基于滑動(dòng)摩擦力教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力

張智清 （甘肅民勤縣第六中學(xué)）

“核心素養(yǎng)”概念提出以來，對(duì)于物理學(xué)核心素養(yǎng)，科學(xué)探究是重要內(nèi)容。科學(xué)探究作為一種能力，如何引入物理課堂？如何引導(dǎo)學(xué)生從探究中認(rèn)識(shí)概念、發(fā)展思維，解決問題？本文分析結(jié)合滑動(dòng)摩擦力教學(xué)，從科學(xué)探究過程及要素出發(fā)，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究。

一、引出話題，激發(fā)學(xué)生的探究興趣

物理課堂上，引領(lǐng)學(xué)生參與話題討論與探究，首先要從趣味問題入手，創(chuàng)建與物理教學(xué)目標(biāo)相關(guān)聯(lián)的學(xué)習(xí)情境，或引入一些有趣的物理實(shí)驗(yàn)，營造愉悅的學(xué)習(xí)氛圍。在學(xué)習(xí)“滑動(dòng)摩擦力”時(shí)，可以提出如下問題：什么是滑動(dòng)摩擦力？直接讓學(xué)生回答，難免有些疑惑。聯(lián)系學(xué)生的生活體驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生將自己的手掌按在桌面上，然后向前推，說一說，自己的手掌與桌面接觸的過程中，有哪些感覺？有學(xué)生提出，手掌在推的過程中很吃力；對(duì)手掌的擠壓力很大，不舒服。由此，從體驗(yàn)中，感受到了滑動(dòng)摩擦力的存在，這種手掌受桌面的擠壓而形成的滑動(dòng)過程，產(chǎn)生了滑動(dòng)摩擦力。也就是說，阻礙手掌向前運(yùn)動(dòng)的力，就是滑動(dòng)摩擦力。

二、猜想與假設(shè)，增進(jìn)學(xué)生想象力

在物理探究實(shí)驗(yàn)中，猜想與假設(shè)是最常用的思維方法，也是發(fā)展學(xué)生想象力的有效途徑。在滑動(dòng)摩擦力影響因素探究中，我們讓學(xué)生自己動(dòng)手，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)變換，來分析影響因素，并進(jìn)行猜想。根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程，猜想滑動(dòng)摩擦力的影響因素有哪些，并以小組方式進(jìn)行交流、討論、說明理由。有學(xué)生提出，在滑動(dòng)摩擦力測(cè)量過程中，將書本放在木塊上，增加木塊的重力，滑動(dòng)摩擦力的讀數(shù)變大，說明與物體的重力有關(guān)。教師對(duì)此進(jìn)行評(píng)價(jià)，說明不同物體，因自身重力不同，在水平面所受的滑動(dòng)摩擦力也發(fā)生了變化。這種變化與木塊對(duì)桌面的壓力有關(guān)嗎？根據(jù)學(xué)生的猜想，請(qǐng)學(xué)生圍繞“重力”展開探究；除了重力因素外，還有哪些因素？有學(xué)生認(rèn)為，將木塊放在書本上，其彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)也發(fā)生變化，說明重力不變，木塊與書面之間的摩擦系數(shù)不同，導(dǎo)致滑動(dòng)摩擦力大小發(fā)生變化。由此，可以猜想與摩擦系數(shù)有關(guān)。教師根據(jù)學(xué)生的猜想，聯(lián)系生活實(shí)際，在雨天，穿平底鞋，很易滑倒，而穿新買的運(yùn)動(dòng)鞋，則不易滑倒，說明鞋底與地面之間的摩擦力，與鞋底的粗糙程度有關(guān)。另外，在進(jìn)行探究猜想時(shí)，教師要引導(dǎo)與本話題相關(guān)的猜想，對(duì)一些膚淺的、偏離話題的猜想要擯棄。由此，結(jié)合學(xué)生的猜想，對(duì)所有相關(guān)聯(lián)的因素進(jìn)行梳理，并在后續(xù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中進(jìn)行驗(yàn)證。

三、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生科學(xué)探究意識(shí)

對(duì)于滑動(dòng)摩擦力的影響因素，作為本節(jié)學(xué)習(xí)重點(diǎn)，可以通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，來檢驗(yàn)猜想，增進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)探究的學(xué)習(xí)效果。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，要圍繞科學(xué)探究的目標(biāo)，確立操作性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)方案。師生可以共同參與設(shè)計(jì)，也可以由學(xué)生分組設(shè)計(jì)，最后對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行討論和改進(jìn)。在師生共同探究滑動(dòng)摩擦力與接觸面粗糙程度關(guān)系過程中，先提出問題：滑動(dòng)摩擦力與接觸面粗糙程度的關(guān)系，應(yīng)該如何控制哪些變量？如何改變接觸面的粗糙程度？如何設(shè)定實(shí)驗(yàn)步驟?如何記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)？如將木塊放在木板上，勻速拉木塊，記下測(cè)力計(jì)讀數(shù)F1；換成棉布上，記下測(cè)力計(jì)讀數(shù)F2；放在厚毛巾上，記下測(cè)力計(jì)讀數(shù)F3。整理記錄數(shù)據(jù)，留待后續(xù)使用。在探究滑動(dòng)摩擦力與接觸面積大小關(guān)系實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，我們分成小組，讓學(xué)生進(jìn)行組內(nèi)討論，梳理有哪些變量，如何改變接觸面積大小，如何優(yōu)化實(shí)驗(yàn)步驟，并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；另一組學(xué)生探究滑動(dòng)摩擦力與壓力大小的關(guān)系，并就壓力大小的變化進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并記錄實(shí)驗(yàn)步驟。最后，討論實(shí)驗(yàn)方案，將學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，共同討論影響滑動(dòng)摩擦力的因素。在探究中發(fā)現(xiàn)，將木塊平放、豎放，可以改變接觸面積的大小，但豎放后不易勻速拉動(dòng)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不理想。對(duì)此，僅作定性分析。在探究木塊與接觸面壓力大小變化上，我們引入增加砝碼的方式，將砝碼置于木塊上，來比較重力變化對(duì)滑動(dòng)摩擦力的影響。

最后，結(jié)合科學(xué)探究課堂實(shí)際，鼓勵(lì)學(xué)生從多方面來探究影響滑動(dòng)摩擦力的因素，并對(duì)各類因素及相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、整合，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。學(xué)生在科學(xué)探究中，物理知識(shí)由粗淺轉(zhuǎn)向深刻，取得學(xué)習(xí)效果。