董友军+蔡冬阳

摘 要：针对教材中“静摩擦力”的内容存在着逻辑不足的问题，教师应该从高端备课的角度，优化教学流程，突显科学方法，重视实验探究，关注知识应用，提倡动手制作，对“静摩擦力”的内容进行符合物理教学规律、适合学生认知规律、适应高考试题特点、强化学生动手能力的构建.

关键词：静摩擦力；高端备课；实验探究

静摩擦力，是现实生活中最常见的力，也是高考试题中最常考的力. 用实验探究静摩擦力的规律，是物理教学的基本思路，也是物理研究的常用方法. 笔者对人教版物理教材中有关静摩擦力的内容，应用高端备课的视点进行重构，以期优化教学过程，提高教学效率.

一、教材分析

人民教育出版社2010年4月第3版物理必修1第三章第3节为摩擦力，是本章教学重点，也是本章教学难点. 人教版教师用书把本节内容课时设置为3节，静摩擦力应该为其中1节课时. 教材首先给出摩擦力的定义：两个相互接触的物体，当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时，就会在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力，这种力叫做摩擦力.再用图1小孩推箱子的图片，引导学生去体验：箱子没有推动，箱子与地面仍然保持相对静止，但箱子有相对地面运动的趋势，从而得出静摩擦力的概念：由于这时两个物体之间只有相对运动的趋势，而没有相对运动，所以这时的摩擦力叫做静摩擦力. 随后直接给出静摩擦力的方向：静摩擦力的方向总是沿着接触面，并且跟物体相对运动趋势的方向相反. 接着用二力平衡的知识，分析相对于地面静止的物体受到的静摩擦力随推力的增大而增大，并与推力的大小保持相等. 接着观察演示实验，如图2所示，用弹簧测力计拉木块，拉力逐渐增大，木块一直保持静止，当拉力大于某个值时，木块开始运动，认真观察会发现拉力突然变小，从而得到最大静摩擦力Fmax的概念，进而得到静摩擦力的范围0﹤F≤Fmax. 最后在“说一说”中，介绍了日常生活和生产中利用静摩擦力的实例.

通过以上分析，发现如下四个问题：（1）笔者查阅初中人教版教材，其中没有介绍“摩擦”“相对运动的趋势”“静摩擦力”这三个概念，而高中必修1中直接给出这三个概念，造成学生认知困难. （2）研究一个力，应该知道这个力的三要素，但教材只分析了静摩擦力的方向和大小，而没有指出静摩擦力的作用点. （3）分析静摩擦力的大小时，没有指出使用的方法——平衡法，不利于培养学生的迁移能力. （4）“说一说”中，只列举了有用的一面，没有列举有害的一面，缺乏辩证思维.

二、教材重构

由于教材存在上述问题，笔者从高端备课的视角进行重构.所谓“高端备课”，是以物理课程与教学论为指导，采用备课形式，研究既符合物理学内在逻辑，又符合物理教学规律，同时符合学生学习规律的教学设计，体现从物理知识传授到物理方法教育，再到物理思想形成的核心理念.

（一）重构思路

1.查阅初中教材 关注知识衔接

笔者查阅了人教版初中“摩擦力”一节，初中教材并没有给出 “相对运动趋势”的概念，而高中教材直接出现“相对运动趋势”，因此造成了学生认知困难，学生普遍反映静摩擦力方向难以判断. 很多高中教师没有去查阅初中教材，被高中教材的“同学们在初中已经知道”这句话所误导，从而在高中教学中没有向学生分析相对运动趋势，因此，判断静摩擦力的方向就变成了教学难点.

2.给出摩擦概念 消除矛盾认识

在高一学生头脑中，普遍认为“摩擦”就是有“相对运动”.现在高中突然出现“静摩擦力”，其中“摩擦”是指有相对运动，而其中的“静”是指没有相对运动，显然出现逻辑矛盾！因此，高端备课先通过对比得出“摩擦”的概念，使学生更容易理解静摩擦力产生的条件以及静摩擦力的方向. 这样处理，符合物理教学逻辑，适应学生认知规律，降低了教学难度，突破了教学难点.

3.实验探究规律 培养科学素养

创设实验，探究静摩擦力的大小，发现静摩擦力存在最大值，称为最大静摩擦力.既然发现了最大静摩擦力，就要更进一步探究静摩擦力的大小与什么因素有关. 采用“控制变量法”，探究出最大静摩擦力随压力的增大而增大.通过实验探究，消除科学研究的神秘感，培养学生物理学的核心素养.

4.赏析高考试题 关注知识应用

高中阶段，用物理知识解决高考试题，是知识应用主要的形式.分析高考试题特点，让学生灵活应用物理知识，是高中教学的现实需要，也是学生发展的实际需要. 高一学生不能一下提升到高考的难度，但可以引导学生关注高考物理试题的动向，例如后文所举的例子中，出现了有关向心力的知识，因为高一第一学期还没有学习到相关的知识，但让学生了解高考题包含的知识点，更有利于激发学生努力学习的兴趣.只有关注知识应用的物理高端备课，才会在一线教学中具有强大的生命力，才会受到一线教师的欢迎.

5.显化物理方法 培养物理思维

高端备课用比较法，让学生分辨相对运动与相对运动趋势的含义，并总结出摩擦的概念，用体验法，让每一个学生去感知静摩擦力的存在，用观察法找到静摩擦力的作用点，用平衡法研究静摩擦力的方向和大小，用控制变量法得出最大静摩擦力与压力的关系.只有指出使用的方法，才有利于模仿和迁移，从而使教学效果产生质的飞跃.

6.强化课堂制作 培养动手能力

很多教师的课堂是物理公式的天下，缺乏课堂制作设计，使学生的动手能力不断弱化.教师在教完物理知识后，应该创设一些小制作，引导学生用刚学的物理知识进行解释，不要让高中物理成为“无臂物理”，这与物理学的本质背道而驰. 优秀的物理教师，让学生在学习物理的过程中，“学中有玩，玩中促学”，玩使学习更轻松，玩使学习更深刻.

（二）教学环节

优化教学流程，突显科学方法，重视实验探究，关注知识应用，提倡动手制作，对“静摩擦力”进行符合物理教学规律、适合学生认知规律、适应高考试题特点、强化学生动手能力的构建.其教学流程如图3所示.

高端备课的教学流程更加注重教学逻辑的严谨性、认知规律的梯度性，有助于学生理解静摩擦力的规律，提升学生应用静摩擦力的能力.根据教学流程图，实施以下教学环节.

1.用比较法理解摩擦的概念

教师首先用图片展示三种现象，如图4所示. 图4a，物体B对物体A有压力，物体B相对于物体A有相对运动.图4b，物体B对物体A有压力，B相对于A无相对运动.图4c，物体B对物体A有压力，物体B相对于物体A无相对运动. 图4b与图4c的物体B都处于静止状态，但是，若物体A的上表面光滑，则图4b的物体B还是静止，而图4c的物体B就会沿物体A斜向下滑动. 在物理学中，把图4c中的物体B的状态称为有相对运动趋势的状态；假设物体A的上表面光滑， 物体B沿物体A斜向下滑动的方向称为相对运动趋势的方向；把有相对运动和有相对运动趋势的状态统称为摩擦.通过这样的对比观察，学生弄清楚了相对运动趋势的方向，消除了头脑中对摩擦的狭义理解，为理解静摩擦力的概念、判断静摩擦力的方向理顺了思维通道，起到了分解教学难点、降低教学难度的作用.

2.体验法感知静摩擦力的存在

教师要求全班学生轻推自己的课桌，虽然手对课桌有推力，但课桌保持静止，让学生感受静摩擦力的存在. 设置课堂“随手实验”，学生容易参与，体验真切，使课堂充满活力，让物理知识从书本走向生活.学生有了自身的体验，再去分析静摩擦力，感受就会更深刻，理解就会更容易，符合了学生的认知规律.

3.观察法找到静摩擦力的作用点

静摩擦力为接触力，没有接触就没有静摩擦力. 通过观察手推课桌，静摩擦力的作用点产生在课桌和地面的接触部分. 作用点虽然容易理解，但教材没有指出作用点的位置，这使静摩擦力知识体系缺乏完整性. 任何一个力都有三要素，包括力的作用点、方向、大小，三个要素缺一不可，没有主次之分，研究力时都应该说清楚，切不可因为简单而不提及.

4.平衡法得到静摩擦力的方向和大小

课桌在水平面上受到手的推力和地面对课桌的静摩擦力而保持静止，在水平面上处于平衡状态，根据二力平衡的规律，这两个力必须大小相等、方向相反，故可知静摩擦力的方向与推力的方向相反，即与相对运动趋势的方向相反，静摩擦力的大小等于推力的大小. 平衡法，是解决物理问题的常用方法，教师指出使用的方法，便于学生模仿和运用.

5.实验探究

通过实验探究，发现存在最大静摩擦力，只有拉力大于最大静摩擦力，物体才会开始滑动，开始运动瞬间，拉力会突然减小，即有滑动摩擦力略小于最大静摩擦力. 运用控制变量法，在图2的木块上加砝码，即只增大压力，而保持接触面的粗糙程度不变，会发现最大静摩擦力随压力的增大而增大. 实验探究是研究物理的重要手段，也是学习物理过程中必须养成的核心素养.

6.辩证思维

静摩擦力，本身没有好坏之分，但在生产和生活中，静摩擦力有时对人们有帮助，有时对人们有危害.教师在列举实例时，既要有利用静摩擦力的实例，也要有防止静摩擦力的实例. 让学生明白，任何事物都是一体两面，只有优点而没有缺点的事物是不存在的.

7.知识应用

（2014年新课标Ⅰ卷第20题）如图5，两个质量均为m的小木块a和b（可视为质点）放在水平圆盘上，a与转轴OO′的距离为l，b与转轴的距离为2l.木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍，重力加速度大小为g，若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动，用ω表示圆盘转动的角速度. 下列说法正确的是（ ）

A. b一定比a先开始滑动

B. a、b所受的摩擦力始终相等

8.动手制作

教师提供一根筷子，一个纸杯，一杯大米，要求学生用筷子把纸杯提起来.完成后如图6所示，引导学生用学过的静摩擦力知识加以解释：筷子对与其接触的米粒有向上的静摩擦力，所以接触筷子的米粒没有滑下去；没有与筷子接触的米粒与米粒之间也有静摩擦力，所以整杯大米没有滑下去；与纸杯接触的大米对纸杯有向上的静摩擦力，所以纸杯没有滑下去，这样就实现了筷子提杯. 通过动手制作，让课堂方式更丰富，使课堂气氛更轻松，对静摩擦力的理解更深刻.