葉 萍

本節(jié)內容是在初中物理摩擦力教學基礎上的延伸和拓展，是構建高中物理知識的一塊基石。因其“動中有靜，靜中有動”的特點，特別是在許多問題中，靜摩擦力“若有若無，方向不定”，或“由動變靜，由靜變動”，給剛剛進入高中學習的學生帶來很大困難。因此，在實際教學中要通過探究活動，引導學生體驗摩擦力的特點、規(guī)律及其發(fā)生過程，并思考摩擦力的產(chǎn)生條件、影響因素及特點。本節(jié)是高中物理課本典型的實驗探究課，要求學生針對摩擦這一物理現(xiàn)象進行觀察、提問、設計實驗、提出實施方案并對實驗結果進行交流討論，從而明確摩擦力的本質，培養(yǎng)科學探究能力，滲透人文素養(yǎng)，體現(xiàn)HPS(History of Science and Philosophy of Science)教育。

一、精心設計教學情境 激發(fā)科學探究熱情

1.視頻1：《拔河比賽》(如圖1所示)

拔河是人們喜歡的一項傳統(tǒng)體育項目，具有悠久的歷史。在拔河比賽中，勝負在很大程度上取決于個人的技巧和“人心齊，泰山移”的團隊精神。例如，腳同時使勁蹬地，在短時間內可以對地面產(chǎn)生超過自己體重的壓力。再如，人身體適度后仰，可借助對方的拉力增大對地面的壓力等。其目的都是盡量增大地面對腳底的靜摩擦力，以奪取比賽的勝利。因為不是體育課，不適合開展現(xiàn)場拔河比賽體驗，只能通過視頻來演示。

圖1

問：比賽成敗的關鍵是什么？

答：摩擦力。

2.視頻2：《正常行走過程踩到香蕉皮》

教師將一段實拍的視頻通過投影儀播放出來，學生全方位觀察，答案是次要的，關鍵是獲得身臨其境的體驗，這樣就能自然過渡到這一節(jié)課的學習。

設計意圖：正如物理學的研究經(jīng)歷了從現(xiàn)象到本質一樣，學生在做實驗或是觀看視頻的過程中感受到了摩擦力的存在，后續(xù)的討論讓他們領悟到摩擦力的本質，這樣的設計符合學生的認知規(guī)律，可為掌握力學分析打下基礎。

問：行人走得好好的，為什么摔跤？

答：踩到香蕉皮，摩擦力變小。

二、精巧改進實驗裝置 培養(yǎng)科學探究能力

1.設計真實情境實驗體驗靜摩擦力

(1)學生展示實驗1：兩名學生拉銀行卡贏取獎金(如圖2所示)

在班級中挑選力量相差懸殊的一男一女，各自用兩根手指夾住同一張銀行卡拉向己方，結果讓很多學生大驚失色，女生贏了。將此過程用手機拍攝下來，利用同屏寶連接投影儀，然后慢鏡頭播放看是否放水。

圖2

問：失敗不可怕，可怕的是失去了面對失敗的勇氣，請這位男同學談談失敗的原因？

答：我聞到手指上有味道，還挺香的，好像是洗潔精。

問：銀行卡一邊涂了洗潔精，導致他輸了比賽，所以成敗的關鍵是什么？

答：摩擦力。

(2)學生展示實驗2：手提玻璃瓶(其中一瓶外側涂抹油)

分組進行手提玻璃瓶移動的比賽。實驗后，如果有學生提出有作假嫌疑，教師可立即邀請他上臺互動，這個體驗只要幾十秒就能完成，利用手機同屏寶將手機拍攝畫面同步到投影儀，因為是現(xiàn)場直播，不存在造假，因此可調用慢放功能，使過程細節(jié)清晰呈現(xiàn)。此后，導入摩擦力這一教學重難點。

設計意圖：從現(xiàn)實生活中的物理現(xiàn)象出發(fā)，激發(fā)學生的好奇心和求知欲，引導學生從感性認識上升到理性思考什么是摩擦現(xiàn)象。離開了實驗的物理教學只能是“空中樓閣”，所以物理實驗是物理教學的重要手段之一。物理教學涉及的具體實物、模型、圖形、實驗等很多，這些內容在教材上都能找到其對應的解釋性內容，但若不展示于學生眼前，學生就不能很好地認識、把握它們，正所謂“眼見為實”。用手機拍攝視頻，是因為受時間和空間等客觀條件以及儀器本身因素的限制，實驗效果有可能不理想。在學生實驗時拍攝下精彩的瞬間，制作成物理微視頻實驗，利用多媒體的播放功能，能起到使形象直觀、放小為大、化遠為近，改變時空、動靜變化、快慢，使細節(jié)重復再現(xiàn)等作用。

2.設計簡單實驗探究靜摩擦力條件

筆者通過中國知網(wǎng)搜索摩擦力方面的論文，發(fā)現(xiàn)有教師采用力傳感器研究摩擦現(xiàn)象，但它在一節(jié)課上實在解決不了什么問題。作為一節(jié)新課，教學不能超越大綱的要求。傳感器是一種綜合性極強的儀器，涉及敏感材料學、光學、電子學、計算機學知識，而學生缺乏傳感器測量的整體概念，接受能力有限；當然，將傳感器設計進實驗，確實可以更加精確地研究超失重現(xiàn)象，但不適合在新授課中解決這個問題。朱正元老先生曾言“瓶瓶罐罐當儀器，拼拼湊湊做實驗”，他根據(jù)學生和教學的特點提出了某些適當標準，使儀器制作雖“土”但能用，又美而可供觀賞。對于工廠制作的演示儀器，他提出要注意“簡單、明了、尺寸夠大”。意思是，越接近學生的生活體驗，學生越容易搞清楚。

(1)視頻：《傳送帶輸送貨物》(如圖3所示)

圖3

問：我們每天都在體驗摩擦力，生活中有哪些直接的應用呢？

答：走路、拿筷子吃飯、拿黑板檫……

答：沒有摩擦力，我們幾乎什么也做不了。

問：從視頻中可知，若沒有摩擦力會怎么樣？

答：貨物會滑下來。

(2)學生合作實驗：測靜摩擦力的最大值

這個過程動靜結合，不知道什么時候拉力F會超過最大靜摩擦力，只知道當小木塊靜止時，二力平衡，拉力等于靜摩擦力。木塊動靜轉化的臨界點很難把握，但通過現(xiàn)場拍攝，利用手機同屏寶投到投影儀上，然后慢鏡頭播放，可以實現(xiàn)對這些臨界值的捕捉。

步驟1：用彈簧測力計水平拉木塊，感受靜摩擦力，并讀出最大值。

步驟2：在木塊上增加若干個鉤碼，重復步驟。

通過實驗，學生很容易得出結論：壓力增加了，靜摩擦力不一定增加，但是靜摩擦力所能達到的最大值增加了。

整堂課在師生互動、生生互動中進行，講臺前的屏幕上實時展示學生的實驗，教師可以對實驗結果及時點評，學生之間也可以互相評價。

設計意圖：靜摩擦力現(xiàn)象比較抽象，設計一個貼近學生實際生活、激發(fā)學習熱情的教學情境尤為重要。教師僅作為一個引路人、導演而存在。學生作為整個探究活動的主體，感受到主角的光環(huán)，也感受到合作學習的必要性，為以后的學習探究奠定了基礎。學生總結后，爭先恐后地將自己的成果展示在屏幕上，探究的欲望空前高漲。教師鼓勵學生觀察、思考、提問，并在假設的基礎上設計、實施方案、交流實驗結果。課前的文獻資料研究與課堂上的小組合作探究相得益彰，較好地提升了學生的歸納與概括、科學探究的能力。數(shù)碼互動的使用改進了課堂教學方式，增加了師生間、生生間的互動交流，大大提高了課堂教學的效率，讓教學評價更及時、更有激勵性。

3.嘗試解決生活中的問題 提升社會責任感

(1)學生體驗1：鞋子穿的時間長了走路容易打滑，分析原因。

(2)學生體驗2：下雨天，高速行駛的汽車不易剎車。

設計意圖：通過對上述問題進行討論，既復習了摩擦力，又符合《普通高中物理學課程標準(實驗)》(2017年版)中提倡的：物理實驗課應是一種有利于發(fā)揮學生的主體性、發(fā)展人的創(chuàng)造性、培養(yǎng)人的健全人格，加速自我實現(xiàn)的教學形式。學生應積極運用物理學的知識和方法，關注社會議題，參與討論并做出解釋，爭做健康中國的提倡者和實踐者。

三、結語

《普通高中物理學課程標準(實驗)》(2017年版)中提出要關注學生學習過程中的實踐經(jīng)歷，強調學生學習的過程是主動參與的過程，讓學生積極參與動手動腦的活動，本節(jié)課通過對摩擦力的探究活動加深了學生對摩擦力本質的理解，提升了應用知識的能力，幫助學生培養(yǎng)了科學思維習慣、良好的生活習慣，有利于發(fā)展學生的終身學習和實踐創(chuàng)新能力。