“四思四行”实验模式之探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关

应用“四思四行”课堂教学模式在物理实验教学中培养学生思维能力教学设计课题：探究滑动摩檫力与哪些因素有关？“四思四行”的课堂教学模式的基本阐释“四思四行”的课堂教学模式的基本结构如下：一思：思疑（疑惑、疑点）； 一行：提问与猜想。 二思：思寻（思索、寻求）； 二行：设计与操作。 三思：思辨（思考、辨析）； 三行：分析与推理。 四思：思省（反思、省察）； 四行：评估与运用。思教师诱导思的活动行行的活动思行效果一思一思任何力都有三要素，大小、方向、作用点，摩檫力的方向和作用点在介绍摩擦力是如何产生的，已经做了详细介绍，那么当物体滑动起来之后，滑动摩檫力与哪些因素有关呢？学生思疑：物体受到的摩檫力肯定有大小之分，有些时候需要较大摩檫力，有些时候需要较小摩檫力，怎样才能从容的按照自己的需要来改变摩檫力呢？这就需要掌握摩檫力的大小与哪些因素有关？【这个过程可以看成是提出问题的过程】一行一行学生根据生活经验和现有知识的综合分析，作出猜想与假设：1摩檫力产生需要物体间有挤压（压力），那么可能滑动摩檫力与这种积压程度（压力）大小有关；2摩檫力产生条件还需要接触面不光滑，那么粗糙程度可能也会影响摩檫力的大小；3既然物体在运动，那么滑动摩檫力的大小可能与物体运动的快慢有关；4摩檫力产生时，两个物体必须相互接触，那么接触面积的大小可能也会影响滑动摩檫力的大小。（学生的思维打开，随便想，只要学生自己觉得有道理都值得鼓励）【这个过程也可以认为是做出猜想和假设过程】在此“一思一行”中，学生的学习兴趣被激发，产生思维的动机，头脑中相似事物被激活，建立物理模型的表象。二思二思针对在“一行”过程中同学们提出的猜想，指导学生根据已有知识想出具体办法，验证或者证明自己的猜想。这是一个多因素问题，在研究是要用到控制变量的实验探究方法。如何设计实验证明猜想。多因素问题要变成多个单因素问题分别研究，最后加以综合概括。自变量有压力、接触面的粗糙程度、受力面积、运动速度等，压力的改变可以通过在水平面上的木块上加减钩码来实现，接触面的粗糙程度可以通过在水平木板上铺棉布、毛巾来实现，受力面积可以通过木块的水平放置和竖直放置来实现，速度大小很容易实现；因变量滑动摩檫力的变化如何体现呢？需要用要二力平衡知识来解答，当拉着物体匀速直线运动时，水平方向上的拉力与摩檫力相等，在弹簧测力计上读出的拉力大小也就是摩檫力的大小。这些问题都是学生的思维活动，必须给学生足够的时间。二行二行利用控制变法设计实验：1探究摩檫力大小与压力的关系，根据二思内容，通过在木块上加减钩码改变压力（只改变压力，其他因素不变），在从弹簧测力计上观察摩檫力的变化。2通过只改变接触面的粗糙程度，从弹簧测力计上观察摩檫力的变化。3只改变物体的接触面积，再观察摩檫力的变化。4通过只改变拉动速度（无论速度变快还是变慢，都必须匀速拉动），再从弹簧测力计上观察摩擦力的变化情况。记录好各次实验数据。【这个过程可以看成是设计实验和进行实验的过程】（实验数据记录附后）“二思二行”就是在思维中行动、在行动中思维，是行动和思维结合最紧密的过程；学生通过对物理模型形成原因的探究，为寻找和收集事实依据提供平台。三思三思对实验数据进行分析，学会找到规律，并概括总结出来。第一次实验，只改变压力，当压力增大，所测出的滑动摩檫力也增大（两者存在相互关系）；第二次实验，只改变接触面的粗糙程度，表面越粗糙，所测的摩檫力越大（两者存在相互关系）；第三次实验，只改变接触面的面积时，所测的摩檫力大小不变（两者不存在相互关系）；第四次实验，只改变速度时，所测的的摩檫力大小不变（两者不存在相互关系）。三行三行对数据进行分析，整理，归纳总结出实验结论，滑动摩擦力大小只与正压力和接触面的粗糙程度有关，与接触面积和运动速度都没有关系。当接触面不改变时，正压力越大，所受滑动摩檫力越大；当正压力不变时，接触面越粗糙，所受滑动摩擦力越大。【这个过程可以看成是得出结论的过程】“三思三行”是“二思二行”中思维与行动相结合的进一步延 续，如果说“二思二行”是思维引领行动，那么“三思三行”可以认为是行动引领思维。四思四思实验结束回头看，主要反思实验过程中有没有不足之处，哪些方面还可以改进，实验结论和规律是否可靠，实验中还有什么特别需要注意的事项等。反思如下几个问题：1、在实验中必须使木块匀速滑动，原因是只有匀速滑动时，根据二力平衡的知识，摩擦力才与拉力相等，如果不做匀速直线运动运动，弹簧测力计所测拉力就不等于摩擦力，导致实验数据不准确，实验结论不可靠。2、回顾实验中，在用弹簧测力计拉着木块很难做匀速直线运动，怎样才能让物体的运动更接近匀速直线运动呢？3、根据实验结论，分析增大摩擦力和减小摩擦力的方法有哪些？四行四行思维指导行动，在操作中要设计可操作的实验方案，使木块尽量达到匀速滑动，直接用弹簧测力计拉着物体使其运动不易匀速，换个思路，根据运动具有相对性的特征，把弹簧测力的挂钩固定，拉动木板做匀速直线运动，以木板为参照标准，木块就是匀速直线运动运动的，这样操作起来更方便；增大摩檫力就可以增加压力或者把接触面变的更粗糙，反之则减小摩擦。在探究滑动摩檫力与运动速度的关系时，速度加快，并不是指加速运动，而是指速度不相同的匀速直线运动。学生在操作过程中容易把速度更快的匀速直线运动变成加速运动，这样所测的摩檫力不准确，实验结论是错误的。【这个过程可以看成是分析评估的过程】评估形成的概念和规律的科学性，反思探究过程的得与失，从而在学生头脑中建立起了清晰的物理模型。“四行”即是运用新概念和新规律解决物理问题。四思四行既使思维得到了发散和深入，又增强了行为的执行力。探究滑动摩檫力与哪些因素有关实验数据记录表实验次数接触面钩码个数接触面积速度摩檫力1木块与木板无木块底面慢0.3N2木块与木板2木块底面慢0.5N3木块与木板4木块底面慢0.6N4木块与棉布无木块底面慢0.4N5木块与毛巾无木块底面慢0.7N6木块与木板无木块侧面慢0.3N7木块与木板无木块底面较快0.3N8木块与木板无木块底面很快0.3N 注意：在分析处理数据时，探究滑动摩檫力与压力大小关系选择数据1、2、3三组数据比较；探