基于课堂教学中发展学生核心素养的《摩擦力》教学设计

作者:章萍 来源:考试周刊 2019年63期
  摘 要:以发展学生核心素养为目标,以任务单的形式创设问题,设计教学流程,力求让学生在相对自主的活动中建构摩擦力的素养目标。在教学过程中,更新传统的教学器材,在探究f=μFN关系中,用纸片代替小车,忽略其质量,用物理思想中的倍数关系,直接得到摩擦力和正压力之间的正比关系。
  关键词:核心素养;倍数关系;摩擦力
  一、 设计思想
  《摩擦力》一节在高中力学教材中是重点内容之一,摩擦力在生活中无处不在,因此借助生活的情境,使学生自主探究摩擦力的产生条件、方向,更能调动学生学习的积极性。在探究滑动摩擦力的大小时,不再沿袭传统教学中,计算正压力大小的具体数值的做法,而是用钩码的个数替代正压力的大小,快速得到滑动摩擦力和正压力之间的正比关系。
  二、 教学活动
  任务1:了解摩擦力分类和产生条件
  问题情景:互动游戏——“拔瓶”比赛,将玻璃瓶涂有洗洁精的一端交给男生,将没有洗洁精的一端交给女生,进行“拔瓶”比赛。
  问题设置:①未拔之前,瓶子受到哪些力的作用?②拔的过程中,瓶子又受到哪些力的作用?
  ③完成任务单表格,如表1。
  培养目标:建构形成摩擦力条件的核心概念,自主分析两类主要摩擦力的异同点(物理观念)
  设计意图:弄清摩擦力这一核心概念的构成条件,初步意识到弹力和摩擦力的关系,引导学生形成感性到理性的物理概念。
  任务2:探究静摩擦力和滑动摩擦力中“静”“动”的相对性。
  问题设置:①受静摩擦力的物体一定是静止的吗?②受滑动摩擦力的物体一定是运动的吗?③完成任务单表格,如表2,表3。
  培养目标:通过联系生活实际和类比,培养学生严谨的科学态度,理解两种摩擦力中“静”“动”的相对性。
  任务3:静摩擦力方向判断和大小计算,探究滑动摩擦力与最大静摩擦力之间的关系。
  设计亮点一:用类比的形式判定静摩擦力的方向与相对运动趋势之间的关系
  当小车直接放置在斜面上时的运动趋势是什么?当用一张较为平滑的玻璃纸置于小车下方时,小车将会沿斜面向下运动,说明小车的相对运动趋势沿斜面向下。
  小车的静摩擦力方向是什么?用一把静置的毛刷做类比,刷毛的倾斜方向则为静摩擦力的方向。
  设计亮点二:用一枚小图钉锁定弹簧秤拉力最大的位置
  在测定最大静摩擦力的过程中,大多数实验设计会选用力传感器,在实际操作中,需要辅助计算机系统。事实上,只需要在弹簧测力计的示数位置放一枚小图钉,当弹簧拉到最大,研究对象与接触面恰要发生滑动的瞬间,小图钉锁住了弹簧,就可以直观地显示最大静摩擦力的示数。通过与滑动摩擦力的值进行对比,得出结论。
  实验中,让学生在观察的过程中分析物理因素,在实验的实践过程中体会数值的关系,培养学生探究问题的兴趣,提高学生的物理核心素养。
  任务4:分组实验探究滑动摩擦力大小,各小组展示实验成果,分析结论。
  实验的继承和发扬:分析人教版、粤教版、沪教版、鲁科版和教科版探究滑动摩擦力的大小的教材设计,鲁科版和教科版的实验设计能够很好地解决不能保证木块匀速运动的困难,在实验中用方案二替代了方案一。
  然而在实验中都要测出小车的质量,再用小车和砝码的总重力作为接触面间的正压力,计算量就大了一些。
  实验改良:用一张纸来替代小车,研究钩码和小纸整体在海绵纸、砂纸、玻璃纸上所受到的摩擦力,由于纸的质量太小,忽略不计,则一个钩码的重力为G,则两个钩码的重力就是2G……,正压力呈1∶2∶3∶4……的比例关系,如果滑动摩擦力也呈1∶2∶3∶4……的比例关系,则说明了滑动摩擦力与正压力的正比关系,这样的设计不用测量小车的质量,和进行繁琐的计算,节省了实验的时间,还可以帮助学生建立用倍数关系验证正比关系的研究方法。不同的小组选用不同的接触面,最后代入砝码的质量,就可以很快地得出滑动摩擦力与正压力的比值,定量地了解到滑动摩擦力还與接触面的粗糙程度有关。
  三、 结论
  在实验的过程中,并不是通过传统的实验题目来检测学生会“做”什么,而是通过实验的启发和学生的自主探究,了解学生的实验态度、观察能力、操作技能和实验的真实水平,通过教学中的适时点拨,激发学生的学习动机,使课堂教学效果实效化,课堂教学效率最优化。
  物理核心素养的培育离不开学生的学习实践,物理教学应以提高学生的终身学习能力为追求,以贯穿物理核心素养的养成为主线,以学生的学习实践为依托,以教师教学设计的改革为推力,成为深化改革的动力源。
  参考文献:
  [1]曹义才.基于核心素养导向的中学物理实验教学表现性评价[J].物理教师,2016(7).
  [2]尹卫兵.定性体验与定量探究相结合有效突破教学难点[J].物理教师,2016(7).
  作者简介:
  章萍,江苏省南通市,南通市天星湖中学。

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