“滑动摩擦力”探究性教学的尝试

[摘要]《科学课程标准》明确了义务教育阶段科学课程要让学生经历基本的科学探究过程，以提高全体学生的科学素质。如何在教学实践中实施探究性教学已成为广大科学教师共同关注的热点。本文介绍了初中科学七年级下“滑动摩擦力”探究性教学的尝试以及我们的思考。

[关键词]滑动摩擦力　探党性教学　反思

[情景描述]

这是一节学生课堂探究活动，学生在这节课内完整地经历了七个探究步骤。若使实验探究的结论有效就必须有目的地控制变量，因此在设计实验和操作过程中控制变量是关键。在这个探究过程中，教师注意了引导。学生在这个实验中出现的―个困难点是如何测摩擦力，需要教师的指点。

1.创设情境，提出问题

科学课上，教师首先播放一段录像。学生观看录像：推出的冰壶球，在冰面上慢慢停下来；滑冰运动员滑到终点停止用力后慢慢停下来；骑自行车不蹬脚蹬后滑行一段停下来。

师：它们的运动最终都停了下来，这是为什么?

生：存在摩擦力。

通过讨论使学生认识相互接触的两个物体，当它们做相对运动时，接触面间就产生阻碍相对运动的摩擦力，得出滑动摩擦的概念。

师：你是否感受到过滑动摩擦力的存在?

学生回答出各种情况，教师对正确的给予肯定和表扬。

小活动(让全班同学试一试)：用手按在桌面上滑动，体会手的感觉，向下用力按着桌面再试一试；让学生用手在衣服上蹭―蹭体会手的感觉；脚在地上蹭一蹭，体会脚的感觉。

师：从录像中的现象和活动中你还想知道什么与滑动摩擦有关的问题?

生：滑动摩擦力的大小与哪些因素有关?

设计的小活动既活跃了课堂气氛，又使学生内心深处感到物理就在身边。通过观察和体验，丰富了学生的感性认识，启发学生意识到滑动摩擦的存在。通过教师设置的情境的逐步引导、训练，学生发现问题、提出问题的能力和意识会逐渐提高。

2.猜想与假设

师：请同学们想一想滑动摩擦力的大小可能与什么因素有关?将你的猜想说出来，并说明你猜想的依据。

生：滑动摩擦力可能与接触面的粗糙程度、接触面的太小有关，提出这种猜想的基础是摩擦力发生在两个物体的接触面之间，而接触面有粗糙的程度、面积的大小。生活中的经验是在光滑的冰面上比在一般的地面上拉动物体要容易。

生：滑动摩擦力可能与物体的运动速度有关，猜想的基础是滑动摩擦力是物体之间发生相对运动时产生的，物体运动的速度有大有小。

生：滑动摩擦力可能与接触面之间的压力有关，猜想的基础是生活经验中擦黑板时，越是用力按板擦，板擦在黑板上滑动越费力。

生：滑动摩擦力可能与材料有关，猜想的基础是冬天可以在冰面上滑行，在地面上却不行。

师：同学们能想到滑动摩擦力大小与材料有关，这很好，因为在不同材料的接触面上我们确实有这样的体验。当材料改变时显著改变的是粗糙程度，所以我们这节课重点研究可能影响滑动摩擦力的主要因素，材料的问题我们可以在课下探究完成。

猜想过程中教师要适当点拨，尽可能让学生进行思维的发散，然后引导学生进行科学合理的分析、推理、比较，形成假设。猜想是有依据的，不是盲目地瞎想。在学生猜想的过程中，不仅要鼓励学生猜想，而且要提示学生从科学事实和生活经验找依据，并强化这种意识。

学生猜想时会想到很多情况，这些情况不一定没有道理，有的因素在一定条件下对所研究的问题起主要作用；有的则是次要因素，在有些情况下是可以忽略的。学生能想到滑动摩擦力与材料、物体重力、运动快慢等有关，这是很了不起的。教师应当予以大力鼓励，并保护学生的这种问题意识；但是也要给学生讲清楚本节课我们不进行研究的原因，并鼓励他们课下继续完成探究活动。课堂探究毕竟还受知识目标的限制。

师：请同学们用语言清楚地表达出我们所提出的假设，作为下一步我们要研究的问题。

生：(1)滑动摩擦力的大小与压力大小有关，压力越大，滑动摩擦力越大；(2)滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大；　(3)滑动摩擦力的大小与接触面的面积大小有关，面积越大，滑动摩擦力越大。

将猜想的内容用语言清楚地表达出来形成假设，为制定探究计划、设计实验方案奠定了必要的基础。

3.制定计划，设计实验

师：请同学们讨论如何采用刚才实验研究提出的假设。

(学生分组讨论)

师：你们认为实验操作中需要解决的问题是什么?

生：实验中应解决的问题：　(1)如何测量摩擦力?(2)选用什么器材能分别保证控制变量法的正确实施?

师：你们是如何考虑解决这些问题的?

生：测量摩擦力可以用弹簧测力计拉动木块运动，测力计的示数与摩擦力大小相等。

师：补充一点，水平拉动弹簧测力计时要匀速，否则摩擦力的大小不等子弹簧测力计的示数。这一点，需要在以后学习中才能解释。

生：实验中我们想研究滑动摩擦力与接触面粗糙程度、压力大小、面积大小的关系，为了实验结果能说明滑动摩擦力与接触面粗糙程度有关，我们准备用同一个木块，第一次把它放在水平玻璃表面上，第二次放在铺有毛巾的水平面上，用弹簧测力计拉动木块匀速运动，记录弹簧测力计的示数。用同一个木块保证了对水平面的压力不变，与接触面的接触面积大小不变。

师：(及时鼓励)这名同学在设计时注意了控制变量的问题，这才能使实验结果说明与接触面粗糙程度是否有关以及确定有什么样的关系。

师：其他两个问题如何进行实验呢?

生：研究与压力的关系时，我们采用一个术块和一个钩码，让木块放在水平桌面上，用弹簧测力计匀速拉动；另一次，在木块上放一钩码，再次匀速拉动。记录两次弹簧测力计的示数。

生：研究与接触面面积大小的关系时，我们采用两个完全相同的木块，一次摞起来，另一次平铺在桌面上，两次分别用弹簧测力计匀速拉动，并记录数据。

师：请同学们发表看法，你是否同意他们的实验设计?他们是否还有考虑不周的地方?

生：(回答略)

师：由于弹簧测力计本身重力的作用，为保证拉力水平，拉动木块时手要握住测力计的外壳；拉木块时尽可能匀速，指针不要颤动。

在探究影响磨擦力大小因素的实验中，教材中已提示要匀速拉动木块，但学生并不清楚匀速时摩擦力等于拉力，用拉力反映摩擦力的原因可不向学生解释，留给学生一个思考的问题，但要让学生清楚有这样的要求，不能随意。在学生交流之后，针对学生实验中可能出现的影响实验操作或结论的问题，教师给予必要指导。

制定计划与设计实验，主要是把形成的假设从操作的角度具体化，考虑更多的是每一个操作的结果是否能够说明假设的问题。比如在这个问题中，几个因素同时改变，你如何能知道摩擦力的变化是由哪个因素的变化引起的?这就是在研究多因素问题时必须注意的“控制变量”的方法。根据这节课中学生回答的情况看，教师对这方面有过

具体的训练，学生具有变量控制的意识、物理量之间存在相互制约关系的意识，这对学生制定探究计划是很必要的。无论在哪个探究过程中，都应有意识地训练。学生之间交流实验探究计划，可以深化对该探究问题的认识。

4.进行实验。收集数据

师：请同学们根据上面的讨论，修正完善自己的探究计划，设计记录数据的表格，之后进行实验。

(学生实验)

学生的操作内容：　(1)研究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系；　(2)研究滑动摩擦力与压力大小的关系；(3)研究滑动摩擦力与接触面积大小的关系。

记录表格由学生自己设计，形式可能不同(本文略)。

5.分析与论证

本组同学讨论得出初步结论。

6.交流结论

几组学生代表展示本组实验的记录表格及介绍各自的结论。

总结得出结论：(1)滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关，接触面越粗糙，摩擦力越大；(2)滑动摩擦力的大小与压力大小有关，压力越大，摩擦力越大；(3)滑动摩擦力的大小与接触面面积大小无关。

学生展示研究结果，相互交流，相互补充，教师引导，最后得出结论。在此过程中，学生积极参与，体验到成功的喜悦，从而达到了本节课所应完成的态度、情感、价值观的目标。

7.评估

师：请同学们反思实验设计思想及实验过程，我们所得到的结论是否可信?在实验过程中是否有新的发现?是否重新思考了实验的一些内容?存在哪些疑惑?

生：在拉动弹簧测力计的过程中是否真正做到匀速?如何能更好地保证匀速?

生：滑动摩擦力是否还和其他因素有关?

生：所用接触材料的有限性是否会影响到结论的正确性?

师：同学们的思考都是很有价值的，希望课外能继续研究。本节课研究的是定性的结论，有兴趣的同学可在课外继续探究定量的关系以及我们新发现的问题。 　 评估的过程是教师在教学中不太注重设计的一个环节，咀评估的过程会使学生从更全面的角度来思考和认识问题，这将促进学生用严谨的态度来进行科学探究。

8.交流与合作

完成实验后要求每小组将自己的探究过程、注意事项、成果及存在问题写成实验报告。再叫几个小组代表报告实验的有关情况，进行交流、讨论，听取其他同学的提问并做出正确的解答。

[案例反思]

我们认为这是一次较好的反映新课程教育理念的探究性教学案例。

首先学生在学习过程中的自主性得到了充分发挥。学生所想、所思、所做的既不是沿教师既定的轨道进行，也不是照搬书本的方法去做，而是由学生自己建构的。教师只是作为学习共同体中的一员，成为探究的合作者和鼓励者。教师适时、必要地介入，促进了探究的深入与发展。我们知道，科学探究从来都不是一帆风顺的，它是一个极其复杂而又艰辛的过程，这就需要教师适时地介入，帮助学生解决问题，以确保探究向纵深发展。

其次重视学生科学思想和科学方法的教育。从实际生活现象出发，创设问题情境引入课题，再由学生在实验中利用控制变量法归纳出结论和规律，不仅提高学生学习科学的兴趣，又能提高其解决问题、分析问题的能力。还有在教学的过程中，能灵活运用观察、实验、分析、归纳等科学方法。这样有利于培养学生正确的科学思维方式和科学方法。

苏霍姆林斯基说过：“在人的心灵深处，都有一种根深蒂固的需要，这就是希望自己是―个发现者、研究者和探索者。”学生在自主探究过程中，往往会进发出创新的火花，从而产生对所探究实验对象的深层科学认知。我们教师应创造更多的机会让学生自己去建构，使学生在探究中获得真正的体验。

[参考文献]

1.昊晓彬《“材料保温性能”探究性教学的尝试》(《中学物理》[J]2005.11)

2.张行涛张卫勇《“探究滑动摩擦力和哪些因素有关”的教学设计》(《新课程教学法(中学卷中)》[J]开明出版社P916-921)

3.励兰英《新课标初中科探究性教学实例》[M](宁波出版社2004)