《摩擦力的秘密》實錄與剖析
王鵬
（注：本文早已發(fā)表在《湖北教育·科學(xué)課》2017年第6期）
一、教學(xué)設(shè)計剖析
《摩擦力的秘密》是蘇教版初中科學(xué)四年級上冊第四單元《無處不在的力》中的第四課。后面的內(nèi)容中學(xué)生學(xué)習(xí)了哪些是力，力有大小和方向，了解了彈力與重力及彈簧測力計的使用。那些為學(xué)習(xí)磨擦力做好了知識與能力的鋪墊。
磨擦力是繼彈力與重力以后的第三種性質(zhì)的力。本節(jié)教材內(nèi)容編排是先介紹磨擦力（給出了描述性定義），生活中有什么現(xiàn)象（即所謂磨擦力的“功”與“過”）。以后研究怎樣降低固體之間的磨擦力，液體的阻力和二氧化碳的阻力。最后了解什么地方須要減小磨擦力，什么地方須要減少磨擦力。涉及內(nèi)容較多，起碼須要兩個課時就能完成。
怎么讓中學(xué)生進行充分地實驗探究，進行有深度的學(xué)習(xí)？“探究”發(fā)生在中學(xué)生的已知世界與未知世界的交界處。這是我們教學(xué)設(shè)計的出發(fā)點。筆者從事過多年的中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)，對于磨擦力的內(nèi)容比較了解。其操作性定義即公式是：
，磨擦力的大小涉及材料的粗糙程度（
）和接觸面間的壓力（
）。對于這兩個誘因，中學(xué)生是有一定的生活經(jīng)驗的，例如結(jié)了冰的橋面與結(jié)冰之前的對比，椅子里不裝書時與裝滿書以后再帶動的對比等等。那些都是中學(xué)生的已知世界（現(xiàn)有水平）。但是，中學(xué)生的這一經(jīng)驗并沒有在腦子中顯化為科學(xué)認(rèn)知。甚至對于大部份中學(xué)生而言，她們并沒有真正地去關(guān)注和思索過磨擦現(xiàn)象。為此，“這兩個誘因怎樣影響磨擦力的大小”是中學(xué)生的未知世界（潛在的發(fā)展）。我們班主任可以借助中學(xué)生的這一“最近發(fā)展區(qū)”，設(shè)置有一定難度的學(xué)習(xí)任務(wù)，推動中學(xué)生的學(xué)習(xí)發(fā)生。
因此，筆者將教材內(nèi)容進行了處理：教材中的實驗探究任務(wù)是怎樣減少磨擦;而筆者將其改為“你認(rèn)為磨擦力大小與哪些有關(guān)？怎樣進行實驗探究?！?span style="display:none">zaM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
二、教學(xué)過程
1.聚焦話題，導(dǎo)出新課（注：“生”表示是中學(xué)生集體回答；“生1、生2……”表示某些中學(xué)生作答）
師：朋友們，明天上課前，老師先給你們演出個小魔術(shù)，想不想看？
生：想！
師：這個魔術(shù)的名子叫“魔戒”。既然是魔術(shù)，那老師我先轉(zhuǎn)過去打算一下，不準(zhǔn)偷窺哦。好了，你們看，我手上是哪些（一個金屬環(huán)套在一根橡皮筋上）？哪邊高哪邊低？
生：左手邊高，右手邊低。
師：環(huán)在低處還是高處？
生：低處。
師：好，如今奇跡就要發(fā)生了哦，睜大嘴巴看好了……
（演示環(huán)從低處向高處上升，雖然是把一小段橡皮筋拉長，再一點點兒放長橡皮筋。）
生：哇！
師：誰能猜猜是如何回事？
生1：我看到你鼻子張著，之后這就起來了……
師：哦，我吹了口仙氣？（眾笑）
生1：不是不是，我發(fā)覺線在抖？
師：哦，你看見線在抖。我告訴你們，這顯然不是線，這是……（拉伸演示）
生：橡皮筋！
師：你們想想，我這魔術(shù)借助了橡皮筋的哪些力？
生：彈力！
師：對，上面的課我們學(xué)過了彈力，這確實是與橡皮筋的彈力有關(guān)。但只是有彈力還完成不了這個魔術(shù)。你們想想還和哪些有關(guān)？
生：拉力、摩擦力……
師：你們看摩擦力實驗課堂實錄，螺絲掛在牙簽上，大家看，金屬環(huán)下降了。剛剛在橡皮筋上為何沒有下降呢？就是由于有磨擦力。不過，即使你曉得了是彈力與磨擦力，也不容易學(xué)會這個魔術(shù)。你們想不想學(xué)這個魔術(shù)？
生：想！
師：那好，我就要先瞧瞧這節(jié)課誰最認(rèn)真，我就教給誰。
（中學(xué)生們紛紛姿勢端正！）
（設(shè)計意圖：用一個魔術(shù)除了備考了舊知識和引入了新知識，也降低了趣味性。）
2.初遇磨擦力
師：你們思索一下，我們生活中有什么磨擦現(xiàn)象呢？
（中學(xué)生列舉例如梯子靠在墻壁、汽車輪轂、雙手搓動，洗頭、擦黑板、走路等事例后，）
師：哦，那位朋友說了用手在椅子上搓一搓，我們來試一試。我們的手是感知最靈敏的，我們用手在桌面上搓一搓。
（中學(xué)生開始嘗試。）
師：我們可不可以用手在自己的外套上搓一搓，體會一下。用我們的手搓一搓毛發(fā)、搓一搓我們的臉蛋……
師：你們都能感遭到磨擦力嗎？那你們看，我手里的這個小鐵塊（用小鐵塊在板上帶動示范，引出實驗。）小鐵塊受磨擦力嗎？
生：受。
師：（播放PPT中物體滑動的動漫），帶動這個物體，磨擦就發(fā)生了。那老師的問題來了：請問，磨擦力發(fā)生在那個部位？我呢，先隨機叫學(xué)號，假如剛好也主動舉手了，我就獎勵一張個人夸獎卡。來，35號（答不上來，再點名舉手朋友）
生：發(fā)生在兩個物體的接觸面上。
師：哦，發(fā)生兩個物體的接觸面上。那磨擦力的方向朝那里呢？學(xué)號第23號。
生：與物體的運動方向相反（也有中學(xué)生說與物體的運動方向相同）。
師：對了，我們看一下磨擦力發(fā)生的情況。（假如中學(xué)生答與所受拉力方向相同，就舉例子來說明若與拉力方向相同，鐵塊會越跑越快，而現(xiàn)實是平衡著的勻速帶動）。你們齊聲朗讀磨擦力的定義。
（設(shè)計意圖：有意識地引導(dǎo)中學(xué)生用手分別在桌面、書本、衣服、臉上、頭發(fā)等不同材料上進行磨擦，為中學(xué)生在前面能提出影響磨擦力大小的誘因做好鋪墊。簡化了對于磨擦力的描述性定義的處理，由于主要考慮本節(jié)課的重點是實驗探究磨擦力大小的影響誘因，故這兒讓中學(xué)生了解力的發(fā)生部位與方向的判定即可。）
3.提出猜測和實驗施行
師：看來磨擦力通常情況下總是制約物體的運動。磨擦力也是一種力，上面我們學(xué)習(xí)過了力，你們曉得，力除了有方向，還有……
生：大小。
師：挺好，那我們明天來研究一下磨擦力的大小。你們猜測一下，物體遭到的磨擦力的大小可能會和哪些誘因有關(guān)呢?
（將中學(xué)生的推測用板書記錄：壓力、材料、接觸面大小、形狀、速度……）
師：好，剛剛你們提出了多種猜測，那我們就先來研究其中之一吧，看是不是與材料有關(guān)。瞧瞧下邊老師提供的材料，哪一種對小鐵塊的磨擦力會最大？這是哪些？（圖片）
生：課桌面、毛巾、泡沫板
師：嗯，不僅這種，研究磨擦力，我們要用到實驗室里的儀器。你們看，這是哪些？
生：彈簧測力計。
師：對，還記得它的每一小格是多少牛嗎？
生：0.1牛。
師：這又是哪些？
生：鉤碼（有的說是砝碼）。
師：對摩擦力實驗課堂實錄，這是鉤碼?？梢灾糜谛¤F塊的圓槽里。那如何使用這種工具與材料呢？像這樣，沿水平方向勻速平緩帶動。只要漸漸拉，表針能夠穩(wěn)定在一個刻度上。每種材料我們拉三次，取中間值。你們還記得哪些是中間值吧？除去一個最高分，除去一個最低分。你們理解了嗎？
生：明白了。
（中學(xué)生依次上臺領(lǐng)取材料和工作單。）
（中學(xué)生實驗活動，老師巡視觀察指導(dǎo)，中途可以全班暫停來提醒中學(xué)生怎樣借助控制變量法來完成實驗。）
4.實驗總結(jié)與科學(xué)決策
師：我看每位小組都差不多完成實驗了，如今我們進行實驗小結(jié)。
師：那個小組先來匯報一下？
生：各組舉手。
師：好，第×組的發(fā)言人。你來說一下大家組的實驗推論。
生2：我們組的實驗推論是浴巾的磨擦力最大，課桌面的磨擦力最小。
師：（糾正他的用語）哦，你是說浴巾對小鐵塊的磨擦力最大，桌子面對小鐵塊的磨擦力最小。好，什么小組與她們的推論相同？
多數(shù)小組舉手，可能會有某些組不同意。
師：請第×組的發(fā)言人來說一說大家的推論。
生3：我們的推論是泡沫板形成的磨擦力最大，課桌面形成磨擦力最小。
師：哦，原先這樣。朋友們，如今出現(xiàn)了兩個實驗推論，我們應(yīng)當(dāng)接受那個呢？你來說。
生2：應(yīng)當(dāng)接受我們的，由于我們是大多數(shù)小組的推論，而她們只有一組。
師：嗯，我們有十個組，每位組的材料都是相同的，但是每種材料做了三次實驗。也就是我們進行了三十次重復(fù)實驗。一個科學(xué)推論，要能禁得起他人的實驗，被他人重復(fù)下來能夠被認(rèn)可。面對現(xiàn)今出現(xiàn)的情況，我們先暫時接受大多數(shù)小組的推論。這一組朋友，請過一會兒再重新做一次實驗來檢驗一下。
師：那課桌面、泡沫板與浴巾，你們認(rèn)為它們二者有哪些區(qū)別？
生:越來越粗糙。
師：哪一個最粗糙，哪一個最光滑？
生：浴巾最粗糙，課桌面最光滑。
師：嗯，看來材料越粗糙，形成的磨擦力越大。老師想問，不僅剛剛的實驗推論，關(guān)于影響小鐵塊遭到的磨擦力大小，還有其他可能影響誘因嗎?好，大家組來說。
生4：老師，我們組發(fā)覺，在課桌面上也可以形成很大的磨擦力？
師；嗯？大家如何會有這樣的新發(fā)覺？
生4：我們是在課桌面上進行的實驗。假如改變小鐵塊的重量，就是加上不同的鉤碼，磨擦力的大小就不一樣了，越重形成的磨擦力越大，有時侯比在浴巾上的還大。
師：（重復(fù)并糾正中學(xué)生的話）哦，你是說大家組發(fā)覺假如選擇好一種材料（不變），在里面帶動小鐵塊，改變放到前面的鉤碼的數(shù)目，磨擦力大小不同，是吧？
生：是的。
師：其他小組有沒有這樣的發(fā)覺？
生：有（有的說“沒注意到”）。
生5：那肯定是啊，這是常識。我們生活中就有這樣的事例。面包車越重，帶動面包車越費力，說明地面形成的磨擦力越大。
師：哦，那位朋友說這是常識，用生活中的反例就可以解釋。你們同不同意？
生：同意！
師：哦，大家如此輕易相信他了！？朋友們，面對一個說法，科學(xué)家的心態(tài)是不隨便輕信。我們要掏出證據(jù)。朋友們，面對這個新發(fā)覺，我們也得做哪些？
生；實驗！
師：好，那我們所有的小組都來驗證一下她們組的說法好不好？不過，請問你們，我們應(yīng)當(dāng)如何處理小鐵塊呢?（視情況可以給與提示：我們每次只能改變一個量）
生6：每次帶動不同重量的小鐵塊。
師：改變重量可以通過放上不同數(shù)目的鉤碼來實現(xiàn)。這么材料如何選擇呢？
生6：確定好一種材料后，不再更換，每次我們只改變小鐵塊的重量。
師：你們同意嗎？
生：同意。
師：對，這就是我們?nèi)匀恢赋龅膶嶒灩?，要確保只改變一種誘因。下邊，我們每位小組可以自由選擇一種材料來進行實驗。我這兒再給各組發(fā)一張空白記錄單，你們把得到的數(shù)據(jù)記出來。
（設(shè)計意圖：關(guān)注碰巧性，能夠?qū)嶒炚嬲D(zhuǎn)為中學(xué)生的探究活動。許多偉大的科學(xué)家常常就是在一次碰巧發(fā)覺中獲得靈感才有了新的理論或發(fā)明創(chuàng)造。為了營造出中學(xué)生們的“新發(fā)覺”，在第一次實驗活動中，我們老師也可以對完成任務(wù)較快的小組進行適當(dāng)暗示。）
5.自主探究與應(yīng)用拓展
中學(xué)生開始第二次實驗活動。
師：好，我看大部份小組都完成了。那個小組上去說一下大家的實驗情況。第×組。
生7：我們小組用浴巾做的。第一次只放了一個鉤碼，第二次放了三個鉤碼，發(fā)覺果然是越重形成的磨擦力越大。
師：那個組用的桌面？那個組用的泡沫板？
生8：我們是在三種材料上都分別做了一下，結(jié)果都是這么。
師：哦，重量變大了，說明鐵塊對材料的哪些變大了？（壓力）看來，我們明天得出了影響磨擦力的兩個重要影響誘因：一個是材料的粗糙程度，一個是重量（壓力）大小。（板書）
師：現(xiàn)今老師出兩個任務(wù)，你們瞧瞧如何借助我們剛才實驗得到的推論來解決問題。第一個是賽事用牙簽夾圓珠（請兩位朋友上來）。老師說開始后，大伙一起給她們倒數(shù)15個數(shù)，瞧瞧她們誰能夾得多？打算好了嗎？
生：打算好了。
師：開始！
生：15，14，13……
師：停，我們瞧瞧，誰夾得多？
生：都不多。
師：誰有辦法，整修改建牙簽，讓它能夾更多圓珠呢？
生：弄點刻痕，牙簽上弄點東西減小磨擦……
師：嗯，你們說的那些是哪種方式？改變粗糙程度還是減小壓力？
生：改變粗糙程度。
師：我這兒有兩雙整修過的牙簽，一雙纏了橡皮筋，一雙裹了廁紙。我們再請這兩位朋友再來試一試?yán)蠋熯@兩雙牙簽。
（開始計時15秒）
師：專訪一下這兩位朋友，覺得療效怎樣樣？
生9：比之前很多了，一夾一個準(zhǔn)。（眾笑）
師：你們再來看下一個任務(wù)，這本書怎樣樣能夠不容易被抽走？（老師演示從桌面抽書）
生10：可以減小壓力。
師：好，你上來試試。
（中學(xué)生上來，又請一位塊頭大的中學(xué)生11上來抽書）
師：你確信你手臂的力氣足夠大，書不被抽走嗎？
生10：有點兒不自信，由于他在我們班里力氣是比較大的人。
師：要不你坐起來吧。
生10坐在桌子上，大腿壓著書。生11抽書不容易，反倒是椅子連人差一點兒被拉倒，導(dǎo)致下邊中學(xué)生的一片笑聲。
師：看來減小壓力辦法可行哦。不過，剛剛那些還顯示不出磨擦力的巨大威力。你們想不想體會一下磨擦力的巨大威力？
生：想！
師：好，我們請兩個朋友上來做個拔河游戲。大家上來。
（兩個中學(xué)生用力拉兩本交疊在一起的書，卻拉不開。）
師：為何她們拉不開？
生：由于書冊彼此交疊在一起，像好多小手一樣拉住了。
師：大家說磨擦力厲害不厲害？
生：厲害！
師：生活當(dāng)中還有好多磨擦現(xiàn)象。哪些地方的磨擦是你喜歡的，哪些地方的磨擦是你不喜歡的呢？課后請你們思索一下。下課！
設(shè)計意圖：中學(xué)生對于自己或是同伴的發(fā)覺會更有探究欲望，自主實驗也進行的更自然。再將實驗推論與生活中的實例聯(lián)系上去，引導(dǎo)中學(xué)生關(guān)注生活，將科學(xué)應(yīng)用于生活。同時辨證思索磨擦力的優(yōu)劣，將問題進行延展。
三、總評
本節(jié)課的開發(fā)與設(shè)計尊重中學(xué)生的已有經(jīng)驗，關(guān)照教材前后的知識體系，非常是在指導(dǎo)中學(xué)生完成給定的探求實驗中還嵌套著中學(xué)生能力所及的“新發(fā)覺”，因而舉辦起屬于中學(xué)生的自主探究。這兩次實驗的內(nèi)核是影響磨擦力的兩個誘因，但又巧妙設(shè)計產(chǎn)生思維探求上的進階。對中學(xué)生而言，這其中不只是科學(xué)方式的培養(yǎng)，也滲透了科學(xué)精神與科學(xué)價值觀的教育。
陌陌公眾號“科教守望者”視頻鏈接：
（或：“優(yōu)酷網(wǎng)”上搜索“王鵬《摩擦力的秘密》”可以在線觀看上課錄象。）
附件：實驗工作單1與2
《摩擦力的秘密》探究實驗工作單
年級：班級：第組
材料
彈簧測力計的示數(shù)
注1：
“中間值”是指三個數(shù)據(jù)中的第二大值，如“0.5N、0.2N、1.6N”的中間值是0.5N”。又如“0.2N、0.2N、0.3N”的中間值是0.2N”。
注2：
用三個中間值來比較鐵塊與材料間的磨擦力大小。
第一次
第二次
第三次
中間值
課桌面
毛巾
泡沫板
實驗推論：
有無其他發(fā)覺：
《摩擦力的秘密》探究實驗工作單
年級：班級：第組
材料
彈簧測力計的示數(shù)
實驗推論：
||引用通告|編輯
