利用生活常见场景优化中学物理摩擦力实验的研究

引言

2019 人教版中学物理教材中关于摩擦力的实验是帮助学生理解摩擦力概念、规律的重要环节。然而，传统实验在激发学生兴趣、贴近生活实际应用等方面存在一定局限。随着教育理念向培养学生实践能力与创新思维转变，利用生活常见场景优化摩擦力实验具有重要的现实意义。当前，教育界普遍强调将理论知识与实际生活相结合，以提升学生的综合素养和实践能力。因此，探索如何将日常生活中的场景引入摩擦力实验，不仅是对传统实验教学模式的创新，更是对素质教育理念的践行。

一、生活常见场景在摩擦力实验优化中的应用

（一）场景一：鞋底与地面的摩擦力

1. 优化实验设计

实验器材：不同材质鞋底的鞋子（如橡胶底、塑料底等）、水平地面、弹簧测力计。

实验步骤：将弹簧测力计一端固定在墙壁等固定物体上，另一端系在鞋底上，水平拉动鞋子，使鞋子在地面上缓慢滑动，读出弹簧测力计的示数，比较不同材质鞋底与地面摩擦力大小。为了增加实验的趣味性和对比性，可以在不同材质的地面上（如水泥地面、瓷砖地面、地毯等）进行同样的实验，观察并记录摩擦力的变化。

拓展实验：在地面上铺上不同材质的垫子（如地毯、瓷砖等），再次测量不同鞋底与不同地面材质间的摩擦力，分析影响摩擦力大小的因素。通过设置多组对比实验，引导学生从多个角度探究摩擦力的变化规律。

2. 优势分析

贴近生活：学生对鞋底与地面的摩擦力有日常感受，容易引发共鸣，提高参与度。实验内容与学生的生活经验紧密结合，使学生能够迅速进入实验状态，积极参与探究过程。

直观性强：通过直接测量鞋底与地面的摩擦力，学生能更直观地感受摩擦力的存在与变化。实验现象直观明了，学生能够清晰地观察到不同材质鞋底在不同地面上的摩擦力差异，加深对摩擦力概念的理解。

（二）场景二：汽车刹车时的摩擦力

1. 优化实验设计

实验器材：玩具汽车、不同粗糙程度的平面（如光滑木板、砂纸等）、重物（模拟汽车载重）。

实验步骤：在玩具汽车上放置不同重量的重物，让玩具汽车以一定速度在不同粗糙程度的平面上行驶，观察并记录汽车刹车后滑行的距离，分析摩擦力对汽车刹车效果的影响。为了增强实验的可操作性，可以在实验前让学生预测滑行距离，并与实际结果进行对比，激发学生的探究兴趣。

数据处理：通过测量滑行距离，间接反映摩擦力大小，绘制滑行距离与摩擦力相关因素（如平面粗糙程度、汽车载重）的关系图表。通过数据分析和图表绘制，培养学生的数据处理能力和科学探究精神。

2. 优势分析

激发兴趣：汽车是学生熟悉且感兴趣的交通工具，以汽车刹车为场景能激发学生对实验的兴趣。实验内容贴近学生的兴趣爱好，能够有效调动学生的学习积极性。

培养科学思维：通过间接测量和数据处理，培养学生科学探究与分析问题的能力。学生在实验过程中需要运用科学方法进行观察、记录、分析和总结，提升了科学思维和探究能力

（三）场景三：筷子夹物体时的摩擦力

1. 优化实验设计

实验器材：不同材质筷子（如竹筷、塑料筷）、不同表面材质的小球（如玻璃球、橡胶球）、砝码（模拟物体重量）。

实验步骤：用筷子夹起不同重量的小球，记录能夹起小球的最大重量，比较不同材质筷子与不同小球表面间的摩擦力大小。为了增加实验的挑战性，可以设置不同夹持角度的对比实验，观察摩擦力的变化。

探究因素：改变筷子与小球的接触角度，观察摩擦力变化，分析影响筷子夹物体摩擦力大小的因素。通过多因素探究，拓宽学生的思维广度和深度。

2. 优势分析

趣味性高：筷子夹物体是日常生活常见行为，以其为实验场景增加了趣味性。实验内容贴近学生的生活实际，能够引发学生的兴趣和好奇心。

多因素探究：可以从筷子材质、小球材质、接触角度等多方面探究影响摩擦力的因素，拓宽学生思维。实验设计灵活多样，能够引导学生从多个角度思考问题，培养学生的综合分析能力。

二、优化后摩擦力实验的教学效果探讨

（一）对学生知识理解的影响

通过生活常见场景实验，学生能更直观地感受摩擦力的产生、方向和大小变化，从而加深对摩擦力概念的理解。例如，在鞋底与地面摩擦力实验中，学生能亲身体验到不同鞋底材质对摩擦力大小的影响，明确摩擦力与接触面粗糙程度的关系。通过亲身体验和动手操作，学生能够将抽象的概念转化为具体的感知，形成深刻的印象。

（二）对学生学习兴趣与态度的影响

生活常见场景实验具有趣味性和新奇性，能有效激发学生的好奇心和求知欲，使学生从被动学习转变为主动参与实验探究。例如，以汽车刹车为场景的实验，学生对汽车相关内容本身就有兴趣，通过实验探究其与摩擦力的关系，大大提高了学生参与实验的积极性。学生在兴趣驱动下，能够更加主动地参与实验，积极探索未知领域。

（三）对教学效率与质量的影响

优化后的实验更贴近学生生活经验，学生更容易理解和接受，减少了教师讲解实验原理和操作的时间，提高了课堂教学效率。例如，在筷子夹物体实验中，学生对筷子夹东西有生活体验，教师只需稍加引导，学生就能快速进入实验探究状态。实验设计与学生生活经验紧密结合，能够有效缩短学生的理解时间，提高教学效率。

本研究通过对 2019 人教版中学物理摩擦力实验的分析，结合生活常见场景提出了鞋底与地面、汽车刹车、筷子夹物体等优化实验方案。这些方案在增强实验趣味性、紧密联系生活实际、提高学生参与度等方面具有显著优势，对学生知识理解、学习兴趣与态度以及教学效率和质量都有积极影响。通过优化实验设计，本研究为中学物理摩擦力教学提供了新的思路和方法，有助于提升教学效果和学生的科学素养。

参考文献

[1] 朱琴, 曾秀. 核心素养视角下的" 摩擦力" 教学设计[J]. 中学物理（高中版）.2019,(12).

[2] 吴敏, 刘霁华. 基于核心素养培养的物理课堂重构-- 以“摩擦力”教学为例 [J]. 中学物理教学参考 .2018,(10).

[3] 李春密 主编 . 中学物理实验教学研究 [M].2018

本文系“广西教育科学‘十四五’规划 2024 年度专项课题《生活化情景在中学物理实验中的应用案例研究》（编号 2024ZJY1078）的研究成果”