周亞云　曲艷平

(江蘇省奔牛高級中學，江蘇　常州　213131)

在體驗和創(chuàng)新中幸福地學習物理
——以研究性學習《生活中的摩擦力》為例

周亞云曲艷平

(江蘇省奔牛高級中學，江蘇常州213131)

摘要：物理學以實驗為基礎，開展研究性學習具有得天獨厚的“先天優(yōu)越性”.它可以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和綜合實踐能力，也有助于學生體會團隊合作的重要性.

關鍵詞：高中物理；摩擦力；研究性學習

物理源于生活，它本該是一門充滿生活氣息且令人感興趣的學科，可是有些學生卻很害怕學習物理，覺得“物理太難了，我無法理解”.作為物理老師，需要充分挖掘物理的趣味性、生活性，充分調(diào)動學生的積極性，讓學生能夠“愛上”物理，覺得學習物理的過程是幸福的，充滿樂趣的.基于這個出發(fā)點，我們學校開展了物理研究性學習的課程，下面筆者以《生活中的摩擦力》為例，與同仁分享學生的研究過程與成果.

1研究背景

摩擦力在生活中無處不在，它是高中物理的一個難點，學生難以掌握影響摩擦力大小的因素以及摩擦力的方向.于是，我們動員學生課后分組搜集生活中摩擦力的例子，以“生活中的摩擦力”為課題進行研究性學習，讓學生通過生活例子形象地感受摩擦力，這樣不僅能使學生更深刻理解摩擦力，還能調(diào)動學生學習物理的積極性，物理教學會取得更好的效果.

2研究計劃

研究性學習的階段學生活動及要求教師活動時間第一階段 初步認識研究性學習,理解研究性學習的方法 了解研究性學習. 知道活動的目的、要求、操作的步驟. 利用演示文稿PPT介紹本次研究性學習的步驟與方法.1課時第二階段課題準備提出和選擇課題(1)討論要研究摩擦力應該從哪些方面展開調(diào)查.(2)從學生最感興趣的方面確定研究主題. 解釋課題,與學生一起討論.成立課題組 學生根據(jù)自己的情況自由分組,明確各人的工作,選出小組長. 根據(jù)學生的分組情況作出適當?shù)恼{(diào)整.形成小組實施方案(1)小組長根據(jù)各人的興趣特長給各人布置任務.(2)小組成員根據(jù)工作內(nèi)容收集資料(1)制訂合作學習規(guī)則提供給學生.(2)組織、指導學生的小組討論、小組成員分工.必要時給予幫助.2課時第三階段課題實施 由小組長根據(jù)分工制定研究計劃,開展對摩擦力的實際研究、制作、調(diào)查等. 及時給學生解疑和幫助.4課時第四階段評價交流 在研究過程中與學生談話,了解學生在研究性學習過程中的態(tài)度、體驗、實踐能力、判斷學生的研究精神與態(tài)度,建立活動記錄表.1課時

3研究過程及成果

3.1自行車中的摩擦力

圖1

問題1：自行車的前、后輪哪個是主動輪？哪個是從動輪？

實驗：如圖1所示，一位學生把后輪抬起，另一位學生騎自行車不能前進.

結(jié)論：前輪不動，說明后輪是主動輪.

問題2：自行車行駛過程中前、后輪所受的摩擦力的方向如何？

實驗：(1) 研究后輪：如圖2所示，把自行車放進沙槽，用人手轉(zhuǎn)動自行車踏板使后輪轉(zhuǎn)動，帶起沙礫，觀察沙礫飛起的方向.

(2) 研究前輪：如圖3所示，把自行車前輪和毛刷相連，推自行車向前，觀察毛刷上刷毛彎曲的方向.

結(jié)論：后輪受到的摩擦力方向向前，充當動力；前輪受到的摩擦力方向向后，充當阻力.

問題3：自行車剎車時急剎法和點剎法哪種方式好？

實驗：用具為自行車一輛，秒表，卷尺.

方法：在一條長六十米的跑道上騎自行車，到達五十米處分別用急剎法和點剎法剎車，使自行車停止運動，觀察剎車后的距離與地面上的情況.急剎法、點剎法實驗數(shù)據(jù)分別如表1、2，實驗結(jié)論如表3.

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表1

表2

表3

學生從研究中提出了以下建議：(1) 急剎會對騎自行車的人造成危險，同時也會減少車身和車胎的壽命.

(2) 用點剎法剎車能使生命得到保障，也減少對車身和車胎的損害.

教師在學生研究的基礎上補充了現(xiàn)在非常流行的山地自行車采用的碟剎法(如圖4)，碟剎是靠碟剎卡鉗夾住固定在花鼓上的鋼制盤片來制動的.優(yōu)點：盤片的半徑比車輪的半徑小得多，因此碟剎的制動力臂要小得多，理論上更加不容易抱死.

圖4

3.2汽車中的摩擦力

問題4：在后驅(qū)車行駛過程中前、后輪摩擦力的方向如何？

實驗方案1：把遙控小汽車后輪放進沙槽，后輪轉(zhuǎn)動帶起沙礫，觀察沙礫飛起的方向(如圖5).

實驗結(jié)論：現(xiàn)象不明顯.

實驗方案2：把汽車的后車輪放進水槽里，觀察水花濺起的方向，判斷摩擦力的方向(如圖6).

實驗結(jié)論：只觀察到了水泡，現(xiàn)象還是不明顯.

實驗結(jié)論：后驅(qū)車前輪受到的摩擦力向后，后輪受到的摩擦力向前.

問題5：為什么汽車要裝ABS？

學生通過上網(wǎng)查閱資料，得出結(jié)論：ABS是英文Antilock Braking System的縮寫，意思是防抱死制動系統(tǒng).它的主要作用是防止在制動過程中車輪抱死，從而保證駕駛員在制動時能控制汽車方向，此時車輪受最大靜摩擦力，還能減小制動距離(如圖9).

圖9

3.3拔河中的摩擦

學生首先對拔河的雙方進行受力分析，發(fā)現(xiàn)與人受到的最大靜摩擦力的大小有關，于是想通過實驗來證明(如圖10).

圖10

實驗情景1：兩組男隊員體重、所穿鞋子都相同.

實驗結(jié)論：不相上下.

實驗情景2：兩組男隊員體重相同、所穿鞋子不同.

實驗結(jié)論：穿著防滑效果好的鞋子的隊員獲勝.

實驗情景3：兩組隊員所穿鞋子相同，但一組是男生，另一組是女生.

實驗結(jié)論：男生獲勝.

學生總結(jié)：拔河比賽的勝負的確與最大靜摩擦力有關.

4學以致用

學生還利用身邊的一些物品做了一些與摩擦力有關的小制作：(1) 會行走的柯南：交替扯動細繩，柯南就會移動(如圖11)；(2) 會翻跟頭的魔丸(如圖12).

5小結(jié)

研究性學習能突出物理學的科學研究方法(提出問題——猜想假設——理論分析——實驗驗證——得出結(jié)論——修正完善)，通過實驗，培養(yǎng)了學生動手實踐的能力，分析解決實際問題的能力.運用物理知識解決物理實際問題的方法培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新意識.通過交流提高應用電腦的水平.通過展示討論，提高了學生的語言表達能力及小組協(xié)作精神，并避免了單一模式的實驗方法，學生的發(fā)散思維有了提高，真正實現(xiàn)了既動腦又動手，也體驗到了學習的快樂.

參考文獻：

[1] 郭如松.讓物理課堂成為“幸福課堂”[J].中學物理教與學,2014,(2).

[2] 王媛媛.淺談探究性實驗教學中的猜想[J].物理教學,2013,10.