關于“摩擦力”教學的高端備課

田甜

摘 要 針對初中現(xiàn)行蘇科版教材①中“摩擦力”一節(jié)內(nèi)容編排存在的邏輯問題，遵從物理教學的邏輯規(guī)律和學生的認知規(guī)律，以教學流程圖為導向，從高端備課的視角，對“摩擦力”一節(jié)內(nèi)容的教學設計進行重構(gòu)。

關鍵詞 摩擦力 高端備課 教學邏輯 物理思想

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2016.05.040

Abstract In view of the existing junior high Jiangsu Science version of teaching materials for "friction" section layout of the logical problem of and obey the teaching of physics logic rules and the students' cognitive rules， to teaching process oriented， from high-end preparation of the perspective of "friction" section teaching design meter for the reconstruction.

Key words friction； high end preparation； teaching logic； physical thought

長期以來，摩擦力作為物理學習中較難掌握的物理概念之一，一直是初中物理教學的困難課題，也是初中學生學習的重難點所在。鑒于此，本文立足高端備課的視野，探討了關于摩擦力的高端備課，以期對這節(jié)課的教學改進有所裨益。

1 現(xiàn)行教材的邏輯問題

摩擦力是現(xiàn)行蘇科版初中物理教材第八章“力”的第三節(jié)內(nèi)容。本節(jié)在第一部分先給出了“滑動摩擦力”的概念，繼而進行活動“探究影響滑動摩擦力大小的因素”；在第二部分探討了“增大或減小摩擦的方法”，并通過活動“將滑動變?yōu)闈L動”，總結(jié)結(jié)論；接著通過“讀一讀”介紹了“靜摩擦”，最后通過“生活物理社會”介紹了減小摩擦對交通工具的影響。這種編排方式體現(xiàn)了教材突出重點、力求內(nèi)容精簡的思想，但是這種編排在本節(jié)內(nèi)容的邏輯上存在一些缺陷。

本節(jié)內(nèi)容在開篇引出摩擦力后，沒有具體介紹摩擦力的概念，使學生不能對摩擦力有個清晰的認識，因此很難對生活中有關摩擦力的現(xiàn)象有更好的了解；也沒有介紹摩擦力這種性質(zhì)的力的方向，這是學生應該要掌握的知識點，但整節(jié)內(nèi)容中都沒有涉及；教材在第一部分只介紹了“滑動摩擦力”，而摩擦力并不僅有滑動摩擦力一種，教材忽視了在第一部分完整地介紹摩擦力的分類，完全沒有提及靜摩擦力和滾動摩擦力，這樣不能給學生呈現(xiàn)一個完整的知識結(jié)構(gòu)，很容易導致學生先入為主地認為摩擦力只有滑動摩擦力一種類型。

而教材在本節(jié)第二部分“增大或減小摩擦的方法”中，通過活動“將滑動變?yōu)闈L動”，涉及到了滾動摩擦力，但是教材中并未對此進行任何的解釋說明，僅將它作為減小滑動摩擦力的一種方法隨意提及，完全不能引起學生對滾動摩擦力的認識。

接下來，教材又在此部分之后的“讀一讀”欄目中介紹了“靜摩擦力”，這樣會使學生對摩擦力的概念產(chǎn)生一種模糊的感覺，不能清楚地了解摩擦力究竟如何分類、分為幾類，因而會感到邏輯混亂。最后，教材安排了“生活物理社會”欄目，此部分內(nèi)容屬于第二部分“增大或減小摩擦的方法”，但是在此之間又加入了關于“靜摩擦力”的介紹，導致邏輯問題更加嚴重。

針對以上提出的種種邏輯問題，結(jié)合本節(jié)內(nèi)容的知識特點，從物理教學的邏輯規(guī)律和學生的認知規(guī)律著手，以教學流程圖為導向，從高端備課的視角，對摩擦力一節(jié)內(nèi)容進行重構(gòu)。

2彰顯教學邏輯的高端備課

鑒于對以上問題的分析與思考，結(jié)合初中物理新課標的要求，針對本節(jié)內(nèi)容的教學特點，首先，將摩擦力一節(jié)的主題內(nèi)容分為三個部分，分別是摩擦力概念的建立、影響滑動摩擦力大小的因素的探究、摩擦力的應用與防止，進而對本節(jié)內(nèi)容進行高端備課的探索。

2.1 導入課題

導入課題時，教師要想方設法激發(fā)學生的興趣，驅(qū)動學生學習的問題情境。這就要求設計的問題情境能夠聯(lián)系學生的生活，能激發(fā)學生的興趣，而且結(jié)果是未知的、有相應的教育價值，并且在學生、學校能實施的范圍之內(nèi)。就這節(jié)課而言，教師可以設計一個拉繩比賽游戲。把一條繩子分為紅端和藍端，給紅端部分涂抹油類物質(zhì)使其光滑，讓力氣較大的同學拉紅端，而力氣較小的同學則拉藍端，使同學們觀看比賽結(jié)果后，由結(jié)果生成問題：為什么力氣大的同學拉不過力氣小的同學？引導學生討論并激活學生的相關生活經(jīng)驗，同時引導學生對問題用物理語言正確表述，激活學生已有的知識。

2.2 摩擦力概念的教學

2.2.1 摩擦力概念的建立

根據(jù)導入部分，可以順利地引入摩擦力這一課題，此時，通過一個小實驗幫學生們感受摩擦力的存在。讓學生們把手掌壓在桌面上，先用較小的力向上推但仍保持靜止，再用較大的力向上推使手滑動，讓他們感受桌面對手掌的阻礙作用，理解摩擦力的作用效果是阻礙相接觸物體間的相對運動，初步體會摩擦力的方向與物體相對運動的方向相反。同時，給出摩擦力的概念：摩擦力是指兩個互相接觸的物體，當它們做相對運動或有相對運動趨勢時，在接觸面上會產(chǎn)生一種阻礙相對運動的力。在詳細分析完概念后，讓學生們自己舉出生活中存在摩擦力現(xiàn)象的例子，幫助他們初步理解摩擦力的概念、作用效果、方向等。

2.2.2 摩擦力的分類

通過剛才手掌在桌面的運動實驗，可以首先引出靜摩擦力和滑動摩擦力的概念，再通過將滑動變?yōu)闈L動，引出滾動摩擦力的概念。靜摩擦力是兩個相對靜止的物體間產(chǎn)生的摩擦力。關于靜摩擦力的介紹，可以直接將教材中“讀一讀”欄目的內(nèi)容引入，讓學生對靜摩擦力有一個初步的認識?；瑒幽Σ亮κ且粋€物體在另一個物體表面上滑動時，會受到阻礙它運動的力。這部分可以讓學生通過在桌面上拉動筆袋、推動書本等小實驗再次感受滑動摩擦力的存在。那么，如果一個物體在另一個物體表面上滾動時，也會受到阻礙它運動的力，這種摩擦力就叫做滾動摩擦力。例如足球在地上滾動時就會受到地面給它的滾動摩擦力，人穿溜冰鞋可以快速滑行，此時的摩擦力也屬于滾動摩擦，學生還能初步認識到滾動摩擦力較小。

了解完摩擦力的分類后，要告訴學生本節(jié)課主要學習的是滑動摩擦力，本節(jié)課的一大重點就是要探究影響滑動摩擦力大小的因素有哪些。

2.3 影響滑動摩擦力大小的因素

引入這個課題后，首先請學生們根據(jù)自己的經(jīng)驗，進行大膽地猜想，如接觸面的粗糙程度、物體對接觸面的壓力大小、接觸面積的大小等可能會影響滑動摩擦力的大小。接下來，通過一起思考教材中提出的問題，能夠解決具體實驗的操作問題和具體實驗方法（控制變量法）的確定。由于二力平衡的知識還沒有學習，因此，教材中給出“信息快遞”小欄目，告知學生實驗中如何測出滑動摩擦力的大小。接下來，進行分組實驗探究來收集證據(jù)。

（1）接觸面的粗糙程度對滑動摩擦力大小的影響。用彈簧測力計在長木板上勻速拉動小木塊，使小木塊在木板上勻速滑動，記錄彈簧測力計示數(shù)穩(wěn)定后的讀數(shù)；在長木板上分別平鋪固定好棉布、毛巾、玻璃板，分別按照相同的方法測定彈簧測力計的讀數(shù)；比較小木塊在不同物體表面所受摩擦力的大小關系，得出滑動摩擦力大小與接觸面粗糙程度的關系，數(shù)據(jù)表明：接觸面越粗糙，滑動摩擦力越大。

（2）物體對接觸面的壓力大小對滑動摩擦力大小的影響。用彈簧測力計在水平桌面上勻速拉動小木塊，使小木塊勻速滑動，記錄彈簧測力計示數(shù)穩(wěn)定后的讀數(shù)；在小木塊上增加砝碼后，再用同樣的方法進行實驗并記錄讀數(shù)。比較木塊有無砝碼時所受的摩擦力大小，得出滑動摩擦力大小與物體對接觸面壓力大小的關系，數(shù)據(jù)表明：接觸面上的壓力越大，滑動摩擦力越大。

（3）接觸面積的大小對滑動摩擦力大小的影響。用同一長方體木塊的不同側(cè)面分別接觸同一水平桌面，并分別用彈簧測力計將其勻速拉動，使其在水平桌面上勻速滑動，分別記錄彈簧測力計示數(shù)穩(wěn)定后的讀數(shù)，并比較木塊的不同側(cè)面在同一桌面滑動時受到的摩擦力大小關系，得出滑動摩擦力大小與接觸面積的大小關系，數(shù)據(jù)表明：接觸面積的大小對滑動摩擦力沒有影響。這一結(jié)果與多數(shù)學生的直覺經(jīng)驗相違背，由此，可以適度地幫學生進行理論分析。實驗中，我們用同一木塊的三個大小不同的側(cè)面接觸桌面，當接觸面積大時，單位面積上承受的壓力就比較小；當接觸面積小時，單位面積上承受的壓力就比較大，因此，這里結(jié)合了接觸面積的大小對滑動摩擦力無影響、滑動摩擦力大小與壓力有關這兩個因素來考慮，這兩個因素一增一減，可以相互抵消，使摩擦力大小保持不變。也就是說，滑動摩擦力大小與接觸面積無關是在壓力不變的條件下成立的。

可見，學生通過觀察、實驗等過程，對學習內(nèi)容的認識仍然是感性的，而通過理論分析了解事物的本質(zhì)后，認識才能理性并抽象。本實驗現(xiàn)象與學生的經(jīng)驗不一致，從而引發(fā)學生的認知沖突，體現(xiàn)了科學實驗在檢驗真理時的重要性，再結(jié)合理論分析，幫助學生更好地認識摩擦力的本質(zhì)。

3對教學的啟示

高端備課與一般的備課不同，它是在講求教學邏輯的同時，把重點放在學生思維的培養(yǎng)上，力求在學生可以理解的基礎上，對物理概念規(guī)律有更加全面的認識。通過本節(jié)的高端備課，可以得到以下啟示。

3.1 重視實驗出真知的原則

學生學習的過程一般是建立在已有的生活經(jīng)驗的基礎上，再通過觀察、實驗等過程，對學習內(nèi)容產(chǎn)生更具體的認識，而實驗的結(jié)論并非總是與學生的生活經(jīng)驗吻合，這就需要教師在學生的認知出現(xiàn)沖突時，幫助學生去了解事物的本質(zhì)，本文通過探究實驗，使學生經(jīng)歷了科學探究的過程，并在實驗中引發(fā)了學生的認知沖突，從而引起學生的思考，又經(jīng)過理論分析，最終使學生對“影響滑動摩擦力大小的因素”實驗的理解更加透徹，充分體現(xiàn)了實驗出真知的原則。

3.2 展現(xiàn)科學的教學邏輯

教師在物理教學中不僅要教會學生物理知識、物理方法，更要向?qū)W生呈現(xiàn)物理教學的整個邏輯，讓學生對物理學習過程有個清晰的認識。本文關于“摩擦力”一節(jié)內(nèi)容的高端備課主要是由摩擦力概念的建立、影響滑動摩擦力大小的因素的探究、摩擦力的應用與防止等三個教學環(huán)節(jié)構(gòu)成。每個教學環(huán)節(jié)內(nèi)部也都是按照一定的邏輯順序展開，這樣才使整個高端備課的脈絡清晰，環(huán)環(huán)相扣，從而達到循序漸進地促進學生的認知發(fā)展的目的。

注釋

① 劉炳昇，李容.物理（八年級下冊）[M].南京：江蘇鳳凰科學技術出版社，2013：1-2.

參考文獻

[1] 邢紅軍.初中物理高端備課[M].中國科學技術出版社，2014：9.

[2] 劉銳，邢紅軍，鄭珊.功的原理：一節(jié)初中物理規(guī)律課的高端備課[J].中學物理教學參考，2014：22-23.

[3] 邢紅軍，石堯，李靜.“平拋運動”教學的高端備課[J].物理教師，2014.35：20.