【摘要】科學思維和科學探究是核心素養(yǎng)的重要組成部分，在課堂中要發(fā)展學生的科學思維，培養(yǎng)學生科學探究能力.本節(jié)課讓學生在觀察和參與中提出問題，解決問題，發(fā)展學生的質疑創(chuàng)新能力，促使學生深度理解概念.在滑動摩擦力大小教學中，采用引導的方法，從質疑—猜想—設計實驗—實驗原理的論證—實驗操作—實驗數據的處理—得出結論，一步步引導學生進行正確的科學研究，在探究中發(fā)展、提升學生的模型構建、科學推理、科學論證、質疑創(chuàng)新的能力.

【關鍵詞】核心素養(yǎng)：滑動摩擦力：高中物理

1 教材分析

本節(jié)選擇人教版必修一第三章第二節(jié).本節(jié)放在重力與彈力后，旨在讓學生由簡單到復雜地認識力學的三個基本性質力，同時這個順序也是受力分析的基本順序.研究清楚摩擦力的特性，對進行受力分析、動態(tài)平衡的分析都至關重要.另外，本節(jié)課是重力和彈力的延伸，又為后續(xù)學習受力分析及牛頓運動定律打好基礎，具有承前啟后的作用.

這一節(jié)教材通過實驗探究了滑動摩擦力和靜摩擦力的特征，并介紹了生活中幾種常見接觸面的動摩擦因數，讓學生經歷科學探究的過程，體會科學探究的精神，同時與生活實際相聯系，體現了物理的實用性，拓寬學生視野，培養(yǎng)學生應用知識解決實際問題的能力.

2 學情分析

學生已經學習過重力、彈力，對認識力的方法有了一定的把握，對摩擦力也進行過定性分析，還具備初步的實驗技能和實驗探究能力，這都為這節(jié)的學習奠定了基礎.

2.1 知識目標

（1）知道滑動摩擦力概念及產生的條件，會判斷滑動摩擦力的方向；

（2）會用公式F=μFN計算滑動摩擦力的大小.

2.2 核心素養(yǎng)目標

（1）物理觀念：結合初中學習的滑動摩擦力的概念，再通過觀察現象和解決疑惑，更深度地理解滑動摩擦力的概念和產生條件，學會判斷滑動摩擦力的方向.

（2）科學思維：通過科學探究滑動摩擦力的大小，培養(yǎng)提升學生模型構建、科學推理、質疑創(chuàng)新、科學論證的能力.

（3）科學探究：通過實驗探究滑動摩擦力的大小，提升學生動手探究和團隊合作的能力.

（4）科學態(tài)度與責任： 通過實驗的探究和實際應用，激發(fā)學生學習物理知識的興趣和熱情，滲透物理研究中的科學態(tài)度和科學方法，培養(yǎng)學生運用知識解決實際問題的能力.

3 教學重點

（1）滑動摩擦力方向的理解；

（2）滑動摩擦力大小計算公式的得出.

4 教學難點

通過實驗探究滑動摩擦力的大小.

5 教學過程

導入：初中學生們已經學過滑動摩擦力，初中是如何定義滑動摩擦力的呢？

5.1 環(huán)節(jié)1 探究滑動摩擦力的產生條件

教師手里拿了一個長的卷子和木塊，把卷子平鋪在桌面上，把木塊放在卷子的中間，準備拉動卷子，讓學生猜一下木塊會怎樣運動.

有的學生會回答木塊隨卷子向前運動，有的學生會回答木塊停在原地，有的學生會回答木塊會向后運動，還有的學生會回答木塊會因為卷子運動的快慢，發(fā)生的運動方向不同.

師 要研究物體的運動，首先要有參考系，為了更好地看出木塊運動的方向，我們放置一個靜止的物體作為參照物.

學生以較快的速度拉卷子，以較慢的速度拉卷子或隨意拉卷子.

學生觀察并總結看到的實驗現象，不管快或慢，木塊都或多或少地發(fā)生了向前的運動，即與卷子方向相同的運動.

設計意圖 引起學生的探索興趣.

師 那木塊為什么會向前運動呢？木塊和誰之間產生了摩擦力？是和桌子還是和試卷？

有的學生會回答“試卷”，有的學生會回答“桌子”.

師 和桌子接觸了嗎？ 沒有

設計意圖 提出問題，引導學生思考問題，在剖析問題的，解決問題過程中，達到讓學生深度思考的目的.由木塊、卷子、桌面三者之間是否存在摩擦力的探究，引出滑動摩擦力的產生條件.

師 看來滑動摩擦力的產生是需要條件的，滑動摩擦力的產生條件是：

圖1

（1）直接接觸；（2）相互擠壓；（3）相對運動；（4）接觸面粗糙.

設計意圖 教師給出物體表面的放大圖（見圖1），使學生深度理解只有直接接觸，擠壓，表面的凹凸才能相互摻合，在相對運動時才能阻礙相對運動，使學生深度理解滑動摩擦力的產生條件.

師 所以，是木塊和卷子之間產生了滑動摩擦力.

5.2 環(huán)節(jié)2 探究滑動摩擦力的方向

師 滑動摩擦力的方向如何呢？猜想木塊的滑動摩擦力向后，那么木塊為什么又能向前運動呢？

由反證法可得出木塊向前運動是滑動摩擦力的“功勞”.木塊所受的滑動摩擦力是向前的！與木塊的運動方向相同！再來觀察毛刷在手上的運動，結合展示臺，進行放大.當毛刷在教師手上向前滑動時，可以看到毛刷的毛向后，毛刷所受的滑動摩擦力是向后的！與毛刷的運動方向相反！

設計意圖 看到滑動摩擦力所產生的效果，判斷滑動摩擦力的方向，把抽象的滑動摩擦力的方向具體化，使學生能觀察到.培養(yǎng)學生的科學思維能力.

在表1中整理觀察的現象.

師 滑動摩擦力的方向為與相對運動方向相反，相對于誰呢？與誰產生滑動摩擦力就相對于誰.

設計意圖 交流討論滑動摩擦力的方向與運動方向的區(qū)別與聯系，培養(yǎng)學生的科學推理能力.

師 那么滑動摩擦力的大小與什么因素有關呢？

5.3 環(huán)節(jié)3 探究滑動摩擦力的大小

師 你們能猜一猜滑動摩擦力的大小與哪些因素有關嗎？

學生會回答壓力的大小、接觸面的粗糙程度、接觸面的大小等.

師 測量所需要的器材有哪些？

師 根據猜想，我們給的器材有桌面、毛巾、測力計、木塊兒、重物.讓六個學生為一組進行實驗，把實驗數據填入表2中（以圖1為例）.

師 我們采取的方法是什么？

生 控制變量法.

師 即驗證摩擦力和壓力的關系時，不改變接觸面.驗證摩擦力與接觸面的關系時，不改變壓力.

教師指導學生進行實驗，并讓學生在表格中填寫自己測量的數據.實驗完成后，用視頻展臺展示學生測量的數據.

師 教同學們如何來處理數據.從表格中我們可以看到，摩擦力會隨著壓力的增大而增大，會隨著接觸面的粗糙程度而增大，這是定性的表示，如何定量地找出摩擦力和壓力之間的關系呢？

我們用圖像的方式來表示找出它們的關系.橫軸表示壓力FN，縱軸表示摩擦力Ff，根據實驗數據來做出標度，用描點法進行描點.描點時注意數據必須在三組以上，這樣才能更準確地畫出圖像.

因為兩點就決定一條直線，所以只做兩組數據，不能得出圖像.接觸面是桌面，我們描點畫出來圖像是一條傾斜的直線，表示摩擦力和壓力成正比.我們再來看毛巾面，用同樣的作圖描點，我們可以看到，毛巾面上摩擦力和壓力也成正比.總結：摩擦力與壓力成正比，即Ff=kFN.

設計意圖 探究滑動摩擦力的大小，經歷探究過程，提出問題，進行猜想，設計實驗，進行實驗，對實驗數據進行處理，最后得到實驗結論，培養(yǎng)學生科學探究的能力.

師 那么比例系數k是什么呢？與什么有關？我們來看一下同學們所得出的數據，來看這個表格里的桌面的有關數據，用每一組的摩擦力除以壓力，我們發(fā)現在桌面上得到的五組數據中，摩擦力除以壓力的值，在誤差允許的范圍內是一個定值，結合圖像，知道這就是比例系數.

在對毛巾面上的摩擦力除以壓力的值進行研究發(fā)現，在毛巾面上，摩擦力除以壓力的值，在誤差允許范圍內也相等，這個比值也就是圖像的斜率.

通過比較桌面和毛巾面上比例系數，發(fā)現桌面和毛巾面上的比例系數不同，說明這個比例系數與接觸面有關.

設計意圖 根據桌面和毛巾面的實驗數據，通過摩擦力與壓力的比值，發(fā)現：桌面上比值都相同，毛巾面上的都相等，讓學生體會認識到摩擦力比壓力的比值與接觸面有關，從而定義出比例系數這個概念.

師 我們把這個因接觸面的性質不同而引起的不同的這個比例系數叫動摩擦因數（μ）.

動摩擦因素與材料及材料之間的粗糙程度有關，與摩擦力和壓力無關，但是在數值上，它等于摩擦力與壓力的比值.最后總結出滑動摩擦力的大小跟壓力成正比，得出的公式是 Ff=μFN，μ就是動摩擦因數，FN是正壓力.

可以看課本上給的各個材料中間的動摩擦因數，那么動摩擦因數是不是都小于1呢？學生們可能都會回答小于1，因為我們看到的書上的數值小于1，也有些學生不能確定.教師出示PPT中的信息，展示橡皮與金屬間的摩擦因數可以大于1，銦與銦以及金屬在特定環(huán)境中，動摩擦因數大于1，所以動摩擦因數不一定小于1，而只是我們身邊的大部分物體間的動摩擦因數小于1.

設計意圖 拓展知識寬度，達到讓學生的思維不受限制，大膽猜想，擴大課外閱讀范圍的目的.

6 小結

這節(jié)課我們學習了滑動摩擦力的概念、產生條件、方向以及大小.本節(jié)課有兩個亮點：（1）引入時的亮點.引入時，展示卷子拉木塊現象，讓學生產生了極大的興趣，同時引起了學生們濃厚的探索欲望.（2）滑動摩擦力大小的得出.讓學生分組進行實驗，得出滑動摩擦力與正壓力，以及摩擦因數的定量關系，通過實驗探究，提升了學生的科學思維能力，鍛煉了學生的合作交流能力.

參考文獻：

［1］胡小龍，何盼盼，王平安.基于“支架式教學模式”的教學設計——以“滑動摩擦力”為例［J］.廣西物理，2023（02）：155-157.

［2］方偉巖.讓實驗回歸高中物理課堂［J］.中學教學參考，2019（26）：53-54.

［3］王向宏.優(yōu)化高中物理實驗，打造高效物理課堂［J］.高考，2019（28）：157.

［4］謝美蓮.趣味導入，讓高中物理課堂“活”起來［J］.課程教育研究，2018（44）：152-153.

［5］劉濤.聚焦物理學科核心素養(yǎng)——探析高中物理教學設計策略［J］.高考，2021（25）：135-136.