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1、初中物理摩擦力教学设计及PCK学分析玉溪六中孙云华案例背景：摩擦力这个概念比较抽象，虽然生活中很常见，但学生并不了解甚至有一些错误的前概念，同时由于初中学生逻辑思维正处于发展初期，思维还常常与感性经验直接联系，使得学生学完后仍然问题多多,(1)静止的物体一定受静摩擦力吗？(2)滑动和滚动有什么不同？(3)摩擦力一定是阻力吗？(4)滑动摩擦力的方向一定与物体的运动方向相反吗？另外摩擦力的测量涉及到二力平衡知识的具体应用，期间渗透着控制变量法，“增大和减小摩擦力”是摩擦力在生产、生活中的具体应用，因此这节课无论在知识学习上还是在培养学生的能力上都有着十分重要的作用。理论依据：上世纪八十年代，美国著
2、名教育家L.舒尔曼最早提出了学科教学知识(即PCK的概念。他认为，PCK关于教师如何针对特定的学科主题及学生的不同兴趣与能力，将学科知识组织、调整与呈现，以进行有效教学的知识。具体地说，教师先通过教学设计，将学科的知识转化成教学的知识；再通过课堂教学，使教学的知识转化为学生的知识。在这两次转化过程中，教师所拥有的学科教学知识起着举足轻重的作用。“要给学生一杯水，教师要有一桶水。这是我们常说的一句话，用来隐喻教师要比学生拥有更丰富的知识。但在现实中，有的教师他有两桶水、三桶水甚至更多桶水，却也给不了学生一杯水，这是为什么呢？因为“此水非彼水”，这两种“水”除了量的差异之外，更有着质的区别。如果给
3、学生的“水”指的是学科知识，那么教师拥有的“水”主要就是学科教学知识。也就是说，教师不仅要有深刻的学科知识，而且还要有宽广的学科教学知识，有效的课堂教学正是两者有机融合的结果。案例情境：（课时1）新课引入：师：我们一起来看一段视频-冰上的小马由于冰面较滑，在上面行走的小马东倒西歪，几次差点摔倒，同学们看得嘻嘻哈哈。师：小马为什么走不稳？生：滑嘛！师：滑，用物理的话来说就是摩擦力小，摩擦力小了，阻力小了不是更好走路了吗？分析：通过创设问题情境、认知冲突，吸引学生的注意力、激发学生的求知欲望。师：什么是摩擦力？让我们先来感受一下。请同学们将手掌向下放在桌面上，边压边向前推，有什么感觉？生1,涩涩的
4、，有点难推。生2:没有感觉。师：把耳朵贴在桌面上，再推。生2:听到摩的声音了。师：我们就把这个涩涩的阻碍作用叫摩擦力。【板书课题：第八章第三节摩擦力】分析：初中学生认识事物的特点是开始从具体的形象思维向抽象逻辑思维过渡，但思维还常常与感性经验直接相联系，仍需要具体形象的图片画面、实验来支持！此处并没有给出摩擦力的概念，只是让学生感受摩擦力是一种阻碍作用。师：使手掌离开桌面，再往前推，还感到阻碍吗？同学笑了，答：没有。师：产生摩擦力的条件之一，两物体相互接触挤压。分析：滑动摩擦力与物体间的挤压情况-压力有关，与质量（或重力）没有关系。在以往的教学中，部分同学通过课本上“在木块上加祛码，摩擦力变大
5、”这个实验现象，写出了“质量越大，摩擦力越大”的错误结论，原因之一是他们没有感受到摩擦力与压力的有关。师：我们继续将手掌放在桌面上，这次推而不动，同学们感到阻碍了吗？生1:感到了。生2:没有阻碍早推动了。师：我们把这种情况称为有相对运动的可能（趋势），这时的摩擦力叫静摩擦力。师：静止在桌面上的课本受静摩擦力吗?生1:受。生2:不受。师：请同学们将手掌静止地放在桌面上，如果不推会有阻碍作用吗？同学们做做看。生：不受。师：那么桌面上的书受静摩擦力吗？生：不受。分析：很多同学在学完静摩擦力后认为只要是静止的物体都受静摩擦力。这种随手实验体现了小实验大思维，毕竟物理是以实验、现象为基础，学生的学习也是
6、由下往上的。师：接触挤压的物体只要运动就一定受摩擦力吗？请同学们将两手掌紧压，一起向前运动，你们的手感到阻碍了吗？生：没有。师：对，因为两手发生的是同步运动。可见摩擦力与物体是否运动无关，与两物体间的相对运动有关。分析：“运动的物体一定受摩擦力，摩擦力的方向一定与物体的运动方向相反，学习摩擦力之前大部分学生是这样认为的。本环节让学生真切感受运动是以地面为参照物，而相对运动是指两个相对接触挤压的物体间的运动情况，同时为学习“摩擦力的方向与相对运动的方向相反”埋下伏笔。师：请同学们将刚才做过的小实验跟同学一起重复一遍，讨论归纳出产生摩擦力的两个个条件。生：（1）两个相互接触挤压的物体（2）当它们发
7、生相对运动或相对运动的可能（趋势）时师：就会在接触面处产生一种阻碍相对运动的力叫摩擦力。【板书：1.（1）两个相互接触挤压的物体（2）当它们发生相对运动或有相对运动的可能（趋势）时，就会在接触面处产生一种阻碍相对运动的力叫摩擦力）】分析：通过一系列的教学设计，将学生关于摩擦力的前概念和相异构想转化为科学概念，使他们对摩擦力“不仅知其然，而且知所以然”。师：摩擦力分为静摩擦、滑动摩擦、滚动摩擦。【板书：2.摩擦力分为静摩擦、滑动摩擦、滚动摩擦。】师：物体间有相对运动的可能（趋势）时摩擦力叫静摩擦力，毕竟物体还没有发生相对运动。你们分得清“滑”和“滚”吗？生：分得清。（觉得老师的问题太低级，有的同
8、学看着旁边的同学笑笑）师：请同学们将手中的笔在桌面上做个滑，再做个滚的动作。同学们纷纷行动。师：看来同学们真是分得清呢。现在跟老师一起，左手轻握拳，将笔轻轻攥住，右手转动笔，这是滑还是滚？生：滚。看到老师不说话，有同学试探性的说了声“滑”师：为什么呢？课堂鸦雀无声。师：有摩擦力的时候接触面是粗糙的。教师边讲边画夸张了粗糙程度的桌面和笔，并让同学比较体会：滑-凸凹不平的部分是“碰”“撞”过去，滚一凸凹不平的部分是“卡”“扣”进去。滑小飞滚LS工今师：同学们再转动笔，笔和左手间的摩擦是滑还是滚？为什么？生1：滑。生2:如果是滚笔就转不动了。分析：学生一般觉得“转”就是“滚”，通过演示、图例、解释消
9、除了学习的错误认识，为滚动轴承的学习做好铺垫。师：摩擦力好还是不好呢？生：不好。师：为什么？生：阻碍嘛。师：阻碍不一定是坏的呀，比如你要去干坏事，我们阻碍你，我们是好还是不好？同学们笑了。分析：通过简单的比喻，让学生理解了摩擦力不一定是阻力。师：摩擦力分有益摩擦和有害摩擦，生产、生活中，我们希望能增大有益摩擦减小有害摩擦。那么摩擦力与哪些因素有关呢？初中我们着重研究滑动摩擦力。师：探究的时候，我们先要提出问题【付板书：1.提出问题：影响摩擦力大小的因素有哪些？】师：接下来做什么？生：进行猜想。师：对了。【付板书：2.猜想。】师：对这个问题大家有哪些猜想呢？生：与接触面粗糙程度有关。生：与压力大
10、小有关。生：与受力面积大小有关。分析：值得欣慰的是，没有同学猜想滑动摩擦力与质量有关，可见从感性入手建立概念对初中学生来说的多么重要！师：【付板书：（1）接触面的粗糙程度。（2）压力大小。（3）接触面积大小。】猜想完了我们再做什么？生：设计实验。师：昨天通知大家带了洗衣粉水，现在请同学们设计随手小实验来探究滑动摩擦力与上述因素的关系。同学们积极讨论，由于前面小实验的启发，大部分同学都想到了将手掌放在桌面上推。教师巡回查看情况，提示没有思路的同学，记下有代表性的同学。3分钟后师：同学1跟大家说说你的方法和结论。同学1:将手按在桌子上往前推，加大压力，觉得摩擦力大了，说明摩擦力与压力有关。师：同学
11、2说说看。同学2:我的结论跟同学1相同，我的方法是第一次用一只手推，第二次把另一只手加在上边一起推。师：将一只手加在另一只手上往前推，是为了改变什么？生：改变压力。师：两位同学的方法和结论都非常好。手放在有洗衣粉水的桌面上推，摩擦力怎么变呢？可以得出什么结论？同学3:变小了。说明摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。师；今天的小实验暂时到这里，明天我们将在实验室用实验器材再次探究滑动摩擦力与哪些因素有关。分析：在此没有强调控制变量只是通过小实验先让学生对影响滑动摩擦力的相关因素先获得感性认识。师：今天的预习作业是(1)弹簧秤能直接测的是什么力？当我们用它来测量重力时，物体要保持静止，为什么？(2
12、)把钢尺紧按在桌面上，一端伸出桌面。当伸出长度不同，用相同的力敲时，发出声音的不同；当伸出长度相同，用不同的力敲时，发出声音的的不同。这里用到研究问题的方法叫。分析：用二力平衡的知识测量摩擦力是学生学习的障碍，通过回忆重力的测量，让学生顺利过渡到摩擦力的测量；同时通过回忆探究声音特征的过程，重温控制变量法的具体操作，让学生能在下一次课类比着进行滑动摩擦力实验设计。课后反思：课程标准中对摩擦力的表达是“通过常见事例或实验，了解摩擦力”，可见课程标准和教材给我们的实际教学留下了很大的空间。根据学生的情况我将内容分两节课完成，本节课主要通过小实验的设计让学生对摩擦力获得感性认识，强调对“互相接触挤压”“发生相对运动或有相对运动的可能（趋势）”的理解，顺应学生关于摩擦力的错误前概念及相异构想。以往的教学，我从力的平衡入手，分析了为什么会有静摩擦力、滑动摩擦力，自己觉得思路清晰、逻辑严密，但由于没有感性知识支撑，没有触动学生错误的前概念，所以效果不是很好。通过本节课的教学我体会到：面对学生的错误，我们教师不能只是简单的抱怨、责备，而要更多的反思，改进自己教学的不足，梳理自身的学科教学知识，使自己的教学水平跃上一个新的台阶。参考文献：吴加潮.中学物理教师的学科教学知识J,物理教学，2012.12吴迪、李贺、朱俊空.前概念和相异构想的理解和启发J.物理教师，2012.8
