新课程理念下的探究式教学案例滑动摩擦力新课程

用心爱心专心118号编辑-1-新课程理念下的探究式教学案例滑动摩擦力瓯海中学计显栋一、教育背景与设计理念新一轮课程改革的基本理念之一就是在课程实施中倡导以“主动•探究•合作”为特征的探究性学习方式。为了在课堂教学设计以及以此为基础和前提下实施的课堂教学中渗透探究性学习方式，普通高中物理课程标准（实验）强调指出：“高中物理课程应促进学生自主学习，让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考。通过多样化的教学方式，帮助学生学习物理知识与技能，培养其科学探究能力，使其逐步形成科学态度与科学精神。”我市从2003年9月起在小学、初中一年级开始使用新教材、渗透新理念。高中计划在2006年9月开始使用新教材。为了体现新课程所倡导的崭新的教学理念，我按照素质教育的要求、突破传统教学中“知识本位”的惯性，本着“以人为本”的教学思想，以2001年开始实施的全日制普通高级中学教科书物理（试验修订本）第一册为载体，尝试在旧教材中对高一学生采用新课程的教学理念来探究“滑动摩擦力的产生条件和影响滑动摩擦力大小的因素”。为此，我在设计（包括实施）中力图体现以下教学理念：一是以学生发展为本；二是比结论更重要的是过程；三是把思考还给学生。二、教材内容分析与学情简析1、教材内容分析滑动摩擦力是高中物理第一册第一章第四节摩擦力中的内容，它既是本章、节的重点，又是以后学习牛顿运动定律、物体平衡、动量、能量等知识的基础。因此，学生对该内容学习的好坏将直接影响到许多力学问题的解决。本节课的重点是滑动摩擦力产生的条件并得出关系F＝μFN。为了体现新课程所倡导的课堂教学三维目标—知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观，凸现探究过程和探究方法，让学生在获得基础知识与基本技能的过程中学会学习并获得积极的情绪生活和良好的情感体验。本人在设计中对教材进行了有意识和有针对性的选择和处理。首先，把教材中一课时内容分为二课时，滑动摩擦力上一课时，这样学生会有充足的时间去科学探究；其次，将教材安排的教师演示实验改为学生分组探究实验我；第三，鼓励学生在自己设计实验方案的基础上去探究，在讨论交流的过程互相学习，以培养学生的实验设计能力，动手操作能力和友好合作精神，从而使学生积极、主动地参与到探究过程中来，从中体验科学探究与发现的成就感。2、学生情况简单分析我校试验班（重点班）的学生基础比较扎实，在初中已初步掌握了实验探究的基本程序(观察现象→提出问题→猜想假设→方案设计→实验探究→归纳总结→解释现象)；初步具备了设计实验方案的能力和较强的动手操作能力并具有较好的思考与质疑、交流与合作的学习习惯。通过暑期和开学一周的教学，本人基本了解了所教学生的学习现状和发展潜能，确定合适的教学起点、教学侧重点，使教学设计和教学实施具有针对性，避免盲目性。这是现代课常教学设计中不可或缺的重要一环。三、案例描述与分析（一）学习目标：1、知识与技能：用心爱心专心118号编辑-2-①能归纳出滑动摩擦力产生的条件，会判断滑动摩擦力的方向。②通过实验探究能发现决定滑动摩擦力大小的因素：压力与接触面性质。③能知道动摩擦因数μ与哪些因素有关。④会利用公式F＝μFN计算滑动摩擦力的大小。2、过程与方法：①进一步熟悉实验探究的一般程序和方法。②注重实验探究方案设计的思考与改善。③通过参与实验探究能进一步熟悉控制变量法。3、情感态度与价值观①从探究中获得积极的情感体验和认真、严谨的科学态度和科学精神。②能与同学互相协作、友好相处。分析：首先、本案例设计中所确定的学习目标包括了知识与技能、过程与方法及情感态度与价值观三个方面，也就是新课程所讲的课堂教学三维具体目标。这比传统课堂教学目标只关注基础知识与基本技能，即所谓的“双基”有了重大的突破。其次、学习目标是指“学生在教师的引导、支持和促进下并通过自己积极、主动、自主和创造性的学习能够达成和检测的目标。”因此学习目标所用的动词具有针对性和可操作性。总之，本堂课的学习目标的确定具体体现了“以学生的学习为本、以学生的发展为本”的新课堂教学设计理念。（二）重点与难点：1、重点：滑动摩擦力产生的条件，通过实验探究得出F＝μFN。2、难点：滑动摩擦力方向判断。（三）教具：1、教师用具：多媒体课件2、学生用具：（4人一组）系着细绳的小木块、弹簧秤、钩砝一盒、粗糙不同木板各一块、玻璃板一块（四）教学过程：1、场景激趣，引入新课录像：在黑暗的夜空中飞过发出耀眼光芒的流星。录像放完屏幕逐一显示以下两个问题：问题一：为什么流星会发出耀眼光芒？生A：因为流星在大气中高速运动要受到摩擦力作用，而摩擦生热使流星发光。问题二：举出生活中碰到的摩擦力？学生举出很多摩擦力，根据摩擦力产生的不同机理，由学生将摩擦力分成滑动摩擦、滚动摩擦和静摩擦不同类型。从而引入本节的课题——滑动摩擦力。分析：流星是一种常见的自然现象，学生熟知，但很少有人去注意它为什么会发光，所以提出问题，引起思维的撞击，激发学生求知欲，引导学生主动去探究。用心爱心专心118号编辑-3-2、学生探究、新课教学探究一：滑动摩擦力产生条件及方向由老师指导学生做如下实验或由师生共同做如下实验：①小木块从倾斜的木板上滑下后在水平方向上运动一段距离后静止。②将一纸条夹入书中向外拉。③将手平放在桌面上移动。做完这个小实验后多媒体屏幕逐一显示以下三个问题叫学生思考：问题三：以上实验中，相互接触的物体间产生了摩擦力，这几种现象中产生的摩擦力有什么共同特点？学生通过互相讨论及老师的引导得出滑动摩擦力的定义：当一个物体在另一个物体表面上相对另一物体滑动时，受到另一个物体阻碍它相对滑动的力，这种力叫滑动摩擦力。问题四：通过以上实验结合滑动摩擦力定义总结归纳出产生滑动摩擦力的条件？生B：两个物体要相互接触，还要有相对运动。生C：两个接触面还要不光滑。学生通过互相讨论总结得出滑动摩擦力产生条件：相互接触的两非光滑物体有相对运动。问题五：滑动摩擦力方向如何判断？学生再重做上述实验并相互讨论。生D：滑动摩擦力是阻碍物体相对运动，所以滑动摩擦力的方向总跟接触面相切，跟物体的相对运动的方向相反。问题六：滑动摩擦力方向跟物体的相对运动方向相反，把“相对”两字去掉可以吗？试举例说明。生E：不可以，去掉“相对”两字，滑动摩擦力方向就是跟物体的运动方向相反，这样应该是错的。如用力F把放在木板上的木块水平向右拉动，但木板不动，这时木块水平向右运动，木块相对木板也水平向右运动，所以木块受到的滑动摩擦力方向水平向左。根据作用力和反作用力可知，现木板受到的滑动摩擦力方向是水平向右，但木板处于静止，所以说去掉“相对”两字是不行的。当然现在木板相对木块是向左运动的，所以受到滑动摩擦力方向是水平向右。生F：又如把一个木块刚放在水平向右匀速运动的传送带上时，木块也会向右运动，通过受力分析可知木块在水平方向除了摩擦力外没有其它力，可见摩擦力方向也向右，跟木块运动方向相同。但木块相对传送带是向左运动的，所以说跟木块相对传送带的运动方向相反。通过以上两个同学的举例再引导学生分析得出“相对”是指相对接触的物体，而不能相对别的物体。分析：学生通过观察和体验，可以得到：滑动摩擦力总是阻碍物体相对运动。再由师生共同讨论滑动摩擦力产生条件及方向，并在教学过程中采用了实验、观察、推理、分析、归纳等科学方法。探究二：影响滑动摩擦力的因素（1）提出问题：滑动摩擦力的大小跟哪些因数有关呢？小组内可以相互讨论。（2）猜想与假设：学生根据已有的科学知识、经验、通过思考相互讨论，派代表发言，做出猜想：有的同学认为滑动摩擦力大小可用心爱心专心118号编辑-4-能与物体运动的快慢有关；有的同学认为可能与物体接触面积的大小有关；有的同学认为可能与物体接触面的性质有（如粗糙程度、材料）有关；有的同学认为可能与物体的压力大小有关。（3）制定计划与设计实验：学生通过讨论制定计划并确定实验方法——控制变量法，并依据此绝大多数同学设计实验方案如下：将长木板放在水平桌面上，把小木块放在长木板上，用弹簧秤水平拉小木块做匀速直线运动，根据两力平衡知滑动摩擦力大小等于弹簧秤的读数。有小部分同学先把弹簧秤一端与小木块相连并把另一端水平固定，再把木板放在木块下面水平拉出，根据两力平衡知摩擦力大小等于弹簧秤读数。（4）进行实验、收集数据：每4人为一组操作实验、合作学习、自主探究。（以下实验过程由学生完成，教师巡视教室，参与指导）。①在接触面积、接触面性质、接触面间的压力一定的条件下（控制变量法），研究滑动摩擦力与物体运动速度的关系：物体匀速运动速度摩擦力F/N结论快0.80滑动摩擦力与物体运动速度无关中0.78慢0.82②在物体运动速度、接触面性质、接触面间的压力一定的条件下（控制变量法），研究滑动摩擦力与接触面积关系：木块放置（接触面积）摩擦力F/N结论平放（8cm*10cm）0.80滑动摩擦力与接触面积无关侧放（5cm*8cm）0.80立放(5cm*10cm)0.78③在物体接触面积、物体运动速度、接触面性质一定的条件下（控制变量法），研究滑动摩擦力与接触面间的压力关系：接触面间压力FN/N（加钩码数）摩擦力F/N结论2.0（只有小木块无钩码）0.80滑动摩擦力跟接触面间的压力成正比3.0（小木块上加2个钩码）1.214.0（小木块上加4个钩码）1.60④在物体接触面积、物体运动速度、接触面间压力一定的条件下（控制变量法），研究滑动摩擦力与接触面间性质（如材料、接触面粗糙程度）关系：接触面性质摩擦力F/N结论木块――较光滑木板0.80滑动摩擦力跟接触面性质有关木块――较粗糙木板1.00木块――玻璃1.20（5）分析与论证用心爱心专心118号编辑-5-每个小组对实验数据进行分析处理，尝试根据数据得出结论。问题七：通过上述实验，同学们能得出什么规律？生G：总结上述实验结论，可以得出：滑动摩擦力与压力成正比。师生共同讨论得出公式：F＝μFNF为滑动摩擦力，FN为压力（对物体表面的垂直作用力），μ为动摩擦因数。问题八：动摩擦因数μ与什么有关？生H：通过实验④可知动摩擦因数μ的数值与相互接触的材料、接触面的粗糙程度有关。（6）评估要求学生把在探究活动中发现新的问题反馈（如学生在拉木块时不是匀速运动，弹簧秤的读数难读），并能吸取经验教训，改进探究方案或采取其它措施（如多次测量取平均值减小误差）。（7）交流与合作完成实验后要求每小组将自己的探究过程、注意事项、成果及存在问题写成实验报告。再叫几个小组代表报告实验的有关情况，进行交流、讨论，听取其他同学的提问并做出正确的解答。分析：①教师在各小组成员对以上探究的课题进行猜想、设计方案以及进行实验等阶段中进行及时地巡视和引导，必要时进行指导，还要和学生一起交流、共同评价，以体现新课程对教师在教学过程中的定位---“教师是学习内容的组织者、引导者和促进者”。②关于科学探究的程序、如何控制变量、规范操作等问题还是有必要让学生注意，因为在高中这是第一次实验探究，必须让学生养成良好的实验习惯，当然重点还是放在探究方案的设计与完善上，以初步培养学生的实验设计能力、创新能力和合作能力。③要求每小组将自己的探究过程、注意事项、成果及存在问题写成实验报告并向全班汇报，目的有二：一是设计的实验方案一定要科学，这是科学实验探究的基础；二是通过相互交流，发现其它小组设计的优点和缺点，可强化学生的发散思维，这是创新思维和创新能力培养的前提。3、课后延伸、加深理解多媒体屏幕投影以下两个问题。问题九：能否得出接触面越粗糙，动摩擦因数越大？问题十：有人认为摩擦力产生的起因是接触面间齿状不平，你以为如何？科学家目前对摩擦力产生的原因的研究是如何中？以上两个问题大家课后再去通过实验研究或上网查找。可参见://等分析：教师有针对性的整理网络上的相关资料，不仅可以扩展学生的视野而且会进一步激发学生的兴趣（想将来有一天找出摩擦力的