《摩擦力的秘密》实录与剖析
王鹏
（注：本文早已发表在《湖北教育·科学课》2017年第6期）
一、教学设计剖析
《摩擦力的秘密》是苏教版初中科学四年级上册第四单元《无处不在的力》中的第四课。后面的内容中学生学习了哪些是力，力有大小和方向，了解了弹力与重力及弹簧测力计的使用。那些为学习磨擦力做好了知识与能力的铺垫。
磨擦力是继弹力与重力以后的第三种性质的力。本节教材内容编排是先介绍磨擦力（给出了描述性定义），生活中有什么现象（即所谓磨擦力的“功”与“过”）。以后研究怎样降低固体之间的磨擦力，液体的阻力和二氧化碳的阻力。最后了解什么地方须要减小磨擦力，什么地方须要减少磨擦力。涉及内容较多，起码须要两个课时就能完成。
怎么让中学生进行充分地实验探究，进行有深度的学习？“探究”发生在中学生的已知世界与未知世界的交界处。这是我们教学设计的出发点。笔者从事过多年的中学数学教学，对于磨擦力的内容比较了解。其操作性定义即公式是：
，磨擦力的大小涉及材料的粗糙程度（
）和接触面间的压力（
）。对于这两个诱因，中学生是有一定的生活经验的，例如结了冰的桥面与结冰之前的对比，椅子里不装书时与装满书以后再带动的对比等等。那些都是中学生的已知世界（现有水平）。但是，中学生的这一经验并没有在脑子中显化为科学认知。甚至对于大部份中学生而言，她们并没有真正地去关注和思索过磨擦现象。为此，“这两个诱因怎样影响磨擦力的大小”是中学生的未知世界（潜在的发展）。我们班主任可以借助中学生的这一“最近发展区”，设置有一定难度的学习任务，推动中学生的学习发生。
因此，笔者将教材内容进行了处理：教材中的实验探究任务是怎样减少磨擦;而笔者将其改为“你认为磨擦力大小与哪些有关？怎样进行实验探究。”
二、教学过程
1.聚焦话题，导出新课（注：“生”表示是中学生集体回答；“生1、生2……”表示某些中学生作答）
师：朋友们，明天上课前，老师先给你们演出个小魔术，想不想看？
生：想！
师：这个魔术的名子叫“魔戒”。既然是魔术，那老师我先转过去打算一下，不准偷窥哦。好了，你们看，我手上是哪些（一个金属环套在一根橡皮筋上）？哪边高哪边低？
生：左手边高，右手边低。
师：环在低处还是高处？
生：低处。
师：好，如今奇迹就要发生了哦，睁大嘴巴看好了……
（演示环从低处向高处上升，虽然是把一小段橡皮筋拉长，再一点点儿放长橡皮筋。）
生：哇！
师：谁能猜猜是如何回事？
生1：我看到你鼻子张着，之后这就起来了……
师：哦，我吹了口仙气？（众笑）
生1：不是不是，我发觉线在抖？
师：哦，你看见线在抖。我告诉你们，这显然不是线，这是……（拉伸演示）
生：橡皮筋！
师：你们想想，我这魔术借助了橡皮筋的哪些力？
生：弹力！
师：对，上面的课我们学过了弹力，这确实是与橡皮筋的弹力有关。但只是有弹力还完成不了这个魔术。你们想想还和哪些有关？
生：拉力、摩擦力……
师：你们看摩擦力实验课堂实录，螺丝挂在牙签上，大家看，金属环下降了。刚刚在橡皮筋上为何没有下降呢？就是由于有磨擦力。不过，即使你晓得了是弹力与磨擦力，也不容易学会这个魔术。你们想不想学这个魔术？
生：想！
师：那好，我就要先瞧瞧这节课谁最认真，我就教给谁。
（中学生们纷纷姿势端正！）
（设计意图：用一个魔术除了备考了旧知识和引入了新知识，也降低了趣味性。）
2.初遇磨擦力
师：你们思索一下，我们生活中有什么磨擦现象呢？
（中学生列举例如梯子靠在墙壁、汽车轮毂、双手搓动，洗头、擦黑板、走路等事例后，）
师：哦，那位朋友说了用手在椅子上搓一搓，我们来试一试。我们的手是感知最灵敏的，我们用手在桌面上搓一搓。
（中学生开始尝试。）
师：我们可不可以用手在自己的外套上搓一搓，体会一下。用我们的手搓一搓毛发、搓一搓我们的脸蛋……
师：你们都能感遭到磨擦力吗？那你们看，我手里的这个小铁块（用小铁块在板上带动示范，引出实验。）小铁块受磨擦力吗？
生：受。
师：（播放PPT中物体滑动的动漫），带动这个物体，磨擦就发生了。那老师的问题来了：请问，磨擦力发生在那个部位？我呢，先随机叫学号，假如刚好也主动举手了，我就奖励一张个人夸奖卡。来，35号（答不上来，再点名举手朋友）
生：发生在两个物体的接触面上。
师：哦，发生两个物体的接触面上。那磨擦力的方向朝那里呢？学号第23号。
生：与物体的运动方向相反（也有中学生说与物体的运动方向相同）。
师：对了，我们看一下磨擦力发生的情况。（假如中学生答与所受拉力方向相同，就举例子来说明若与拉力方向相同，铁块会越跑越快，而现实是平衡着的匀速带动）。你们齐声朗读磨擦力的定义。
（设计意图：有意识地引导中学生用手分别在桌面、书本、衣服、脸上、头发等不同材料上进行磨擦，为中学生在前面能提出影响磨擦力大小的诱因做好铺垫。简化了对于磨擦力的描述性定义的处理，由于主要考虑本节课的重点是实验探究磨擦力大小的影响诱因，故这儿让中学生了解力的发生部位与方向的判定即可。）
3.提出猜测和实验施行
师：看来磨擦力通常情况下总是制约物体的运动。磨擦力也是一种力，上面我们学习过了力，你们晓得，力除了有方向，还有……
生：大小。
师：挺好，那我们明天来研究一下磨擦力的大小。你们猜测一下，物体遭到的磨擦力的大小可能会和哪些诱因有关呢?
（将中学生的推测用板书记录：压力、材料、接触面大小、形状、速度……）
师：好，刚刚你们提出了多种猜测，那我们就先来研究其中之一吧，看是不是与材料有关。瞧瞧下边老师提供的材料，哪一种对小铁块的磨擦力会最大？这是哪些？（图片）
生：课桌面、毛巾、泡沫板
师：嗯，不仅这种，研究磨擦力，我们要用到实验室里的仪器。你们看，这是哪些？
生：弹簧测力计。
师：对，还记得它的每一小格是多少牛吗？
生：0.1牛。
师：这又是哪些？
生：钩码（有的说是砝码）。
师：对摩擦力实验课堂实录，这是钩码。可以置于小铁块的圆槽里。那如何使用这种工具与材料呢？像这样，沿水平方向匀速平缓带动。只要渐渐拉，表针能够稳定在一个刻度上。每种材料我们拉三次，取中间值。你们还记得哪些是中间值吧？除去一个最高分，除去一个最低分。你们理解了吗？
生：明白了。
（中学生依次上台领取材料和工作单。）
（中学生实验活动，老师巡视观察指导，中途可以全班暂停来提醒中学生怎样借助控制变量法来完成实验。）
4.实验总结与科学决策
师：我看每位小组都差不多完成实验了，如今我们进行实验小结。
师：那个小组先来汇报一下？
生：各组举手。
师：好，第×组的发言人。你来说一下大家组的实验推论。
生2：我们组的实验推论是浴巾的磨擦力最大，课桌面的磨擦力最小。
师：（纠正他的用语）哦，你是说浴巾对小铁块的磨擦力最大，桌子面对小铁块的磨擦力最小。好，什么小组与她们的推论相同？
多数小组举手，可能会有某些组不同意。
师：请第×组的发言人来说一说大家的推论。
生3：我们的推论是泡沫板形成的磨擦力最大，课桌面形成磨擦力最小。
师：哦，原先这样。朋友们，如今出现了两个实验推论，我们应当接受那个呢？你来说。
生2：应当接受我们的，由于我们是大多数小组的推论，而她们只有一组。
师：嗯，我们有十个组，每位组的材料都是相同的，但是每种材料做了三次实验。也就是我们进行了三十次重复实验。一个科学推论，要能禁得起他人的实验，被他人重复下来能够被认可。面对现今出现的情况，我们先暂时接受大多数小组的推论。这一组朋友，请过一会儿再重新做一次实验来检验一下。
师：那课桌面、泡沫板与浴巾，你们认为它们二者有哪些区别？
生:越来越粗糙。
师：哪一个最粗糙，哪一个最光滑？
生：浴巾最粗糙，课桌面最光滑。
师：嗯，看来材料越粗糙，形成的磨擦力越大。老师想问，不仅刚刚的实验推论，关于影响小铁块遭到的磨擦力大小，还有其他可能影响诱因吗?好，大家组来说。
生4：老师，我们组发觉，在课桌面上也可以形成很大的磨擦力？
师；嗯？大家如何会有这样的新发觉？
生4：我们是在课桌面上进行的实验。假如改变小铁块的重量，就是加上不同的钩码，磨擦力的大小就不一样了，越重形成的磨擦力越大，有时侯比在浴巾上的还大。
师：（重复并纠正中学生的话）哦，你是说大家组发觉假如选择好一种材料（不变），在里面带动小铁块，改变放到前面的钩码的数目，磨擦力大小不同，是吧？
生：是的。
师：其他小组有没有这样的发觉？
生：有（有的说“没注意到”）。
生5：那肯定是啊，这是常识。我们生活中就有这样的事例。面包车越重，带动面包车越费力，说明地面形成的磨擦力越大。
师：哦，那位朋友说这是常识，用生活中的反例就可以解释。你们同不同意？
生：同意！
师：哦，大家如此轻易相信他了！？朋友们，面对一个说法，科学家的心态是不随便轻信。我们要掏出证据。朋友们，面对这个新发觉，我们也得做哪些？
生；实验！
师：好，那我们所有的小组都来验证一下她们组的说法好不好？不过，请问你们，我们应当如何处理小铁块呢?（视情况可以给与提示：我们每次只能改变一个量）
生6：每次带动不同重量的小铁块。
师：改变重量可以通过放上不同数目的钩码来实现。这么材料如何选择呢？
生6：确定好一种材料后，不再更换，每次我们只改变小铁块的重量。
师：你们同意吗？
生：同意。
师：对，这就是我们仍然指出的实验公正性，要确保只改变一种诱因。下边，我们每位小组可以自由选择一种材料来进行实验。我这儿再给各组发一张空白记录单，你们把得到的数据记出来。
（设计意图：关注碰巧性，能够将实验真正转为中学生的探究活动。许多伟大的科学家常常就是在一次碰巧发觉中获得灵感才有了新的理论或发明创造。为了营造出中学生们的“新发觉”，在第一次实验活动中，我们老师也可以对完成任务较快的小组进行适当暗示。）
5.自主探究与应用拓展
中学生开始第二次实验活动。
师：好，我看大部份小组都完成了。那个小组上去说一下大家的实验情况。第×组。
生7：我们小组用浴巾做的。第一次只放了一个钩码，第二次放了三个钩码，发觉果然是越重形成的磨擦力越大。
师：那个组用的桌面？那个组用的泡沫板？
生8：我们是在三种材料上都分别做了一下，结果都是这么。
师：哦，重量变大了，说明铁块对材料的哪些变大了？（压力）看来，我们明天得出了影响磨擦力的两个重要影响诱因：一个是材料的粗糙程度，一个是重量（压力）大小。（板书）
师：现今老师出两个任务，你们瞧瞧如何借助我们刚才实验得到的推论来解决问题。第一个是赛事用牙签夹圆珠（请两位朋友上来）。老师说开始后，大伙一起给她们倒数15个数，瞧瞧她们谁能夹得多？打算好了吗？
生：打算好了。
师：开始！
生：15，14，13……
师：停，我们瞧瞧，谁夹得多？
生：都不多。
师：谁有办法，整修改建牙签，让它能夹更多圆珠呢？
生：弄点刻痕，牙签上弄点东西减小磨擦……
师：嗯，你们说的那些是哪种方式？改变粗糙程度还是减小压力？
生：改变粗糙程度。
师：我这儿有两双整修过的牙签，一双缠了橡皮筋，一双裹了厕纸。我们再请这两位朋友再来试一试老师这两双牙签。
（开始计时15秒）
师：专访一下这两位朋友，觉得疗效怎样样？
生9：比之前很多了，一夹一个准。（众笑）
师：你们再来看下一个任务，这本书怎样样能够不容易被抽走？（老师演示从桌面抽书）
生10：可以减小压力。
师：好，你上来试试。
（中学生上来，又请一位块头大的中学生11上来抽书）
师：你确信你手臂的力气足够大，书不被抽走吗？
生10：有点儿不自信，由于他在我们班里力气是比较大的人。
师：要不你坐起来吧。
生10坐在桌子上，大腿压着书。生11抽书不容易，反倒是椅子连人差一点儿被拉倒，导致下边中学生的一片笑声。
师：看来减小压力办法可行哦。不过，刚刚那些还显示不出磨擦力的巨大威力。你们想不想体会一下磨擦力的巨大威力？
生：想！
师：好，我们请两个朋友上来做个拔河游戏。大家上来。
（两个中学生用力拉两本交叠在一起的书，却拉不开。）
师：为何她们拉不开？
生：由于书册彼此交叠在一起，像好多小手一样拉住了。
师：大家说磨擦力厉害不厉害？
生：厉害！
师：生活当中还有好多磨擦现象。哪些地方的磨擦是你喜欢的，哪些地方的磨擦是你不喜欢的呢？课后请你们思索一下。下课！
设计意图：中学生对于自己或是同伴的发觉会更有探究欲望，自主实验也进行的更自然。再将实验推论与生活中的实例联系上去，引导中学生关注生活，将科学应用于生活。同时辨证思索磨擦力的优劣，将问题进行延展。
三、总评
本节课的开发与设计尊重中学生的已有经验，关照教材前后的知识体系，非常是在指导中学生完成给定的探求实验中还嵌套着中学生能力所及的“新发觉”，因而举办起属于中学生的自主探究。这两次实验的内核是影响磨擦力的两个诱因，但又巧妙设计产生思维探求上的进阶。对中学生而言，这其中不只是科学方式的培养，也渗透了科学精神与科学价值观的教育。
陌陌公众号“科教守望者”视频链接：
（或：“优酷网”上搜索“王鹏《摩擦力的秘密》”可以在线观看上课录象。）
附件：实验工作单1与2
《摩擦力的秘密》探究实验工作单
年级：班级：第组
材料
弹簧测力计的示数
注1：
“中间值”是指三个数据中的第二大值，如“0.5N、0.2N、1.6N”的中间值是0.5N”。又如“0.2N、0.2N、0.3N”的中间值是0.2N”。
注2：
用三个中间值来比较铁块与材料间的磨擦力大小。
第一次
第二次
第三次
中间值
课桌面
毛巾
泡沫板
实验推论：
有无其他发觉：
《摩擦力的秘密》探究实验工作单
年级：班级：第组
材料
弹簧测力计的示数
实验推论：
||引用通告|编辑
