“探究摩擦力”

李娅

基于项目的学习（project-based learning，PBL）是一种围绕项目组织学习的一种模式。学生以小组为单位围绕某主题，利用各种认知工具进行调查、资料搜集、分析研究，最终展示自己的研究成果。在动手实践、思考内化和探索创新之中掌握知识、培养技能并获得全面发展。旨在把学生融入有意义的任务完成的过程中，让学生积极地学习、自主地进行知识的建构。

一、项目设计

1.项目背景

在日常生活中，摩擦力扮演了一个很重要的角色，当太阳点亮一个新的黎明，我们睁开双眼时，眼球和眼皮已经完成了一天的第一次摩擦，接下来，穿衣、洗漱、吃饭、学习、运动等都离不开摩擦力，没有摩擦力我们将无法合上双眼酣然入梦。摩擦力渗透在我们的衣、食、住、行中，因此，我们必须观察它，研究它。

通过初中的学习我们已经定性的知道摩擦力与物体的正压力、接触面的材料有关，但思维中仍然有困惑，例如：物体的速度越大，摩擦力越大;接触面积越大，摩擦力越大等。并且普通高中物理课程标准“要求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，建议调查日常生活和生产中利用静摩擦的事例。”因此确定“探究摩擦力”为项目进行学习。

2.学生分组

学生以“志同道合”为原则自行分组，找到自己感兴趣的“子项目”作为任务，并定下计划。

二、项目实施

1.教师创设情境，介绍项目

教师演示：一细线穿过弯曲的吸管和纸杯，其中吸管在纸杯内部（如右图），细线两端分别拴一轻木球和一重铁球。当用手提起铁球让木球自然下垂时，纸杯可沿细线自由地下滑，如果手换成提木球而让铁球自然下垂，此时，可以看到纸杯将停止沿细线自由下滑。

（注意：实验演示时将纸杯换成一个密闭的纸筒，以魔术的形式出现，趁学生不注意将两球倒置，产生不同的效果，增强实验的兴趣使学生产生强烈的求知欲。）

要弄清楚其中的道理，我们以“探究摩擦力”为项目进行学习。

2.学生活动

学生根据自己负责的子任务开始具体的设计。这一环节学生之间需要合作、沟通。这一环节工作量最大，吸引力也最强，学生遇到问题时可以向其他小组请教，或者直接向教师寻求帮助。这个阶段，学生利用研究性学习的方法进行探究，教师适及时与各组交流，分析实验方案，指导实验操作。

3.成果展示

各小组把自己成果以小论文、实验报告、课题报告等形式共享到班级论坛。教师根据教学选取三个小组分享。其他小组的成果以研究性学习报告的形式展示。

（1）展示一：滑动摩擦力与物体接触面积的关系

步骤：质量为m滑块底面的1/3与课本接触，用一个弹簧秤拉着滑块以速度v在课本表面上匀速移动，记录弹簧秤的示数F1.

滑块底面的1/2与课本接触，用一个弹簧秤拉着滑块以速度v在课本表面上匀速移动，记录弹簧秤的示数F2.

滑块底面全部与课本接触，用弹簧秤拉着滑块以速度v在课本表面上匀速移动，记录弹簧秤的示数F3.

④比较F1 、F2 、F3.

⑤结论：滑动摩擦力与物体接触面积无关。

（2）展示二：滑动摩擦力与物体运动的速度的关系

步骤：如图4-47所示，在长木板上用一个弹簧秤拉着一个质量为m的滑块以速度v1匀速移动，记录弹簧秤的示数F1=1.0N.

在长木板上用一个弹簧秤拉着一个质量为m的木块以速度v2（v2>v1）匀速移动，记录弹簧秤的示数F2=0.9N.

在长木板上用一个弹簧秤拉着一个质量为m的木块以速度v3 （v3>v2）匀速移动，记录弹簧秤的示数F3=0.9N.

④比较F1 、F2 、F3.

⑤结论：滑动摩擦力与物体运动的速度无关。

（3）展示三：最大静摩擦与滑动摩擦力的关系

方案一：在弹簧测力计的指针下轻塞一个小纸团，纸团可以随指针移动，并作为指针到达最大位置的标记，当拉力到达某一数值时木块开始运动，此时拉力会突然变小。

方案二：用力的传感器代替弹簧测力计。

结论：最大静摩擦比滑动摩擦力略大

④反思：方案一中实验仪器简单，但纸团容易卡在弹簧测力计的槽中，示数也不精确。方案二，测量虽然精确，但对仪器的要求较高，在普通高中，特别是农村中学，根本就没有传感器，无法进行方案二的实验。因此我对方案一进行了小小的改进：用纸条代替纸团，但纸条不是随意的纸条，纸条要求稍硬、较窄（2mm宽）、稍光滑（可以从废弃的名片、电话卡、会员卡等剪取），这样纸条不易卡在弹簧测力计的槽中，纸条光滑与测力计本身的摩擦较小，纸条窄有利于精确记录数据。（如图所示）

这样的改进，实验器材方便易取，有利于在条件较差的学校，有效的开展实验。

三、项目评估与反思

在本次项目学习中，学生根据自己的兴趣选择课题，研究过程非常认真，研究成果显著。

第一，研究“摩擦力理论分析”课题的小组，获取了摩擦力理论的发展历程，找到了摩擦力产生的学说――凹凸啮合说和粘附说，并介绍了摩擦力的电磁相互作用，分析了固体摩擦、液体摩擦、混合摩擦等情况。

第二，研究“生活中摩擦力的利弊”课题的小组，探究了车重与刹车距离的定量关系，总结了刹车距离的影响因素，对司机提出了建议，总结了生活中的摩擦力的利与弊，并对生第三，研究“最大静摩擦与滑动摩擦力的关系”的小组，对课本的实验方案进行实践、反思和重新设计。

第四，研究“滑动摩擦力与物体接触面积关系和滑动摩擦力与物体运动速度”的小组，解决了我们的困惑（滑动摩擦力与物体接触面积和物体运动速度均无关），对摩擦力知识进行了总结，形成了知识系统。

在学习过程中，学生借助研究性学习的方法，通过自主探索，在实践中建构对新知识的认知，并且在实践的操作过程中锻炼了动手操作、创新能力，同时培养了自主学习，合作学习与发现问题、解決问题的能力。组内和组间的合作与交流培养了学生之间的合作与表达能力。教师在教学过程中及时关注学生的活动进程，并对学生的学习做相应的指导，发挥教师在教学中助学者的作用。