淺談《摩擦力》在高中物理學(xué)習(xí)中的幾種誤區(qū)

張婷

【摘 要】高中物理教材中“力學(xué)部分”一直以來都是高考必考內(nèi)容之一，同時也是很多高中生物理學(xué)習(xí)的“難點”。在實際學(xué)習(xí)中，高中生因思維定勢影響常常會陷入一些誤區(qū)，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效率低下。本文對此現(xiàn)象進行了總結(jié)歸納，并提出了相應(yīng)的解決方法，以期對幫助高中生走出物理學(xué)習(xí)誤區(qū)，提高分析物理和解決問題的能力有所助益。

【關(guān)鍵詞】高中物理;《摩擦力》;誤區(qū);方法

新課改背景下的高中物理課堂，要求應(yīng)具有發(fā)展性特征，要讓課堂成為師生之間共同建構(gòu)知識，共同交流互動，從而實現(xiàn)共同成長的平臺與場所，在學(xué)生體驗學(xué)習(xí)快樂的過程中幫助他們完善物理知識體系，學(xué)會如何高效學(xué)習(xí)并形成一定的學(xué)習(xí)能力和物理思維。但在實際學(xué)習(xí)過程中，高中物理對于高中生而言，無可避免地被貼上“難學(xué)”的標(biāo)簽。相對于初中物理來說，高中物理不再停留在對表面的、經(jīng)典知識的認(rèn)知上，而是已經(jīng)深化到更多情況下的分析、計算及原理探索上，所以要求學(xué)生的物理能力與物理思維均要提升到一定更高的水平。受初中物理學(xué)習(xí)模式及思維定勢的影響，高中生在物理學(xué)習(xí)中經(jīng)常會走入一些“誤區(qū)”，尤其是在學(xué)習(xí)《摩擦力》時，這種現(xiàn)象尤為突出，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效率低下。為了幫助高中生盡快走出學(xué)習(xí)誤區(qū)，物理教育者應(yīng)客觀理性地對原因進行分析，并通過總結(jié)歸納找到相應(yīng)的引導(dǎo)及解決方法。本文結(jié)合物理教學(xué)實踐，對此進行了詳細(xì)闡述。

一、高中物理《摩擦力》教材分析

《摩擦力》是高中物理“力學(xué)”知識體系的基礎(chǔ)，它對高中生未來力學(xué)知識的學(xué)習(xí)及整個物理知識體系的構(gòu)建起重要的“基石”作用?！赌Σ亮Α肥歉咧辛W(xué)三類常見力中的一種，是進行受力分析學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。新課標(biāo)要求高中生通過摩擦力學(xué)習(xí)，要對滑動摩擦和靜摩擦規(guī)律進行了解，并可以運用動摩擦因數(shù)進行摩擦力計算，其中靜摩擦力規(guī)律中包括“最大靜摩擦力”。本節(jié)內(nèi)容比初中時學(xué)生們接觸到的《摩擦力》知識更深入，更突出了物理問題和物理現(xiàn)象有復(fù)雜性。高中物理《摩擦力》中“靜摩擦”在很多情形下呈現(xiàn)出的“若有似無、飄忽不定”的感覺，對于已經(jīng)形成某種思維定勢的高中生而言，則產(chǎn)生了一定的學(xué)習(xí)障礙。與此同時，也正是這種“變幻性”更能夠培養(yǎng)高中生辯證的物理觀點，提升物理素質(zhì)，也更能夠激發(fā)起他們的學(xué)習(xí)興趣。對于在初中已經(jīng)定性學(xué)習(xí)過“摩擦力”的高中生來說，已對摩擦力減小和增大摩擦力方法，以及滑動摩擦力和表現(xiàn)狀況之間的關(guān)系等內(nèi)容有所了解，因此，要突破高中物理摩擦力的一些重點與難點相對容易。但同時受初中思維的影響，在“計算摩擦力大小”以及“判斷摩擦力方向”等知識點的學(xué)習(xí)中，容易陷入“瓶頸”，走進誤區(qū)?！赌Σ亮Α返膶W(xué)習(xí)效果直接影響接下來“牛頓運動定律應(yīng)用”“動能定理應(yīng)用”“摩擦力做功與熱能產(chǎn)生關(guān)系”等知識的學(xué)習(xí)，所以，物理老師應(yīng)對學(xué)生在《摩擦力》學(xué)習(xí)中的“誤區(qū)”加以重視，客觀分析原因，尋求有效的方法與策略，對學(xué)生進行有針對性的指導(dǎo)和引導(dǎo)。筆者通過教學(xué)實踐，嘗試從創(chuàng)建有效情境和實驗引導(dǎo)探索兩方面，給學(xué)生們提供了一個自主參與學(xué)習(xí)和反思的機會，讓他們能通過啟發(fā)與實踐盡快走出學(xué)習(xí)誤區(qū)，加快對《摩擦力》的理解，在物理學(xué)習(xí)中發(fā)展、提高實踐能力和創(chuàng)新精神，為后續(xù)學(xué)習(xí)打下堅實基礎(chǔ)。

二、高中物理《摩擦力》學(xué)習(xí)誤區(qū)

誤區(qū)一：形成“摩擦力方向和物體運動方向是相反的”錯誤認(rèn)識。

摩擦力的方向分兩種情況，一種是滑動摩擦力，二是靜摩擦力。學(xué)生們對滑動摩擦力方向的認(rèn)知不會存在疑義，但對于靜摩擦力方向，在學(xué)習(xí)中由于它的表述是“和物體間相對運動趨勢方向是相反的”，而學(xué)生們往往會將其中“相對”二字忽略，只看到相反，所以才會陷入“摩擦力方向和物體運動方向是相反的”這樣的誤區(qū)，導(dǎo)致在判斷方向時出現(xiàn)錯誤。為了幫助學(xué)生走出這個誤區(qū)，老師可通過情境創(chuàng)設(shè)的方法：如圖1所示，將一塊木板放在桌面上，在其右側(cè)放一個木塊，這時拖著木板迅速向前行。然后讓學(xué)生們觀察，并從中進行分析引導(dǎo)：木塊之所以會向右運動，是因為受到木板對其實施了向右的摩擦力，以桌面作為參考物的話那可以得到木塊運動方向和摩擦力方向是保持一致的。然而相對于木板的向左運動，也與判斷滑動摩擦力方向的準(zhǔn)則不相違背，那到底是怎么回事？這時候老師對“相對運動”進行闡述，讓學(xué)生們認(rèn)識到達里的“相對運動”實際是指的是摩擦力“施力物體”和“受力物體”兩者間相對的運動。在有效情境的觀察思考中，結(jié)合老師的適時分析引導(dǎo)，學(xué)生們很快就能夠走出誤區(qū)。

誤區(qū)二：形成“摩擦力一定會對物體運動造成阻礙”的錯誤認(rèn)知。

同判斷摩擦力方向一樣，學(xué)生們在學(xué)習(xí)摩擦力作用效果時，也會犯相同錯誤。滑動摩擦力和靜摩擦力作用效果的不同在于，一個是“阻礙物體間相對運動”，一個是“阻礙物體間相對運動趨勢”，但學(xué)生學(xué)習(xí)到此，就會將思維固定在“阻礙”上，片面地認(rèn)為摩擦力一定會是“阻礙物體”的運動。這時，可向?qū)W生們再現(xiàn)一下生活中的真實情境：人走路和車站的行李安檢器。先讓大家回想自己在生活中的真實體驗：“冬天結(jié)過冰的路面你們走起來是什么感覺，是不是覺得寸步難行？”再讓他們想象：“如果車站行李安檢器上的傳送帶變得非常光滑，那么行李能不能正常地被傳送進站？”結(jié)合生活化場景再反思摩擦力作用效果，學(xué)生們就會理解什么是“相對運動”，并同時認(rèn)識到摩擦力同時也能夠成為動力，讓物體“相對于”地面進行運動。

誤區(qū)三：在判斷靜摩擦力大小時直接套用滑動摩擦力“壓力越大摩擦力越大”規(guī)律。

眾所周知，從公式“f=μN”中我們得到了滑動摩擦力和壓力之間的關(guān)系，兩者成正比，即滑動摩擦力隨著壓力變大而變大，但這是否同樣適用于判斷靜摩擦力大小上呢？顯然，很多學(xué)生在學(xué)習(xí)時會自然地將這一規(guī)律直接“套用”在靜摩擦力大小上，其實對于靜摩擦力大小的確定，在高一時期只能通過“二力平衡”的相關(guān)知識進行判斷，那么怎樣才能夠指導(dǎo)學(xué)生從實踐中形成正確認(rèn)知呢？筆者認(rèn)為，老師可以采取課堂小實驗的方法，讓學(xué)生們通過親自實踐進行驗證和理解。

提前為學(xué)生們準(zhǔn)備幾個純凈水瓶子，先讓學(xué)生們自己握住瓶子慢慢的加力，感受這個過程，并從這個過程中嘗試分析在豎直方向瓶子的受力情況，對于靜摩擦力與瓶子受到的重力兩者之間的“二力平衡”進行體驗。在這個小實驗中可以讓學(xué)生們認(rèn)識到，由于重力不會發(fā)生變化，所以純凈水瓶子所受摩擦力也不會發(fā)生變化。那么這時就會有學(xué)生產(chǎn)生困惑：“瓶子會因為手握住它的力量變大了而受到怎樣的影響？”接下來，老師和學(xué)生展開互動實驗，讓某學(xué)生上臺在老師握住瓶子不同位置的地方嘗試將瓶子從老師手中抽走，如圖所示。

經(jīng)過實際操作，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)，當(dāng)老師握住瓶子上端時瓶子很容易就被抽走了，但當(dāng)老師握住中間部位時卻很難從手中抽走瓶子。經(jīng)過這樣的互動實驗，學(xué)生們就能夠領(lǐng)悟出“壓力變大是增加了最大靜摩擦力”的道理。

在學(xué)習(xí)《摩擦力》時，不僅會出現(xiàn)以上幾種誤區(qū)，包括“滑動摩擦力會因為接觸面積的變大而變大”“靜摩擦力只會產(chǎn)生在靜止物體上，滑動摩擦力只會作用于運動物體上”“物體沿粗糙的水面滑動時必定會受摩擦力”……但筆者認(rèn)為，同以上列舉的三種情況大同小異，均可以通過情境創(chuàng)設(shè)和實驗驗證的方法幫助學(xué)生們走出誤區(qū)。

總之，從高中物理《摩擦力》的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀可以看出，大部分學(xué)生受初中物理“直觀性”教學(xué)模式的影響，在獲取知識的過程中形象思維更加突出，也正因如此，在進入高中物理學(xué)習(xí)階段之后，他們短期內(nèi)很容易走進學(xué)習(xí)誤區(qū)。因此，物理老師在實施教學(xué)時，應(yīng)注重學(xué)生思維能力的有效銜接，將一些難點重點問題通過情境創(chuàng)設(shè)或?qū)嶒烌炞C的方式呈現(xiàn)，疏通學(xué)生在認(rèn)知中產(chǎn)生的“瓶頸”，幫助他們走出誤區(qū)，感受物理學(xué)習(xí)的快樂。

【參考文獻】

[1]曹立娟.高中物理摩擦力學(xué)習(xí)的認(rèn)識誤區(qū)與點撥[J].學(xué)周刊，2014（23）：160-160

[2]院建崗，郝玉玲.關(guān)于摩擦力問題中常見的誤區(qū)分析[J].物理通報，2009（10）：9-11

[3]趙文華.例析摩擦力認(rèn)識的幾個常見誤區(qū)[J].新高考：高一物理，2017（1）