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遵循认识规律 优化教学过程
--谈《摩擦力》教学设计
阎长春 邳州市第三中学 221300
关 键 词： 摩擦力 教学设计 认识规律 思维 能力
主要观点： 从认识规律出发，优化教学过程，充分利用实验积累感性认识材料，形成物理概念和推导规律，培养学生逻辑思维能力和运用综合知识解决实际问题的能力。
认识的过程，是由感性认识到理性认识的过程。物理教学中要遵循认识规律，优化教学过程，教师要想方设法，创造感性认识材料，学生在各种感觉表象的基础上，分析、比较、归纳、综合，形成抽象概念和规律，寻求事物各种属性的内在联系，探索事物的本质。进而将抽象概念形象化，从物理走向社会，加深对概念和规律的理解，培养学生逻辑思维能力。下面我就“摩擦力”一节谈谈课堂设计。
“摩擦力”是苏科版八年级第二章第三节。摩擦在日常生活生产中是很普遍的现象，但摩擦概念仍然是很抽象的，为了回避这一教学难点，教材将教学重心放在“探究改变摩擦力大小的方法”上，试图从实验探究中让学生认识摩擦力、发现影响摩擦力的因素、感悟什么是摩擦。然而本节内容是在“二力平衡” 教学之前，教材只得利用“信息快递”给出“测定滑动摩擦力的方法”， 忽略了概念的形成和理论推导，不利于学生思维的发展和培养，增加了教学难度。
我在教学中，从学生认识规律出发，以思维发展趋势为原则，以掌握系统知识为目的，精心设计教学过程中的每一个环节。先讲授“二力平衡”和“力的作用效果”，学生有了一定的知识作基础，在教师的引导下由浅入深进行实验探究，先形成摩擦概念，再重点探究“测定滑动摩擦力”，在此基础上突破难点“影响摩擦力大小的因素”。
一、创设情境，引入新课 激发学生求知欲
爱因斯坦说过“兴趣是最好的老师”良好的学习兴趣是求知欲的源泉，是思维的动力。教师巧妙运用实验，激发学生求知欲和探索问题、解决问题的强烈愿望。
提出问题：让学生不用别的工具、物品，只用物理课本把数学课本提起来。
学生活动：将两本书一页一页交叉地叠在一起，轻易就把数学书提起来了。并用力向两边拉也很难拉开（图1）。
二、创造感知材料 形成摩擦概念 培养学生想象能力
心理学知识表明：感知是思维活动的直接基础，是人们认识事物的开始，是一切知识的来源，没有正确的感知，就不可能认识事物的本质属性。
1.认识静摩擦现象：
[学生实验]按照教材第49页图8-22让学生用力拉木块并使木块保持静止不动，手有被阻碍的感觉。说明木块与桌面之间存在着阻碍木块运动的力，这个力就是由于摩擦而产生的，这种摩擦就叫做静摩擦，这个力就叫做静摩擦力。引导学生想象，尽管木块没有向右运动，但它总有向右运动的趋势，静摩擦阻碍木块向右运动趋势。
让学生想象人站在斜坡上不下滑（配图），鞋底与斜坡之间产生阻碍人向下运动趋势的静摩擦，加深对静摩擦概念的理解。
2.认识滑动摩擦：
在图8-22的实验中，增大拉力使木块在桌面上滑动，手仍感觉有阻碍作用，想象滑动摩擦阻碍木块运动形成抽象概念滑动摩擦和滑动摩擦力。用粉笔在黑板上写字深化滑动摩擦概念，被阻碍的部分粉笔留在黑板上，强化滑动摩擦对运动物体有阻碍作用。
3.认识滚动摩擦：
足球在草地上滚动，慢慢地停了下来（配图）。让学生想象足球停下来的原因形成滚动摩擦概念，归纳圆形物体在平面上滚动，演绎圆珠笔在纸上写字就属于滚动摩擦。
如果圆柱体在圆筒里转动又属于哪一种摩擦了？师生共同探究滚动摩擦和滑动摩擦的特征。
4.区别滑动摩擦与滚动摩擦
学生观察事物往往都是靠直觉去感受的，缺乏理性的思考。物理实验是为学生提供感性认知的材料，进行“去粗取精、去伪存真”的思维加工，使学生思维从表象到本质，从感性认识到理性认识。
⑴实验探究滚动摩擦的特征
[演示实验]在黑板上画一条直线，用泡沫塑料制成圆轮模拟自行车轮转动，圆轮的外边缘某处固定一个沾水的小棉花球，让圆轮沿直线滚动，在直线上留下一个个等距离的点，想象圆轮每转动一周在直线上留下一个点，滚动摩擦特征：某点的痕迹是等距离分布的点（图2）。
[学生实验]学生在新透明胶带圆环边缘的胶带上打一个孔，里面塞满餐巾纸，少沾点墨水与教师同步实验。
⑵实验探究滑动摩擦的特征
[演示实验]将上面的圆轮的棉花球贴着黑板沿直线滑动（不滚动），黑板上留下一条直线，滑动摩擦某点的痕迹是一条直线（图3）。学生用透明胶带圆圈与教师同步实验。
那么，圆柱形物体在圆筒形内转动又属于那种摩擦呢？
⑶实验探究圆柱形物体在圆筒内转动摩擦
[演示实验] 取一只玻璃杯子平放着，在杯子的内侧中部下方放一个沾红水的棉花球，将另一只杯子套进去使棉花球受到挤压且能移动（图4），使外边的玻璃杯子不动，棉花球会随着里面玻璃杯转动留下一条线。想象棉花球运动情况得出圆柱体在圆筒内转动产生的摩擦属于滑动摩擦。
[学生实验]将一只手的拇指弯曲在手心里，用四指去握另一只手的手腕，旋转一周，弯曲在手心里的拇指指甲会在另一只手腕上留下一条痕（注意别让指甲伤了皮肤），能感觉到拇指甲连续划过一条线。
让学生想象笔杆在笔帽里转动；铅笔刨子刨铅笔；木螺丝旋进木头里；滑轮的轴和轮子之间摩擦等滑动摩擦现象。
是不是所有的圆柱体在圆形内转动都属于滑动摩擦呢？
[学生实验]拆开演示滚柱轴承模型，让一个圆柱形滚柱在轴承里槽内滚动，按照研究滚动摩擦的方法，寻找滚柱上某一点在槽内留下的痕迹是等距离的点，想象轴承内槽相当于坦克的履带，滚柱是在平面上滚动，属于滚动摩擦。
三、积累感知材料 探究摩擦力 培养学生分析、归纳综合能力
1.探究产生摩擦力的条件
运用实验积累感知材料进行逻辑思维加工，认识事物的各种属性的内在联系，顺利从形象思维向抽象思维过度。
⑴让学生通过橡皮擦擦字，分析物体之间产生摩擦力必须具备三个条件: ①物体间相互接触、挤压 ；②接触面粗糙 ；③物体间有相对运动趋势或相对运动。
2. 探究摩擦力的方向与作用效果
苏霍姆林斯基在《给教师的建议》一书中指出，有许多聪明的、天赋很好的儿童和少年，只有当他们的手指和手指尖接触到创造性劳动的时候，他们对知识的兴趣才能觉醒。
[演示实验]用毛刷在墙上向某一方向有运动的趋势，示意物体静止时摩擦力的方向与运动趋势方向相反，静摩擦力总是阻碍物体的运动趋势。将两把毛刷刷毛相对稍微拉动，两把刷毛相对弯曲的方向相反，说明相互作用的两个摩擦力的方向是相反的。再使毛刷滑动得出滑动摩擦力的方向与物体运动方向相反，滑动摩擦力总是阻碍物体运动的。
[学生实验]用手摩擦脸（搓脸）稍用点力，触觉感知摩擦力的方向与运动方向相反；还可以将手指在桌面上滑动（注意桌面，别刺破手），感觉滑动摩擦力的方向与运动方向的关系。
3. 实验探究摩擦力的大小
学生在实验探究中获得直接经验，积累丰富的感知材料，能顺利形成概念和推导规律。
⑴实验探究静摩擦力的大小 [学生实验]在木块M与细绳子之间接一个橡皮筋（图5），逐渐增加桶中沙子的质量，橡皮筋逐渐伸长，木块M受到的拉力F逐渐增大，由于木块M处于静止状态，故静摩擦力f静总与拉力F平衡，即f静 = F因此，静摩擦力的大小也随着拉力增大而增大。当沙子的质量增加到一定程度后，发现木块M突然相对水平面运动起来，橡皮筋突然变短，摩擦力变小，木块M与桌面间的静摩擦力不复存在，接踵而至的是滑动摩擦力阻碍木块M的运动。由上面的分析可知：①静摩擦力存在最大值，称为最大静摩擦力fm，它等于使物体刚要运动所需要的最小拉力。②静摩擦力的大小不是一个定值，静摩擦力随实际情况而变，大小在零和最大静摩擦力fm之间,即0 < f静 < fm。其数值可由外力确定。③滑动摩擦力小于最大静摩擦力即f滑 < fm。 ⑵实验探究滑动摩擦力测定方法
[学生分组实验]选择较光滑的桌面在被研究木块A的下面放一块长木板B，把弹簧测力计固定起来，为了防止弹簧测力计由于自重下垂导致其拉杆与外壳之间存在摩擦力而产生误差的现象，在弹簧测力计的下方垫一块木块C，并把弹簧测力计固定在木块C上（图6）或使刻度面朝上。
实验时水平拉动长木板B，这时弹簧测力计的读数就等于木块A的摩擦力。该实验在操作时木板B的运动不要求匀速，但开始时要缓慢一些，木块A与木板B之间从相对静止到相对滑动的过程中，弹簧测力计的指针会晃动，请学生说明这个实验现象。用毛巾铺在木板上面，重复上述实验步骤；保持木块A与接触面的情况不变，在木块A上面放一重物再做一次；将木块A侧放再做一次，对比面积；也还可以让木板运动快一些，对比快慢。列表将测得的数据填入表中，分析、对比实验结果。
四、提炼感知材料 探究影响摩擦因素 培养学生抽象思维能力
认识的过程是一个“由此及彼、由表及里”的逻辑思维过程。学生分析事物往往只看表面现象，而缺乏对本质的认识，教师要有计划的引导学生，去其糟粕，留取精华，一步一步，一层一层地揭示事物的本质规律。
由实验可知摩擦大小跟摩擦面的面积大小及运动快慢都没有关系。摩擦大小跟压力的大小和摩擦面的粗糙程度有关系。此外，摩擦大小还跟摩擦种类和摩擦面的材料及物质的状态等有关系。
1.比较几种摩擦的大小
[演示实验]用演示弹簧测力计在桌面上拉实验金属小车，与将小车翻放在桌面上拉对比。
[学生实验]把书摞起来在桌面上用手推，与在摞书底部放几支圆铅笔推的感觉加以对比。
[学生实验]将圆铅笔横放在斜面上（图7-a）与竖放在斜面上（图7-b）对比。横放在斜面上的圆铅笔滚落下来，竖放的圆铅笔静止在斜面上。滚动摩擦小于滑动摩擦；滚动摩擦小于静摩擦；滑动摩擦小于最大静摩擦。
2.比较不同材料的摩擦大小
[学生实验]用两段棉线按（图8-a）方式系好并用力向两端拉，棉线结拉不开（图8-b）。再用两段尼龙打结，并用力向两端拉，尼龙结被拉开（图8-c）。摩擦大小跟摩擦面的材料有关系。
3.比较几种状态的摩擦大小 图8
[学生实验]用演示弹簧测力计拉木块在水平桌面上匀速运动与在桌面上撒一些水拉及将木块放在水中拉对比。归纳摩擦大小跟摩擦面的物质状态有关，液体摩擦比固体的摩擦小，推理气体摩擦更小。
著名数学家华罗庚说过“人之可贵在于能有创造性的思维”。 学生从实验探究过程中发现了他们还没有认识到的世界，从而拓宽了他们的知识面，培养学生创新精神和创新能力。介绍气垫船、磁悬浮列车、水翼船、气垫轴承等。
物理学上规定，若说物体表面“光滑”，就是没有摩擦，这种方法叫做“理想化”，“理想化”是研究物理的一种方法。
五、运用物理知识 服务社会 培养学生解决实际问题能力
“从生活走向物理，从物理学走向社会”，是新课程提出的一个基本理念。将学生认识到的物理知识及科学研究方法与社会实践及其应用结合起来，体会到物理在生活与生产中的实际应用。这不仅可以增加学生学习物理的乐趣，而且还将培养学生良好的思维习惯和科学探究的能力。
①增大压力增大摩擦增大摩擦。如：自行车刹车手要用力握住把手，增大刹车橡皮与车轮之间的压力，从而增大摩擦。
②把摩擦面弄得粗糙一些增大摩擦。如：人的手上长有许多的花纹，手拿物体时花纹能增大手与物体之间的摩擦，若手的表面干燥而被磨平了，用水湿润后花纹重又出现，所以，老师清点试卷时，经常是手指沾水。
③变滚动摩擦为滑动摩擦。如：搬运工人拉重平板车下坡，不是放开跑下去，往往都是将车把掀起来，让平板车后拖拖地，并且还用肩膀将车把向上扛，使车轮似不着地，增大后拖对地面的压力，变滚动摩擦为滑动摩擦。有时候后拖上还站着人，使滑动摩擦力更大，速度更小，更安全（如图9）。
④变滚动摩擦为静摩擦。如：汽车在爬坡时突然发动机熄火，汽车会向下运动，为了不让它退后去，在后轮下面放上一块石头阻止汽车（如图10）。
⑤改变摩擦面的材料。如：修车师傅换自行车气皮芯，时常把气皮芯在水里湿一下后再安装。
六、知识拓展 科学渗透 培养学生运用多学科知识和方法解决问题的能力
“改变学科本位的观念”，“注意学科渗透”是《物理课程标准》明确提出的课程基本理念，教师应“注重学科之间的渗透、人文精神与自然科学的交融，以使学生获得对自然界更加本质的认识，逐步树立科学的世界观”。
1.植物向水的一面根多而粗，增大树根与土壤的压力而增大摩擦。
2. 体操运动员上杠前在手上涂镁粉，增大手与杠之间的摩擦。
3. 医生做手术前在手上涂一些滑石粉后再带上乳胶手套。
4.“从市场上买来活的乌鱼，活窜乱蹦，拿不住，你给想想办法，怎样才能拿住它。”学生首先考虑用力捏，增大压力增大摩擦。还可以考虑撒一些沙子、煤渣、沙土等，一方面改变摩擦面的粗糙程度；另一方面沙土可以渗透掉乌鱼表面的粘液，改变摩擦面的材料。
5.蚯蚓的体外长有刚毛，前进时坚硬的刚毛增大与土壤之间的摩擦，容易前进。体表还分泌一些粘液，减小前进过程中皮肤与土壤之间的摩擦，真可谓独居造心。
要达到优化课堂教学，教师必须具备丰富的科学知识和吃苦耐劳精神，认真钻研教材，了解每一个学生，精心设计教学中的每一个环节，遵循认识规律，注重学生思维发展，培养学生能力。
建议：
⑴再版教材要考虑学生思维的发展和培养
⑵注意知识的系统性、相关性
参考文献：
1.陈信余 . 摩擦力的实验探究教学 . 教学月刊（中学版） 2005年05期
2.周誉蔼 . 物理. 普通高中课程标准实验教科书 . 2007年6月
3.苏月英 . 初中物理教学研究 . 1998年10月 第76页
4.钟鹏明 . 初中物理课堂教学技艺 . 1996年8月 第221页
5.刘炳升 . 配苏科版 物理教学参考资料 . 2005年12月
6.韩进之 . 心理学大纲 . 辽宁科学技术出版社 . 1987年2月

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