摩擦力

专题三

《物理1》高中物理规律教学中的实验探究（上）

-----实验探究中实验的作用

《摩擦力》教学设计及案例评析

翟厚岚2009.6

片头及字幕：人物介绍

翟厚岚

山东师范大学教育硕士研究生导师

山东省青年物理教师教学研究会学术委员会主任

山东师范大学附中物理教研组组长

山东省齐鲁名师工程人选

山东省教师全员培训物理课程专家

田序海

全国优秀物理教研员

山东省青年物理教师教学研究会秘书长

济南市教学研究室物理教研员

济南市物理学科带头人

靳顺超

山东师范大学附中教师

山东省优质课一等奖

济南市首届教师素质大赛一等奖

山东师范大学附中校级教学能手

田老师：各位老师，大家好！

非常高兴能和大家一起探讨新课程物理模块1中专题三的内容。新课程改革以来，课堂教学中的科学探究一直是大家非常关注的问题。在教育部制订的《普通高中物理课程标准》里，科学探究既是一种教学方式，也是内容标准的一个组成部分。在科学探究和物理实验能力要求中，列出了“科学探究要素”和“对科学探究及物理实验能力的基本要求”，突出了物理实验的重要意义和作用。“课程标准”指出，教材大部分的模块可以以探究教科书中所涉及的科学规律为主，并强调，观察实验、抽象思维和数学方法相结合，是物理科学探究的基本方法。

靳老师：在这个专题中我们将以《摩擦力》、《力的合成》的教学为例，讨论“高中物理规律教学中的实验探究”问题。在《摩擦力》一节里主要探讨物理规律教学中物理实验的作用。在《力的合成》一节里主要侧重探讨实验探究的目的和组织形式问题。在这两节课的讨论中，象引入新课、课后巩固练习、课堂小结等环节就不做讨论了，我们重点研究的是科学探究部分环节的教学设计。

翟老师：△教学设计方案是教师对课堂教学的筹划，是对教学中需要解决问题的一种“处方”。实际的教学中会发生许多违背预期的事件和变化，教学设计方案应该经过教学实践的检验。

△教师的备课是将教学设计方案具体化和使其变得的可操作。

△物理课堂教学设计通常包含以下4个方面的内容：

从教学实践的角度来看，物理教师在课堂教学中实施“科学探究”教学有两个关键性的问题值得注意：其一，是探究教学的教学设计问题；其二，是课堂教学中的具体操作和课堂控制问题。

要完成科学探究的教学设计，首先必须对“科学探究”有一个清楚的认识。

在普通高中物理课程标准中，没有对“科学探究”的概念和含义作出明确的说明，只是列出了科学探究的要素、能力的基本要求和科学探究的基本方法。因此，我们看到了多种对“科学探究”不同的解读，物理教师在实施科学探究的过程中也确实有一些困惑。

田老师：鉴于这种情况，在实施物理课程标准的过程中，在筹划和实施物理科学探究教学时，我们参考了美国的《国家科学教育标准》中关于科学探究的有关说明：

“科学课程”中，推行“依据证据的解释”，在初中关于摩擦现象的学习就是这样的。在高中物理课程中，科学解释要求运用定律、定理、理论、模型等更多的科学知识、逻辑证据、深入的分析，并更加清楚的展示逻辑、证据及物理规律和理论知识之间的关系。例如：用摩擦定律解释和计算有关问题，用摩擦机理解释滑动摩擦的规律。这就是说，在物理课程中，对科学解释提出了更高的要求，即物理现象及过程、定律的解释和对物理规律的模型解释。

翟老师：因此，高中物理课程中的科学探究包含两个不同的探究方向，一是指向事实，即由观察和实验所得到的事实，为解释（或者规律）提供事实证据；另一个是指向理论或者概念框架体系。一方面，物理规律具有普遍性，他覆盖了一些相关事实，并可以对这些事实作出解释；另

一方面，物理规律具有真理性，这些事实是对物理规律的证实或检验。进一步，物理规律是物理知识体系的一个组成部分，物理定理是由理论演绎推理的结果，需要由事实证据来检验，实验定律来自事实的概括和归纳，它既要由事实来对其检验，也要由理论模型对其解释，这样物理规律就具有了必然性和真理性。只有这样，物理科学探究才能展示逻辑、证据和知识之间的关系。

基于上述观点，物理规律教学中的实验探究并不能简单的看做是“把验证性实验改变为探究性实验”的问题，也不能以实验结果作为探究的最后一步。而是应该把实验结果和数据看做证据，并运用证据和逻辑进行分析、推理和交流，从而获得物理规律，进而对问题进行解释。

靳老师：这节课我们就以《摩擦力》为例进行分析。田老师，先请你谈谈《摩擦力》这节课高中物理课程标准是怎样表述的？

田老师：滑动摩擦力的定量规律是从实验中直接得出来的，因此在课堂教学中我们应该安排学生分组实验探究摩擦力的规律，同时教师要整体考虑这节课探究过程中的一些教学环节，如：

靳老师请你具体你谈谈如何设计实验探究的？

靳顺超：具体来说包括：

1.对滑动摩擦力的实验探究学生能独立完成哪些工作？

2. 对静摩擦力的实验探究学生在理解上

有哪些困难？3.对摩擦力产生机理的探究学生的理解水平如何？ 4. 对物体从静止到运动的全过程记录下的摩擦力曲线的物理意义的探究，学生能否独立分析并理解？5. 怎样让学生用学到的摩擦规律解决实际问题。这节课大致上应该考虑到这五个方面的探究问题。

靳顺超：翟老师，请您谈一下第一个段落滑动摩擦力实验探究具体应当怎么设计呢？

翟老师：第一应该明确学习任务和实验探究的目标。学生在初中已经学过滑动摩擦力并且也做过有关滑动摩擦力的探究实验，通过实验学生已经知道了摩擦力的大小与正压力和接触面的粗糙程度有关，高中教学实验探究任务是找出它们之间的定量关系，同时学习动摩擦因数以及物理意义。

翟老师：第二，我们的学生具有一定的实验技能，有能力完成用测力计测量滑动摩擦力的实验，在固定测力计的情况下，用拉木板代替拉木块，解决了实验中只有匀速运动前提下才能用测出的拉力代替测量滑动摩擦力的问题。

靳顺超：一般课上实验方案都是教师为学生的设计好的，如果有几种不同方案的话可以给学生机会选择。如果课上让学生改进实验仪器这基本上是不可行的，如果是在研究性学习活动中可以给学生动手改进的机会。

翟老师：第三，在用实验探究滑动摩擦力大小的规律之前，首先学生要明确一些问题，才能保证实验顺利进行，不能给学生一些实验仪器和任务去探究吧，也不能说教师就不敢指导了，怕教师指导了学生，就不是学生探究了。实验前要学生明确的问题又分成两类，一类是实验技能方面的，如：怎么测量这些物理量，测量时有哪些注意事项，怎样操作才能保证实验数据的准确性、设计表格等等。另一类应该是实验探究思想方法类的问题，如：学生制定实验方案、设计实验步骤、实验中怎样控制变量的问题。