基于滑动摩擦力教学培养学生科学探究能力

张智清 （甘肃民勤县第六中学）

“核心素养”概念提出以来，对于物理学核心素养，科学探究是重要内容。科学探究作为一种能力，如何引入物理课堂？如何引导学生从探究中认识概念、发展思维，解决问题？本文分析结合滑动摩擦力教学，从科学探究过程及要素出发，指导学生进行科学探究。

一、引出话题，激发学生的探究兴趣

物理课堂上，引领学生参与话题讨论与探究，首先要从趣味问题入手，创建与物理教学目标相关联的学习情境，或引入一些有趣的物理实验，营造愉悦的学习氛围。在学习“滑动摩擦力”时，可以提出如下问题：什么是滑动摩擦力？直接让学生回答，难免有些疑惑。联系学生的生活体验，引导学生将自己的手掌按在桌面上，然后向前推，说一说，自己的手掌与桌面接触的过程中，有哪些感觉？有学生提出，手掌在推的过程中很吃力；对手掌的挤压力很大，不舒服。由此，从体验中，感受到了滑动摩擦力的存在，这种手掌受桌面的挤压而形成的滑动过程，产生了滑动摩擦力。也就是说，阻碍手掌向前运动的力，就是滑动摩擦力。

二、猜想与假设，增进学生想象力

在物理探究实验中，猜想与假设是最常用的思维方法，也是发展学生想象力的有效途径。在滑动摩擦力影响因素探究中，我们让学生自己动手，对实验内容进行适当变换，来分析影响因素，并进行猜想。根据学生的实验过程，猜想滑动摩擦力的影响因素有哪些，并以小组方式进行交流、讨论、说明理由。有学生提出，在滑动摩擦力测量过程中，将书本放在木块上，增加木块的重力，滑动摩擦力的读数变大，说明与物体的重力有关。教师对此进行评价，说明不同物体，因自身重力不同，在水平面所受的滑动摩擦力也发生了变化。这种变化与木块对桌面的压力有关吗？根据学生的猜想，请学生围绕“重力”展开探究；除了重力因素外，还有哪些因素？有学生认为，将木块放在书本上，其弹簧测力计读数也发生变化，说明重力不变，木块与书面之间的摩擦系数不同，导致滑动摩擦力大小发生变化。由此，可以猜想与摩擦系数有关。教师根据学生的猜想，联系生活实际，在雨天，穿平底鞋，很易滑倒，而穿新买的运动鞋，则不易滑倒，说明鞋底与地面之间的摩擦力，与鞋底的粗糙程度有关。另外，在进行探究猜想时，教师要引导与本话题相关的猜想，对一些肤浅的、偏离话题的猜想要摈弃。由此，结合学生的猜想，对所有相关联的因素进行梳理，并在后续实验设计中进行验证。

三、设计实验，提高学生科学探究意识

对于滑动摩擦力的影响因素，作为本节学习重点，可以通过设计实验，来检验猜想，增进学生对科学探究的学习效果。设计实验，要围绕科学探究的目标，确立操作性强的实验方案。师生可以共同参与设计，也可以由学生分组设计，最后对实验方案进行讨论和改进。在师生共同探究滑动摩擦力与接触面粗糙程度关系过程中，先提出问题：滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系，应该如何控制哪些变量？如何改变接触面的粗糙程度？如何设定实验步骤?如何记录实验数据？如将木块放在木板上，匀速拉木块，记下测力计读数F1；换成棉布上，记下测力计读数F2；放在厚毛巾上，记下测力计读数F3。整理记录数据，留待后续使用。在探究滑动摩擦力与接触面积大小关系实验设计中，我们分成小组，让学生进行组内讨论，梳理有哪些变量，如何改变接触面积大小，如何优化实验步骤，并记录实验数据；另一组学生探究滑动摩擦力与压力大小的关系，并就压力大小的变化进行实验并记录实验步骤。最后，讨论实验方案，将学生的实验数据进行整理，共同讨论影响滑动摩擦力的因素。在探究中发现，将木块平放、竖放，可以改变接触面积的大小，但竖放后不易匀速拉动，导致实验数据不理想。对此，仅作定性分析。在探究木块与接触面压力大小变化上，我们引入增加砝码的方式，将砝码置于木块上，来比较重力变化对滑动摩擦力的影响。

最后，结合科学探究课堂实际，鼓励学生从多方面来探究影响滑动摩擦力的因素，并对各类因素及相关数据进行收集、整合，得出实验结论。学生在科学探究中，物理知识由粗浅转向深刻，取得学习效果。