体验式探究中的课堂教学

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  山东科学技术出版社2019年7月第1版《物理1》第三章第3节“摩擦力”,是该章的教学重点也是难点。第一个课时是学习动摩擦力,学生在初中阶段已经理解了摩擦力的概念,因而在这一课中笔者把关键点放在探究滑动摩擦力与哪些因素相关的方向中,通过师生有效的互动,完成实验猜想、实验设计、实验探究、合作交流等教学过程,让学生体验讨论滑动摩擦力、正压力和接触表面粗糙度之间关系的过程,实现了新教材让学生在体验知识的形成过程中,主动积极获取知识的能力。
  創设问题,明确探究任务
  课堂刚开始笔者让每个学生将文具盒或者钢笔以一定速度在桌面滑行,问滑行一段距离后为什么会停下?学生异口同声地说出是摩擦力缘故,接着笔者让学生参与游戏“猜猜谁的力气大”的环节:先将两本物理书整体叠放在一起,并用橡皮筋套在两本书的叠合部位,接着找了一个小个子的女同学轻松地拉开这两本书;然后将两本物理课本每页交叉叠放,同样用橡皮筋套好,找了一个大个子的男同学,结果他却没能拉开这两本书,就在他们惊讶之余,让他们思考这是为什么?大部分学生回答原因是摩檫力大小不同。
  看着学生的好奇心起来了,笔者紧接着让学生完成书本的迷你实验:把一只手掌压在桌面或是其他物体的表面,在不同大小的压力下往前平移手掌,通过对比,亲自感受摩擦力的大小。这个环节学生兴趣很高,积极动手参与,认真体会。随后笔者提出问题:“通过刚才的这些环节,你们觉得哪些因素会影响滑动摩擦力?请同学们大胆猜想一下。这节课我们就是要用实验探究的方式得出结果。”
  搭建桥梁,设计探究方法
  课程对本节的要求是:“探究并知道影响滑动摩擦力的有关因素及其规律。”所以,既有过程的要求,又要有总结性要求。
  提出问题后学生做出的猜想假设有:物体的运动速度,物体的重力大小,接触面积的大小,接触面积的光滑程度。笔者紧接着又提出问题:“这里有四个因素,我们该怎么研究呢?”因为已经经历了上一章匀变速运动实验的探究,这时候他们很容易想到要用控制变量法。
  接着笔者让学生根据桌面上提供的器材(带凹槽的小物块、细绳、砝码、弹簧测力计、吹塑板、带定滑轮的铁架台、洗碗布)想想如何获得摩擦力大小,这时学生就犯难了,不能直接测摩擦力的大小,怎么办?笔者引导学生利用初中已学过的二力平衡,通过间接方式他们想到了方法一:匀速拖动物块。(如图1)笔者又发问:“为什么要匀速?二力平衡,桌面上的这些实验器材条件下行得通吗?如何判定匀速,目测吗?”通过老师的设问,学生思考后体会到应该拖动板,保持物体静止。(如图2)
  有个别学生提出弹簧秤放着地面上也受摩擦力的影响,最后再利用铁架台和定滑轮改进了实验装置。(如图3)
  这个互动环节,笔者充分肯定了学生的思想,也让学生明白,每一种方法的可行性与不足,经过讨论最终达成一致的设计思路。最后学生利用控制一个变量的方法,设计了实验方案:用小物块(一面完整,一面带有凹槽)的正反面接触吹塑板改变接触面积,匀速拖动吹塑板记录弹簧测力计读数;小物块完整的一面接触吹塑板,更快地匀速拖动吹塑板记录弹簧测力计读数;将砝码放入小物块的凹槽中改变压力,匀速拖动吹塑板记录弹簧测力计读数;把洗碗布粘在物块底部改变粗糙程度,匀速拖动吹塑板记录弹簧测力计读数。
  分组探究,主动思考
  实验方案设计完了之后,让学生进行分组实验,自主操作,观察,记录和数据分析,体验式探究过程的乐趣,这个过程最能点燃学生互动的火花。
  笔者展示个别组的成果并利用EXCEL表格及图像与学生一同分析得出:同样接触面下,压力越大滑动摩擦力越大;同等压力下,不同的接触面,滑动摩擦力不同;滑动摩擦力与接触面积的大小无关,与物体运动状态无关。
  最后笔者演示了一个实验,同样的物块,分别放在平行与倾斜接触面上运动,测出滑动摩擦力,通过对比数据,让学生认识到公式f=?N中的N是接触面受到的正压力,而不是总等于Mg,避免在之后的练习中犯错。
  物理是一门观察和实验的学科,散发出很浓厚的探索味,应当尽量挖掘和发挥科目特色,激情引燃课堂互动的灵魂生命,让学生在主动思考、自主探索、动手实践中,激发对本学科的兴趣,促进学习。
  (作者单位:福建省龙海第一中学)
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