，與生活聯(lián)系緊密，摩擦現(xiàn)象在我們?nèi)粘Ｉ钪刑幪庴w現(xiàn).因此教師在備本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，可以將靜摩擦、滑動(dòng)摩擦的生活情境和實(shí)驗(yàn)情境滲透到教學(xué)活動(dòng)中，層層引導(dǎo)，既能拉近學(xué)生與物理的距離，又能促進(jìn)學(xué)生對(duì)“摩擦力”現(xiàn)象及本質(zhì)的理解，彰顯了《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》中“體現(xiàn)課程的時(shí)代性、基礎(chǔ)性和選擇性”的課程理念.

2 教學(xué)任務(wù)分析

“摩擦力”是高中物理力學(xué)部分中常見的力之一，在學(xué)習(xí)的過程中，既可以和之前學(xué)習(xí)過的“重力”、“彈力”相對(duì)比，加深學(xué)生對(duì)力的認(rèn)識(shí)；又為后面解決“牛頓運(yùn)動(dòng)定律”、“動(dòng)能定理”以及“摩擦力做功與產(chǎn)生熱能的關(guān)系”等問題打下知識(shí)基礎(chǔ).

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》對(duì)該內(nèi)容的相關(guān)要求是“通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)滑動(dòng)摩擦、靜摩擦的規(guī)律，能用動(dòng)摩擦因數(shù)計(jì)算摩擦力”.其中，“認(rèn)識(shí)”、“能用”是知識(shí)與技能維度的要求，“通過實(shí)驗(yàn)”是過程性要求[1].

本節(jié)是人教版高中《物理·必修1》第3章第3節(jié)的內(nèi)容，教材首先從小孩推箱子出發(fā)引出靜摩擦力的產(chǎn)生條件，然后通過一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)引出靜摩擦力大小的確定，最后重點(diǎn)闡釋了滑動(dòng)摩擦力及其大小的計(jì)算.綜上所述，摩擦力的產(chǎn)生條件和滑動(dòng)摩擦力大小的計(jì)算是本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn).

3 學(xué)情分析

學(xué)生在初中已經(jīng)初步學(xué)習(xí)過摩擦力，知道了靜摩擦和滑動(dòng)摩擦的概念，為本節(jié)課的學(xué)習(xí)奠定了良好的知識(shí)基礎(chǔ).但對(duì)于摩擦力的方向，尤其是靜摩擦力的方向認(rèn)識(shí)還不夠全面，不能夠在復(fù)雜的物理情境中分析出摩擦力的方向，從而形成教學(xué)難點(diǎn).

4 教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)與技能

（1）了解靜摩擦力、滑動(dòng)摩擦力的概念和產(chǎn)生條件.

（2）會(huì)判斷靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力的方向.

（3）會(huì)用二力平衡判斷靜摩擦力的大小.

（4）會(huì)應(yīng)用公式f=μFN計(jì)算滑動(dòng)摩擦力的大小.

過程與方法

在探究影響摩擦力因素的過程中，學(xué)習(xí)應(yīng)用歸納法、控制變量法.

情感態(tài)度與價(jià)值觀

知道生產(chǎn)生活中增大摩擦和減小摩擦的實(shí)例，有將物理知識(shí)應(yīng)用到生產(chǎn)生活中的意識(shí).

5 評(píng)價(jià)活動(dòng)設(shè)計(jì)

基于課程標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)設(shè)計(jì)要求評(píng)價(jià)活動(dòng)設(shè)計(jì)優(yōu)先于教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)，具體評(píng)價(jià)活動(dòng)設(shè)計(jì)如下：

（1）通過教學(xué)事件1-3，作業(yè)題1檢測(cè)教學(xué)目標(biāo)（1）的達(dá)成.

（2）通過教學(xué)事件4，課堂練習(xí)1檢測(cè)教學(xué)目標(biāo)（2）的達(dá)成.

（3）通過教學(xué)事件5，課堂練習(xí)2，作業(yè)題2檢測(cè)教學(xué)目標(biāo)（3）的達(dá)成.

（4）通過教學(xué)事件6，課堂練習(xí)2，作業(yè)題3檢測(cè)教學(xué)目標(biāo)（4）的達(dá)成.

（5）通過教學(xué)事件3、6檢測(cè)教學(xué)目標(biāo)（5）的達(dá)成.

（6）通過教學(xué)事件7檢測(cè)教學(xué)目標(biāo)（6）的達(dá)成.

6 教與學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)[2]

6.1 創(chuàng)設(shè)生活情境，初步形成摩擦力的概念

教學(xué)事件1 從實(shí)驗(yàn)情境出發(fā)，認(rèn)識(shí)摩擦現(xiàn)象

實(shí)驗(yàn)1：教師演示“氣球提水杯”實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)摩擦現(xiàn)象.

實(shí)驗(yàn)器材：氣球、塑料水杯.

準(zhǔn)備好氣球和空水杯，將氣球放到水杯中吹起來，慢慢地提起氣球，水杯也隨氣球提了起來.

教學(xué)設(shè)計(jì)說明 利用“氣球提水杯”小實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)設(shè)引發(fā)學(xué)生認(rèn)知的物理情境，直接引入本節(jié)課題.

教學(xué)事件2 布置“雙手滑動(dòng)”體驗(yàn)活動(dòng)，形成摩擦力概念

根據(jù)生活中的一個(gè)常見現(xiàn)象布置思考與體驗(yàn)活動(dòng)：雙手用力有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)（想滑動(dòng)但未滑動(dòng)）和雙手相互滑動(dòng)，如圖1所示，并提出思考問題.

問題1：在這兩種情況下，手分別受到了什么力？

形成概念：

（1）左手相對(duì)于右手有滑動(dòng)趨勢(shì)，而沒有相對(duì)滑動(dòng)，這時(shí)的摩擦力叫做靜摩擦力.

（2）左手在右手的表面上發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，此時(shí)會(huì)受到阻礙左手滑動(dòng)的力，這個(gè)力叫做滑動(dòng)摩擦力.

教學(xué)設(shè)計(jì)說明 物理課程標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)“課程的時(shí)代性”，學(xué)生親身體驗(yàn)手受到的靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力，形成概念，既能拉近學(xué)生與物理的距離，又能對(duì)摩擦力概念進(jìn)行意義建構(gòu).

6.2 利用情境驅(qū)動(dòng)問題，探究摩擦力的產(chǎn)生條件、方向與大小

教學(xué)事件3 利用“黑板擦擦黑板”生活情境，探究摩擦力產(chǎn)生的條件

利用“黑板擦”創(chuàng)設(shè)以下三個(gè)活動(dòng)情境進(jìn)行演示，依次提出問題串，并適當(dāng)點(diǎn)撥.

情境A：手按黑板擦擦黑板.

情境B：讓黑板擦在黑板面上自由下落.

情境C：板擦放于水平木板上，將木板一端抬高板擦靜止，再繼續(xù)抬高板擦下滑.

問題2：上述情境中哪種情況下受到了摩擦力？

問題3：如果接觸面非常光滑會(huì)有摩擦力嗎？

問題4：通過上面的三個(gè)探究活動(dòng)，思考摩擦力產(chǎn)生的條件有哪些？

總結(jié)條件：1.兩個(gè)物體相互接觸；2.要有壓力；3.要有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)；4.接觸面要粗糙.

教學(xué)設(shè)計(jì)說明 利用“黑板擦擦黑板”情境驅(qū)動(dòng)課堂，學(xué)生能初步形成摩擦力產(chǎn)生的條件，教師再通過一系列問題對(duì)摩擦力產(chǎn)生的條件進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)，深化對(duì)摩擦力產(chǎn)生條件的理解，突出本節(jié)課的重點(diǎn).

教學(xué)事件4 巧用“牙刷”、“橡皮頭”的生活情境，探究摩擦力的方向.

實(shí)驗(yàn)2：學(xué)生分組利用牙刷、橡皮，探究摩擦力的方向（圖2）.

實(shí)驗(yàn)器材：牙刷、帶有橡皮頭的鉛筆.

利用“牙刷”、“橡皮頭”創(chuàng)設(shè)情境引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行合作探究，提出導(dǎo)入的問題.

情境D：我們每天早晚都要刷牙，是否注意到刷毛彎曲的方向？

情境E：用鉛筆上的橡皮時(shí)，是否注意到橡皮頭彎曲的方向呢？

問題5：刷毛、橡皮頭受到的摩擦力方向與運(yùn)動(dòng)的方向有什么關(guān)系？

得出結(jié)論：靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力的方向總是沿著接觸面，靜摩擦力的方向與其相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反；滑動(dòng)摩擦力的方向與其相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反.

教學(xué)設(shè)計(jì)說明 利用“牙刷” 和“橡皮頭”進(jìn)行情境驅(qū)動(dòng)，學(xué)生能直觀地理解靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力的方向，突破教學(xué)難點(diǎn).

教學(xué)事件5 生活情境和實(shí)驗(yàn)情境的綜合運(yùn)用，探究靜摩擦力的大小.

創(chuàng)設(shè)情境，讓學(xué)生定性感知靜摩擦力的“巨大存在”，然后進(jìn)行Dislab演示實(shí)驗(yàn)，定量分析靜摩擦力的大小.

情境F：找兩位最有力的男生上臺(tái)將教師課前準(zhǔn)備好的一頁一頁交叉迭放的兩本物理課本分開.如圖3所示.

實(shí)驗(yàn)3：運(yùn)用Dislab實(shí)驗(yàn)探究靜摩擦力的大小

實(shí)驗(yàn)器材：Dislab拉力傳感器、數(shù)據(jù)線、計(jì)算機(jī)通用軟件、木塊、木板、鐵塊.

演示實(shí)驗(yàn)：用Dislab拉力傳感器拉放于木板上的木塊（如圖4），拉力不斷增加直至拉動(dòng).觀察計(jì)算機(jī)屏幕顯示的拉力變化圖線（如圖5）.

圖線分析：拉力不斷增大，且增大到一定值時(shí)由靜摩擦變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦，示數(shù)減小.

得出結(jié)論：由于木塊靜止，通過二力平衡可知，靜摩擦力的大小與拉力的大小相等.

教學(xué)設(shè)計(jì)說明 彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)是實(shí)時(shí)顯示的，過程顯示時(shí)間短.Dislab拉力傳感器能“保存”過程中拉力的變化，形象直觀的情境能使學(xué)生直觀地理解靜摩擦力的大小.

教學(xué)事件6 利用實(shí)驗(yàn)情境，合作探究滑動(dòng)摩擦力的大小

實(shí)驗(yàn)4：學(xué)生分組利用器材探究滑動(dòng)摩擦力的大小

實(shí)驗(yàn)器材：木板、木塊、不同質(zhì)量的砝碼、彈簧測(cè)力計(jì)、毛巾、砂紙、泡沫板、鐵架臺(tái).

利用提出的問題串，指導(dǎo)學(xué)生通過給定的實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行分組合作探究滑動(dòng)摩擦力的大小.

問題6：初中已經(jīng)學(xué)習(xí)過滑動(dòng)摩擦力，大家回憶一下，滑動(dòng)摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)？

問題7：滑動(dòng)摩擦力的大小與“壓力”和“接觸面的粗糙程度”有什么定量關(guān)系？

問題8：如果一個(gè)量與多個(gè)因素有關(guān)，要研究該物理量與某一個(gè)因素的關(guān)系，應(yīng)該用怎樣的方法？根據(jù)什么原理，進(jìn)行怎樣的操作才能使彈簧測(cè)力計(jì)顯示的是滑動(dòng)摩擦力的大?。?/p>

學(xué)生利用給定的實(shí)驗(yàn)器材，對(duì)教師提出的上述問題分組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行合作探究，小組設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn)記錄表格（表1），對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果歸納總結(jié)，得出結(jié)論.

教師總結(jié)歸納學(xué)生在探究活動(dòng)中得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論.得出滑動(dòng)摩擦力大小的計(jì)算公式：f=μFN，并解釋說明物理量的含義.并且深挖該實(shí)驗(yàn)中體現(xiàn)的“控制變量”的物理實(shí)驗(yàn)方法.

教學(xué)設(shè)計(jì)說明 利用問題情境驅(qū)動(dòng)，引出要進(jìn)行探究的問題.學(xué)生通過給定的實(shí)驗(yàn)器材，運(yùn)用控制變量法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)論，促進(jìn)了對(duì)滑動(dòng)摩擦力大小的認(rèn)識(shí)，突出教學(xué)重點(diǎn).

6.3 情境運(yùn)用，深化對(duì)摩擦力的理解

教學(xué)事件7 通過生活情境，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題.

情境G：油罐車在行走的過程中，車后為什么會(huì)有一條鐵鏈拖地？

情境H：我們穿的鞋子，鞋底為什么有很多花紋？

情境I：圖片——摩擦力產(chǎn)生的美

問題9：如何增強(qiáng)生活中的有益摩擦和減小有害摩擦？

教學(xué)設(shè)計(jì)說明 通過常見的生活情境，幫助學(xué)生了解如何增強(qiáng)生活中常見的有益摩擦和減小有害摩擦，突出了課程內(nèi)容的時(shí)代性、基礎(chǔ)性.

6.4 課堂練習(xí)——應(yīng)用知識(shí)解決實(shí)際問題，加深對(duì)知識(shí)的理解

練習(xí)1：關(guān)于靜摩擦的說法，下列正確的是

A.靜摩擦的方向總是與物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反.

B.靜摩擦的方向總是與物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反.

C.兩個(gè)相對(duì)靜止的物體之間一定有靜摩擦力的作用.

D.受靜摩擦力作用的物體一定是靜止的.

練習(xí)2：一個(gè)100N的物體放在水平地面上，至少要用35N的水平推力，才能使它從原地開始運(yùn)動(dòng).木箱從原地移動(dòng)以后，用30N的水平推力，就可以使木箱繼續(xù)做勻速運(yùn)動(dòng).由此可知：木箱與地板間的最大靜摩擦力Fmax=；木箱所受到的滑動(dòng)摩擦力f=.木箱與地板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=.如果用20N的水平推力推木箱，木箱所受的摩擦力是.

教學(xué)設(shè)計(jì)說明 該組課堂練習(xí)，包含了本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容，可以檢測(cè)學(xué)生對(duì)于靜摩擦力方向的判斷、最大靜摩擦力的判斷以及滑動(dòng)摩擦力大小的計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)掌握的情況，通過練習(xí)能進(jìn)一步鞏固本節(jié)課的重點(diǎn)知識(shí).

6.5 課堂小結(jié)，深化提高

引導(dǎo)學(xué)生對(duì)這節(jié)課所學(xué)習(xí)的摩擦力產(chǎn)生的條件、方向的判斷、大小的計(jì)算以及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中控制變量法的使用等方面進(jìn)行系統(tǒng)回顧總結(jié).

教學(xué)設(shè)計(jì)說明 在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生回顧三維教學(xué)目標(biāo)對(duì)本節(jié)課所學(xué)習(xí)的內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)，既是對(duì)本節(jié)課內(nèi)容的深化，又能保持課程標(biāo)準(zhǔn)與教學(xué)的一致性.

6.6 布置作業(yè)，復(fù)習(xí)鞏固

作業(yè)題1：關(guān)于產(chǎn)生摩擦力的條件，下列說法正確的是.

A.相互壓緊的粗糙物體之間總有摩擦力存在

B.相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體間一定有滑動(dòng)摩擦力存在

C.只有相互擠壓和有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的粗糙物體之間才有摩擦力的作用

D.只有相互擠壓和發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體之間才有摩擦力的作用

作業(yè)題2：如圖6所示，一木塊放在水平桌面上，在水平方向共受到3個(gè)力的作用，木塊處于靜止?fàn)顟B(tài).其中F1=10N，F(xiàn)2=2N.若撤去力F1，求木塊在水平方向受到的摩擦力的大小和方向.

作業(yè)題3：手壓著桌面向前移動(dòng)，會(huì)明顯地感覺到有阻力阻礙手的移動(dòng)，手對(duì)桌面的壓力越大，阻力越大，試一試，并說明道理.

教學(xué)設(shè)計(jì)說明 作業(yè)內(nèi)容要求做到對(duì)本節(jié)課所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行理解與深化.前兩道作業(yè)題是關(guān)于本節(jié)課重點(diǎn)知識(shí)的應(yīng)用.第3道題是體驗(yàn)性作業(yè)，既能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，又能通過體驗(yàn)促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解.作業(yè)的設(shè)置起到了對(duì)摩擦力這一節(jié)復(fù)習(xí)與鞏固的作用.

7 教學(xué)反思

“摩擦力”一節(jié)的教學(xué)設(shè)計(jì)，以情境驅(qū)動(dòng)為線索，以基于課程標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)為指導(dǎo)，設(shè)計(jì)了本節(jié)課的6條教學(xué)目標(biāo)，圍繞教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)了7個(gè)教學(xué)事件、11個(gè)教學(xué)活動(dòng).引導(dǎo)學(xué)生深入理解摩擦力概念的內(nèi)涵，讓學(xué)生體會(huì)到物理不是一門抽象的學(xué)科，而與生活聯(lián)系緊密相關(guān)[].利用黑板擦、牙刷、橡皮等常見物品創(chuàng)設(shè)情境，不僅有效地突破了教學(xué)難點(diǎn)，也能使學(xué)生體會(huì)到物理在生活中的存在，從而達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果.

參考文獻(xiàn)：

[1] 中華人民共和國教育部.普通高中物理物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2012.

[2] 張大昌.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書物理必修1[M].北京：人民教育出版社，2014：57～61.

[3] 李新鄉(xiāng)，張軍朋.物理教學(xué)論[M].北京：科學(xué)出版社，2009：177～181.