对探究影响滑动摩擦力大小因素演示实验的分析及改进

杨小龙

摘 要：物理发展离不开实验，物理是一门以实验和观察为基礎的科学，物理学的基本规律都是在实验的基础上归纳总结出来的，物理教学更离不开实验教学，其趣味性、直观性、灵活性、实践性、创新性有利于引发学生思考，也有利于揭露物理规律的来龙去脉，更有利于发展学生的核心素养，演示实验作为物理实验的一个重要分支，对课堂教学的价值自然不言而喻，重视并改进、开发演示实验，即有利于克服实验器材不足的问题，也有利于激发教师和学生创新精神，在传授知识的同时充分发挥实验课的育人功能，对提高课堂教学效率具有重要的作用。

关键词：物理演示实验;核心素养;课堂教学效率

一、设计理念

新课程理念的践行，基于核心素养的课堂教学实践与研究成为现今教育界的热点话题。发展“核心素养”，落实“立德树人”国之所向，师之所想。物理作为一门自然科学、基础学科，来源于生活，服务于社会，以实验、观察为基础是物理不同于其他学科的最大特点之一，物理发展离不开实验，物理教学更离不开实验教学，实验教学其趣味性、直观性、灵活性、实践性、创新性有利于引发学生思考。演示实验作为物理实验的一个重要分支，对课堂教学的价值自然不言而喻，开发和利用好演示实验，不仅有利于激发学生的好奇心、学习兴趣，有效的导入新课，还有利于揭露物理规律、物理观念的来龙去脉，还有利于培养学生的探究精神、创新意识、更有利于发展学生的核心素养，重视并改进、开发演示实验，既有利于激发教师和学生创新精神，也有利于克服实验器材不足的问题，，在传授知识的同时充分发挥实验课的育人功能，对提高课堂教学效率具有重要的作用。本文本人将以人教版高中物理必修一第三章、第三节《摩擦力》一节P57的演示实验设计为例，谈谈对该演示实验的分析与改进。就本实验而言，我认为应从以下几个方面在关注学生“核心素养”的发展。

自主：针对课本演示实验，通过引导，让学生自主思考，设计、操作，让自主解决问题成为学生的基本能力，让自主学习成为习惯。

创新：针对课本演示实验出现的问题，鼓励学生大胆创新，设计新的实验方案，培养学生的探究能力及创新精神。

合作：通过小组合作探究的方式，培养学生合作解决问题的能力，适应新时代工作，科研的要求。

二、设计背景

（一）、教材分析

本节内容是力学的基础，对今后动力学与功能关系的学习有着极其重要的作用。教材安排演示实验的目的是为了通过实验让学生深层次的学习、理解摩擦力的相关知识，但教材的演示实验只是给学生以理论上的指导，并没有提供切实可行的实验方案及操作过程，学生学习只停留在表面，而未真正意义上揭开影响摩擦力因素的神秘面纱，且对滑动摩擦力大小影响的探究留有空白，所以很有必要对此实验进行分析与改进，以突破学生学习摩擦力的困难。

（二）、学情分析

在初中，学生已经定性的学习了摩擦力的基本知识，会分析简单的现象，但缺乏定量及深层研究，特别是对影响摩擦力大小因素的理解，相对困难，这严重制约了以后的教学。

三、实验教学过程设计

第一环节：导入新课

取一个橡胶棒，一端涂有润滑油，让一位男生握住有润滑油的一端，让一位女生握住另一端，进行拔河比赛。请同学们猜测比赛结果。

【设计意图】：真实的情景创设是物理核心素养主要内容的具体呈现，是领悟物理知识的重要途径，是提高解题能力的关键措施。通过真实的问题情景，加深学生对影响摩擦力大小因素的质疑，进而激发学生的探究热情。

第二环节：实验探究

1、实验：指导学生自主完成课本演示实验，让学生观察静摩擦力大小的变化情况并得出最大静摩擦力的概念。引导学生思考该演示实验在摩擦力研究中的不足（无法探究影响动摩擦力的因素。）

2、回顾：引导学生回顾初中实验，并利用右图装置借助二力平衡原理，深入探究影响滑动摩擦力大小的因素。

3、思考：通过实验操作，引导学生思考该实验操作过程中的困难？（无法匀速、难以读数）

4、改进：小组合作，探究试验改进方案。

改进一：利用改进装置1，克服弹簧测力计在运动过程中无法稳定读数的问题。

改进二：利用改进装置2，使用电动机代替人拉物体，解决物体无法匀速且速度大小不易控制的问题。

改进三：利用改进装置3解决弹簧测力计水平放置时因自身重力影响无法准确读数的问题。

5、再实验

利用新的实验设备，引导学生设计实验方案，采用控制变量法，分组探究速度、接触面积、粗糙程度、正压力对滑动摩擦力的影响。

【设计意图】：由实验引发思考，由思考改进实验，由实验加深理解，符合认识事物过程的螺旋式上升规律。

第三环节：实验拓展

1、引导学生思考，能否用现有的实验器材，测量木块与接触面间的动摩擦因数μ。指导学生记录数据，鼓励学生在微机课自主利用excel处理数据，做出图像，通过图像的斜率计算动摩擦因数。

2、目前电动机转速依靠电压调节，将来可以引导学生利用单片机控制电动机，让速度调节更加精确。

【设计意图】：课内带动课外，适应数字化、信息化要求。

总之：基于演示实验的灵活性、直观性、趣味性、实践性、创新性的特点，在课堂教学中，有利于激发学生的学习兴趣，有利于改变我们教师的教学方式，有利于改善教学效果，提高教学质量，有利于培养学生的科学思维、科学探究、科学态度和学生的动手操作能力，为学生的学习提供了必要的感性认识，加强了教学过程中对物理抽象概念的理解，扩展了学生的思维空间，因此，在课堂教学中教师应高度重视演示实验，充分发挥演示实验教学的育人功能，发展学生的核心素养，培养学生的综合能力。

参考文献

[1].聊伯琴，张大昌.物理课程标准（实验）解读[M].武汉：湖北教育出版社。2004.184.

[2].傅永鑫.高中物理课堂有效教学策略的探究[D].福建师范大学.20070801.