摩擦力趣味实验_例谈摩擦力趣味教学情境的创设
时间：2019-05-24 03:29:26 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
前苏联教育家赞可夫说过：“教学法一旦触及到学生情绪和意志领域，触及到学生的精神的需要，这种教学法就能发挥高度有效的作用，”教学实践证明：学生的认知内驱力来自于观念冲突，由于物理概念、规律、法则、定律等本身不具备吸引学生注意力的属性，学生往往对奇异的物理现象、物理过程的再现等表现出强烈的好奇心，因此，我们要积极开发和利用物理课程资源，在物理教学过程中，要从学生的心理特征和物理学科的特点出发，根据教学内容选择适当的情境素材，用直观手段与语言描绘相结合等手段，创设新颖的课堂教学情境，如演示生动有趣的物理实验，列举生活中与所学的知识有关的趣事、生动的物理史料，或呈现给学生的材料、现象与学生原有知识经验发生矛盾等等，把学生引入物理世界，使学生的情感活动与认知活动结合起来，让学生达到情景交融，激发学生的学习兴趣和参与意识，激活学生体验与思维，使学生全身心地投入到学习之中，实现学生“要我学”到“我要学”的真正转变，从而保证教学活动的有效性和预见性。
摩擦力是力学中常见的三种力之一，虽然它与我们的生活息息相关，但学生对摩擦力的了解和认识还是很肤浅的，尤其对摩擦力在什么情况下产生?方向怎样?大小跟哪些因素有关等知识的掌握，还是有一定难度的，通过创设生动有趣的教学情境，使抽象概念形象化，理论知识具体化，从而达到事半功倍的效果。
1 摩擦力趣味导入情境的创设
“良好的开端是成功的一半”，这对物理课程的教学来说真是太准确了，导入新课是课堂教学的重要一环，在教学中导入的成功与否对整节课的学习效率影响很大，导入的方法方式很多，其中生动有趣的演示实验是新课导入的重要方法之一，下面列举几例。
1.1 腾空吸壁
许多玩具是根据物理原理设计生产的，能呈现物理现象和显现物理规律，其巧妙的设计使外观很精美、色彩很鲜艳，呈现的现象非常神奇，对学生很有吸引力，把玩具功能扩展为教学功能，使学生在好奇中学习物理知识，例如，用吸壁球创设摩擦力导入情境。
我拿出吸壁球时，许多学生被这个彩色球吸引住，因为这种球的表面非常特殊，由多种不同颜色的塑料小吸盘组成，我突然把它向身后的黑板抛去，它稳稳地吸在黑板上学生被出其不意的情景兴奋起来，这时我问学生，它贴在黑板上受几个力的作用?学生七嘴八舌，有一个学生立刻举起手来抢着说：受重力、大气压力和黑板对它的弹力三个力作用。
也有其他同学赞同这种回答，我没有直接评判他的说法，而是按他的说法画出吸壁球的受力示意图，反问道：它受这三个力能平衡吗?学生在这兴奋和“愤悱”的情境下产生了强烈的探究欲望，这时我趁势引入摩擦力这节教学内容，用激其情又引其疑的趣味教学情境导入新课，为教学目标的达成铺设阶梯。
1.2直线纸边托硬币
谁能将一枚硬币放在竖立的纸片(或纸币)的直线边上保持平衡状态?许多学生纷纷试验起来，小心翼翼地将硬币在直线纸边上寻找平衡位置，但没有一个能实现的，这对没有掌握其技巧的学生来说，确实是很难实现的，因为一张纸片的厚度不到0.1mm，要使硬币的重心线恰好落在这条直线纸边上，谈何容易?下面请同学们观察我是如何操作的，我随即拿出一张百元纸币和一枚壹元硬币，先将纸币成弧线形的横立在桌面上(为了使后面的学生也能看到，在讲台上放一只方凳子，在方凳上演示)，然后将硬币轻放在纸币的上边弧线处，再捏住纸币的两端，缓慢地将纸币拉直，当纸币被拉成一平直的竖立平面时，硬币在纸币的直线边上稳稳地卧着顿时，教室里暴发起热烈的掌声，巧妙的手法、出奇的情景激起了学生的极大兴趣，我再问学生：怎样解释这一现象呢?此时教室里又变得鸦雀无声，“要明白其中的道理，就要学习新的知识——摩擦力”，创设新奇、生动的情境，用超常的方法导入新课，使新课一开始就紧紧地抓住了学生的心，吸引了学生的注意力，激起了学生的求知欲望。
2 静摩擦力趣味教学情境的创设
静摩擦力的产生及它发挥的作用，学生对它的认识并不深刻，因为这个力比较隐蔽，其实，在我们的生活中静摩擦产生了巨大的作用，如人走路、车辆行驶、手握东西，绳子打结等等都离不开静摩擦力，毫不夸张地说：没有静摩擦力，我们就寸步难行，为了加深学生对静摩擦力的感性认识，我创设了多种静摩擦力趣味教学情境。
2.1 一纸“托千斤”
该演示器主要由母架和子架两部分组成，母架的中心是一段长约60 cnl的竖直圆管，把它叫做母管，子架的上方是圆板，圆板的正下方连有长约20 crn的细圆管(圆板与细圆管的中心轴线重合)，把它叫做子管，子管的下端是封闭的，子管的外径比母管的内径稍小，演示时，先把母架举起来，让学生看清楚母管内是空的，当将子架的子管穿进母管后，子架的圆板压在母管的管口上，然后抽出子架，用一张纸将母管的下端管口包裹起来，并用带子系紧，将母架底座放在水平地面上。把粗砂从母管的上管口灌入，当砂子至母管的上管口约10 cm处时，停止灌砂，砂子此时的重量由包裹的一张纸托着，再把子架的子管插进母管，由于母管内有砂子，子管只能部分进入母管内，缓慢用力向下压圆板，使母管内的砂子压实，现在把一个学生托扶到子架的圆板上，奇迹出现了：虽然子架上站着一个学生，但子架并没有下降，母管下端的裹纸也完好无损却似一纸托千斤!
学生和子架的重量真的是由一张纸托起来的吗?有的学生疑惑，有的学生恍然大悟，是母管内的粗砂被挤压时，与母管内壁产生的静摩擦力在暗中帮了大忙，为了充分展示砂子与母管产生的静摩擦力的威力，在子架的圆板上放一块长木板，叫两个学生站到木板上(注意缓慢、平衡地站上去)，子架仍然停留在原来的高度，母管下端的裹纸也安然无恙，当卸下木板，解开裹纸后，只有少量的砂子自动的掉下来，停留在母管内的砂子需用力敲击后才会掉下来，精彩、生动、明了、有趣的静摩擦力实验情境，给学生留下了深刻的印象，同时使学生明白一个道理，一粒砂子与管壁产生的静摩擦力是微不足道的，但大量砂子与管壁产生的静摩擦力就非常可观了，积羽沉舟啊！
2.2 光滑倒锥棒提重物
20世纪70年代起，我国著名物理教育家朱正元教授就当时中学的办学条件，提出了“坛坛罐罐当仪器，拼拼奏奏做实验”的教育思想，指导广大教师想方设法地把物理实验做起来，让学生动起来，朱教授为了演示静摩擦力现象，曾经设计这样一个实验：将吃饭的一根筷子竖立在一只杯子的中间，把弄湿的大米填满杯子并压实，然后提筷子，结果杯子、大米、筷子一起被提起来，这样的教学情境，我们至今仍记忆犹新，今天重温朱教授教育思想，就是要我们继承和发扬“勤俭做实验”和“善于创新实验”的优良传统，举这个实验的目的不是要我们仿效照搬这种实验，而是要善于创新和优化实验，随着科技的进步，大量新材料的涌现，我们的实验器材、实验方法、实验手段应该不断的创新和完善。
为了定性验证最大静摩擦力规律，我创设了 如下趣味教学情境：取一只废旧饮料瓶，把旧泡沫板撕成小块后，塞进饮料瓶用力挤紧，将一根光滑圆锥棒(实验室做摩擦起电的玻璃棒)倒插入瓶内(尖头朝下)，把一块砖头系在饮料瓶的瓶口处，提起玻璃棒时，饮料瓶和砖块一起被提起来，当系两块砖后，再提玻璃棒时，棒与瓶就脱离了，现在再向瓶内塞入更多的泡沫块，再将玻璃棒插入瓶中，此时棒跟泡沫之间的压力变大，然后提玻璃棒，就能将两块砖轻松的提起来，虽然玻璃棒很光滑，又是尖端朝下，但是它跟泡沫产生的摩擦力超出学生的想象，这个演示实验表明：在静摩擦因素一定时，最大静摩擦力跟压力成正比，创设这样的教学情境，不仅增加学生对抽象知识的感性认识，而且有助于培养学生的创新能力，因为本实验的器材都是废旧物品，无成本，经济、实用。
3 滑动摩擦力趣味教学情境的创设
创设有利于科学探究的趣味教学情境，是每个物理教师备课的一项重要工作，因为愉悦的学习环境有利于学生投入学习，能使学生在自然和谐的氛围中进行探究学习，教师要积极营造有利于学生好奇、感悟、反思的课堂氛围，让学生感到物理学科就是那样生动、有趣，激发学生强烈的学习欲望，从而提高物理教学的有效性。
下面就滑动摩擦力、最大静摩擦力跟压力成正比的知识列举几例趣味教学情境的创设：
3.1 反应“迟钝”的沙漏
加工一支直径约5cnn、长约40n的玻璃管，一端封闭，一端开口，另加工一只沙漏，它是一只形状像“8”字形的密闭容器，其内装有适量的细砂，使沙漏的平均密度略小于水，将玻璃管装满水，把沙漏放人管内，沙漏在水中漂浮现在用手压住玻璃管口(不让水流出)，将管子倒转过来，此时沙漏也被倒转过来并处在玻璃管的下端奇妙的是：沙漏并没有立即上浮，而是停在水底下约一分钟的时间才上升，为什么沙漏的上浮出现“迟钝”现象呢?
新奇的现象激发了学生的探究热情。许多同学提出了各自的分析原因，但都没有分析出这种现象的实质原因，这是由于沙漏的直径与玻璃管的内径相差不大，沙漏的倾斜难以被学生觉察，其实是摩擦力从中作梗，当沙漏倒转过来时，其内的沙子不是处在最低处，使沙漏“头重脚轻”，故身子发生倾斜，对玻璃管壁产生压力，沙漏要上浮，管壁对沙漏产生静摩擦力阻碍沙漏的上浮，由于沙漏中间部分比较细，沙子流到下部需要一定的时间，当沙子的大部分流到沙漏的下部时，沙漏又处于竖直状态，此时管壁与沙漏之间没有压力，故摩擦力也随之消失，沙漏受到向上的作用力大于下向的作用力，因此又上浮到玻璃管的上方，学生经过亲身体验，靠近观察，才真正找出沙漏“迟钝”的原因。
3.2 巧法抽出砖间纸
相互接触的物体没有压力，就不会出现摩擦力，如何使学生对该知识点有深刻的感性认识呢?我在教学中创设了这样的趣味情境：在上、下垒着的两块砖之间放一张纸(纸边露在砖外)，谁能完好无损地抽出这张纸呢?这一问，激起了学生的探究热情，许多学生跃跃欲试，力图取得成功，但上来试验的学生都以失败告终，学生困惑了，从他们的表情上可以看出，想要知道其操作要领的欲望异常的迫切，现在该是演示的最佳时候了，我左手托着一块砖，拿一张纸放在这块砖上面，再在这张纸上压上一块砖，然后把事先准备好的一块海绵放在讲台上，举起左手的砖块(位于海绵的上方)，右手捏住露在砖块外的纸角，突然释放砖块，随即右手迅速抽纸，结果这张纸被完好无损地抽出，别开生面的一幕赢得了热烈的掌声，砖块的表面不仅很粗糙，而且很坚硬，为什么释放砖块后，再抽砖间的纸，抽出的纸不破损呢?这是因为砖块被释放后，作自由落体运动，砖块处于完全失重状态，虽然砖块表面很粗糙，但它们之间不存在压力，因此，纸在抽出的过程中，与砖块之间没有摩擦力，所以抽出的纸当然是完好无缺的了。
4 滚动摩擦力趣味教学情境的创设
滚动摩擦力远小于滑动摩擦力，这对于学生来说是不难接受的，因为他们对这个知识点多少有一些直接的或间接的感性认识，但是，无论是教材中列举的演示实验，还是教师创设的有关滚动摩擦力远小于滑动摩擦力的实验，都有共同的缺陷：可比性差、严密性差、可见性差，比如讲，列举此实验的例子最多的是：将一铁块放在水平桌面上，用弹簧测力计水平拉它做匀速运动，弹簧测力计的读数就是滑动摩擦力的大小，然后在水平桌面上放几支圆柱形铅笔，把铁块放在铅笔上，再用弹簧测力计水平拉它做匀速运动，弹簧测力计此时的读数就是滚动摩擦力的大小，这两个读数前者明显大于后者，实验表明，滚动摩擦力远小于滑动摩擦力，其实，用这样的演示实验验证滚动摩擦力远小于滑动摩擦力，有些牵强附会了，①可比性差，因为前者是铁块与水平桌面间的滑动现象，而后者是铅笔在水平桌面上的滚动现象，虽然压力近似相同，但滑动和滚动的对象不同。②严密性差，匀速运动都是目测的，究竟是匀速运动还是变速运动，无法确定，③可见性差，因为弹簧测力计的读数并不直观，全班的学生并不能都看到，下面我介绍几个可比性比较强的实例。
4.1 铅笔的滚动与滑动现象
取两支相同的圆柱形铅笔，把制图板一端垫高构成斜面，调节斜面的倾斜角度，使一支铅笔顺着斜坡的方向放置时，铅笔能缓慢地滑下，然后将这两支铅笔都放在斜面上，一支顺着斜坡方向，另一支铅笔横着水平放置(两支铅笔的质心等高)，同时释放这两支铅笔，实验表明：顺着斜坡方向的铅笔沿斜面向下滑动比较慢，而横放着的铅笔沿斜面向下滑动越来越快，最先到达斜面的底端，这充分说明：对于相同压力和相同接触表面的情况下，滚动摩擦力小于滑动摩擦力，实验方便，明了、有趣，使学生心服口服，科学、严密、巧妙的创设教学情境，对培养学生的创新思维和求实探究学习有潜移默化的功效。
4.2 自行车的滚动和滑动现象
再介绍一种比较滚动摩擦力与滑动摩擦力大小的趣味教学情境的实例：挑选一辆前后刹车功能都很好的自行车，叫一位学生推自行车，这位学生非常轻松地将自行车推走，这是典型的滚动现象，现在将自行车龙头上的两刹车手把跟车龙头手把用绳子紧系在一起(车盘无法转动)，再叫这位学生推该辆自行车，结果用了很大的力气才使自行车稍微滑动，这是明显的滑动现象，前后两种运动是同一物体在同一表面发生的滚动现象和滑动现象，真实、生动、有趣的情境让学生切身地感受到滚动摩擦力远小于滑动摩擦力。
以上是我创设趣味教学情境在一个知识点方面的其中一部分，受篇幅的限制，更多的不再一的详述了，需要说明的：创设的这些趣味教学情境并不是要在一节课里或在这个知识点上都用上，而应该根据教学的实际情况、学生的心理特征、所学的专业等因素恰当的选择，但对于教师来说，应当开发和积累丰富的课程资源，要善于利用多种方式，创设丰富的、新颖的、有趣的、针对性强的教学情境，灵活地选用，努力营造有利于学生好奇、感悟、反思的课堂氛围，力争以趣引路，以情导航，为教学目标的达成奠定基础。
