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利用微实验助力摩擦力教学

2018-06-11张小鹏

现代职业教育·中职中专 2018年12期
关键词:分组讨论滑块摩擦力

张小鹏

[摘           要]  摩擦力是物理教学的一个重点内容,如何上好这部分内容,是物理教师一直思考的问题,主要谈谈教学体会。

[关    键   词]  微实验;摩擦力;静摩擦力

[中图分类号]  G642                   [文献标志码]  A                      [文章编号]  2096-0603(2018)35-0094-01

物理教学中摩擦力是一个重点,也是一个难点,有许多学生关于判断物体间是否产生了摩擦力、如何判断摩擦力方向、怎么样计算摩擦力的大小等概念总是模糊不清,甚至有错误的认识。那么怎么样才能上好这节课,是每一个物理教师应该思考的问题。

所谓微实验,通常指的是教师不需要很多器材,取材非常方便、实验操作简单、但是实验现象却非常明显。“微”是相对精密的实验设备而言,也是相对复杂的实验操作过程而言,既可以在课堂开展,也可以由学生自己课外实验,一个好的实验设计能帮助学生获取科学知识、正确认识科学规律并从而形成科学的概念,所以我们在进行实验设计时,务必要做到遵循实验的科学性、安全性、做到简单实用、省时典型,能够调动学生的积极性,通过学生的自主探究达到构建新知识与解决问题的目的。所以在教学实践中,教师要敢于对教材里边的实验活动设计提出质疑,根据自己的实际情况,开发出符合自己教学实际的实验活动设计。下面,以本人在教学“摩擦力”时,为学生所设计的生活微实验活动为例,介绍开发生活微实验的特点和意义。

首先,为了上好这节课,我精心准备了一段视频资料,里边罗列了一些生活中存在的有关静摩擦力和动摩擦力的实例,特别是当学生看到小毛驴在冰面上艰难地行走时,学生都哈哈大笑,觉得很有趣,这样就引起了学生强烈的好奇心,为即将学习的课程内容,做好学习探究准备。

第一个小实验:我准备了一个啤酒瓶和两盆水放在讲桌上,请几个高矮胖瘦不同的学生上前,先在我准备的一盆水里洗洗手,然后试图用一只手握住瓶颈,把瓶子从讲台上提起来,结果不管怎样也没有一个学生成功,再请一个女生上来,不要洗手用同样方法拿起瓶子,结果轻而易举,请这些参与活动学生先不要讲原因,底下的学生都感到非常好奇,大家一致怀疑我准备的水有问题。是的,我在洗手盆里的水加了清洁剂,学生轻易就得出结论,总结出静摩擦力产生的第一个条件:物体相互接触并且接触面不光滑。

第二个实验:我拿出准备好的一个装满红色液体的饮料瓶,饮料瓶盖上装了一根透明的吸管,可以清楚地看到吸管里的红色液面,请班级里的学生上讲台,双手举起饮料瓶,要求是不能让吸管里的液面上升,学生都很积极尝试,却没有一个成功。问:从这个试验中可以得出什么结论?学生很快指出:要拿起瓶子,手和瓶壁的接触面之间一定有挤压存在,很快归纳出静摩擦力产生的第二个条件:接触面之间有挤压——弹力作用。

实验到这里,我提问:产生静摩擦力还有什么条件?我准备了一块木板和滑块,木板水平放置在讲台上,然后把滑块放置在木板上,问:现在滑块有静摩擦力吗?有的学生回答没有,有的学生回答有。然后我把木板的一端支起来,构成一个斜面,然后把滑块放置上去,问:现在有静摩擦力吗?这次学生回答很一致,一定有,不然滑块会滑下去。我让学生分组讨论前后两次实验的不同,很快学生就总结出来了产生静摩擦力的第三个条件:两个物体之间有相对运动趋势。

我再提问:静摩擦力方向怎么判定呢?先用两个简单实验进行演示,首先把滑块放置在水平木板上,沿水平方向挂一个勾码,让学生画出滑块的受力分析图,然后把木板一端支起来,构成斜面,再让学生做出受力分析图,让学生分组讨论两种情况下静摩擦力是什么方向?很快学生就归纳出了结论:静摩擦力方向与相对运动趋势方向相反并与接触面平行。为了让学生有更真实的感受,我拿出了事先准备好的毛刷,让学生自己切实感受一下静摩擦力的方向。

为了让学生对静摩擦力有更充分的认识,学生进行分组讨论,归纳总结出自己对静摩擦力的认识,提出静摩擦力的产生都与哪些因素可能有关系,很快,学生就给出了自己的观点,认为静摩擦力的产生和静摩擦力的大小可能与这些因素有关:物体间接触面的粗糙程度、接触面的大小和物体之间的轻重有关系。

为了验证学生提出的这些猜想,我进行了这样的课堂小实验设计:在水平方向放置一块木板,把滑块放在木板上,水平方向通过一个滑轮,用一根细线连接一个勾码,请学生画出静摩擦力,并得出结论:静摩擦力的大小就等于滑块的重量大小。此时,我在滑块下垫上一块毛巾,然后让学生讨论现在静摩擦力有什么变化?学生恍然大悟,静摩擦力的大小与接触面的光滑程度没有关系。这时把滑块翻转一个接触面,改变接触面大小,再让学生讨论静摩擦力有没有发生改变?最后在滑块上再增加一个滑块,增大滑块的重量,再讨论静摩擦力是怎么变化的?学生一下就恍然大悟,很快就理解了静摩擦力大小与前边的猜想都没有关系。

那么静摩擦力大小到底与哪些因素有关呢?我设计了这样一个简单的实验:我把原来挂在滑块上的勾码换成一个空的小桶,然后在小桶中加入适量的水,并一直缓慢加水,让学生观察静摩擦力大小的變化,一直到滑块开始滑动为止,学生真实的感受到静摩擦力在这个过程中的变化,很快归纳出结论:静摩擦力是变化的,但是有一个最大值,当外力超过这个最大值时,静摩擦力就变成了滑动摩擦力,并且静摩擦力大小的判断要用“二力平衡”原理来判断。

通过这节课的教学,学生能够积极投入课堂探究活动中,通过主动参与,积极思考,取得了非常好的效果。

所以我认为物理教学,应该让学生成为课堂的真正主人,教师要开动脑筋,精心设计课堂实验,使学生在有趣的物理实验中完成探究过程,感受学习的快乐,激发学生的学习兴趣。

参考文献:

徐永明.中学物理教学参考[M].西安:陕西师范大学出版社,2018.

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