《摩擦力》中“静摩擦力”的教材分析

李晓红　葛文荣

摘 要：教材是课程标准的具体化，包含了经典的教学案例，为教师教学提供了非常重要的启示和智力支持。本文通过对《摩擦力》一节中静摩擦力部分的教材解读，梳理教材呈现内容的基本思路，体会教材对知识的处理方式，从而根据学情、资源等条件对教材进行个性化的处理，提高教学的有效性。

关键词：静摩擦力；教材分析；内容思路

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2015）8-0028-2

《摩擦力》一节的知识既是力学的基础，也是组成整个高中物理知识的一块“基石”。其问题的复杂性体现在“动中有静，静中有动”的特点，尤其是静摩擦力在许多问题中“若有若无，方向不定”，给刚刚进入高中学习的学生们带来很大困难。所以，改变学生潜意识中对摩擦力的错误认识，形成正确的理解，是本节课必须完成的教学任务。《普通高中物理课程标准（实验）》（简称《课标》）对该知识点的要求是“通过实验认识滑动摩擦、静摩擦的规律，能用动摩擦因数计算摩擦力”。因此，在实际教学中要通过探究活动，引导学生体验摩擦力的产生过程，并思考摩擦力的产生条件、影响因素及特点。

从学生角度来看，通过之前的物理学习，学生在知识与技能上已经具备了二力平衡和重力、弹力的相关知识，掌握了一些基本的物理分析方法，为静摩擦力的学习奠定了良好的基础。在思维与心理方面，只要教师适当的引导和启发，他们便能尝试从所观察的现象中总结知识。该阶段的学生心理已趋于成熟，对物理的学习开始从好奇发展到尝试探究的层次。由于静摩擦现象与日常生活联系密切，因而学生的学习动机较强。但在学习过程中也存在一些困难，由于生活经验导致的一些前概念，学生容易被感性认识所支配，缺乏知识的迁移能力，造成认知错误。

本节内容从教材呈现来看，教材并非长篇累牍、单调枯燥，而是内容活泼生动、丰富多彩。从开篇小孩子推箱到演示中的简单实验，再到自行车中的滚动轴承和流体的阻力，与生活紧密相关的内容已经抓住了学生的眼球。但教材的每部分安排到底寓意如何，之间有什么联系，希望能通过以下的教材分析，得以明晰。

片段一：（教材第一段）摩擦力

学生曾在初中学习摩擦力的基本知识，对摩擦力的产生条件有一定的认识。从知识的连贯性考虑，第一段援引了初中教材上的内容，将高中内容与初中内容平缓衔接。

片段二：（教材第二段）思考与讨论

接下来的思考与讨论，教材用非常形象的三幅图表现出了摩擦力从无到有，从静（摩擦力）到动（摩擦力）的过程。这个场景反映在小孩子推箱的过程，以此抽象出的物理模型也是受力分析中最简单的类型之一。由于学生对此熟悉并便于分析木箱的受力情况，在三幅图的引导下，学生可以逐一对三幅图进行受力分析：

①开始用很小的推力，推不动，分析受力情况；

②再用稍大的力去推，还是静止不动，分析受力情况；

③继续增大推力，箱子开始运动，分析受力情况。

通过学生对实际问题抽象出的物理模型进行分析后，能够得出：箱子在推力作用下相对地面静止，但在沿这个力的方向上有相对运动的趋势，箱子跟地面之间发生了摩擦。这个摩擦力和推力都作用在箱子上，他们的大小相等，方向相反，彼此平衡，因此箱子保持不动，这时发生的摩擦力叫静摩擦力。

教材从学生的最简单的生活实践出发，通过层层深入的方式，引导学生对物体进行受力分析，自己去感受，静摩擦力的产生条件、大小、方向。虽然我们知道静摩擦力的大小、方向都是教学难点，但这些内容不可能在我们这一节课就能完全解释清楚，让学生全部了解，而是应该让学生先熟悉解决问题的基本方法，然后在以后的学习中逐步解决这些问题。

通过以上内容，学生初步了解了静摩擦力的规律，知道静摩擦力有变化范围，同时对静摩擦力规律的认识应该包括最大静摩擦力。因此，教材接下来通过演示实验让学生感知静摩擦力有最大值，即最大静摩擦力。

片段三：（演示实验）

对最大静摩擦力的处理，教材采用探究的方法，既可让学生进行分组实验进行探究，也可将探究最大静摩擦力的实验处理为演示实验。探究由教师和学生共同完成，并且提示学生可以通过在指针下轻塞一个小纸团，定位指针达到的最大位置，将瞬间出现并立刻转化为滑动摩擦力的最大静摩擦“记录下来”，以此让学生感受两个接触面从相对静止变为相对滑动时静摩擦力的变化范围及最大值。

教材的意图是通过演示实验让学生进一步理解两物体处于相对静止状态时木块受到的静摩擦力随拉力的增大而增大，并且能明显地发现静摩擦力有一个最大值。对“相对静止”有一个较深的感性认识，通过学生对实验的观察和积极思考，在对实验的观察思考、分析归纳中获得科学规律。

同时，教材在探究最大静摩擦力大小的这一演示实验中是留有伏笔的。所拉重物并非是一简单物块，而是有装砝码的凹槽。学生可以在教师的引导下，通过该实验装置进一步探究最大静摩擦力与压力的关系。同时，蓝色的桌面上可铺不同摩擦系数的毛巾、玻璃板等物体，探究最大静摩擦力的大小与表面粗糙程度的关系。

最后，教材介绍可以把力学传感器用于该实验中，在计算机屏幕上直接得到物体受到的拉力随时间的变化情况，从而得出静摩擦力的规律。虽然很多学校不具备这样的实验条件，但是可以在互联网上找到该图像呈现给学生，同样有助于学生建立感性的认识。

相比于旧教材，新教材打破旧的模式，从静摩擦力入手。虽然笔者刚开始并不理解，甚至认为这样做加深了教学的难度，在实际操作时应先讲滑动摩擦力更好切入。但再次认真研读教材和教师用书，逐渐理解教材从学生的认知规律和实验现象发生的先后顺序考虑，先介绍静摩擦力，但并非要求一次性的就把能力要求提到较高的层面，反而是通过实验，让学生首先建立感性认识，进行最基本的认识、了解和判断，然后通过大量的实例，让学生感受静摩擦力的方向与大小的特点。

因此，本节教材的设计主要体现了两个特点：

一是探究性，虽然静摩擦现象我们并不陌生，但静摩擦力的大小与哪些因素有关我们却并不熟悉，这留给我们一定的探究空间。

二是实用性，增大摩擦和减小摩擦在工农业生产中有广泛的具体运用，与我们的生活密切相关。

虽然，教材不是教学的文本材料，但教材还是为教师和学生提供了研究探索物理规律的基本方法和途径。所以，教学必须要从研究教材开始。

参考文献：

[1]人民教育出版社 课程教材研究所 物理课程教材研究开发中心.普通高中标准实验教科书 物理必修一[M].北京：人民教育出版社，2010：57—58.

[2]人民教育出版社 课程教材研究所 物理课程教材研究开发中心.普通高中标准实验教科书 物理必修一 教师教学用书[M].北京：人民教育出版社，2010.

[3]王洪玲.高中新课程教学策略与备课指南 物理必修一[M].北京：科学出版社，2007.

（栏目编辑 李富强）