巧用小物品，突破重难点
摘 要：在初中物理教学中，实验教学非常重要，演示实验的成败直接影响着学生对物理知识的理解.《影响滑动摩擦力大小的因素》的演示实验中，由于操作不便等原因，容易造成对压力知识的误解，影响学生的理解.所以基于学生的认知情况，利用身边的物品，对实验进行改进，组成一套新的实验器材，突破教学中的重难点.
关键词：改进；滑动摩擦力
作者简介：孙燕红（1988-），女，上海，大学本科，中学二级教师，研究方向物理实验教学.
1 实验改进的缘由
在初中物理教学中，实验教学非常重要，演示实验的成败严重影响着学生对物理知识的理解.但在现有教材配套的实验中，有些实验操作不便，也容易造成学生的误解，如《影响滑动摩擦力大小的因素》演示实验.原实验用加砝码改变压力的方法，很容易让学生得出“影响滑动摩擦力的因素是物体的重力”这种错误的结论.例如在2015年上海中考物理卷中第15题的情景题：
为了探究影响物体受到滑动摩擦力大小的因素，某小组同学利用木块A、砝码B、弹簧测力计等进行实验.实验中，他们先在同一水平桌面上分别以不同的速度匀速拉动木块，然后通过木块A上增加砝码B以改变A对桌面的压力大小，并用测力计测量木块A受到的滑动摩擦力大小，研究过程如图1（a）、（b）和（c）所示，三次实验中木块A的速度大小关系为v1=v3>v2 ，请仔细观察图中的操作和测量结果，然后归纳得出初步结论.
（1）比较（a）和（b）两图可知：
（2）比较（a）和（c）两图可知：
虽然题干中明确提示“增加砝码来改变对桌面的压力”，但仍有很多学生误解为影响滑动摩擦力的因素是重力.究其根本原因就在于新课教学中所使用的实验对学生理解压力对摩擦力的影响造成了一些的误导.针对这一问题，教师进行实验改进，内容如下.
2 实验器材的选择和改进
2.1 器材选择
在原实验中，通过增加砝码来改变压力，虽然容易理解，但是对于未学过压力知识的八年级学生而言，容易将“重力”与“压力”两个概念混淆.所以在实验器材的选择中用夹子代替砝码，
使实验更直观，避免概念的混淆，更容易得出准确结论.夹子在生活中被广泛应用，而且根据生活经验，夹子越多，力就越大，所以在改进过程中通过夹夹子来施加压力，改变夹子数量来改变压力，从而直观找到摩擦力与压力的关系.最终的实验装置如图2所示.
2.2 实验改进
根据拉力的方向，将改进方案分为两类，水平方向和竖直方向.具体方案如下：
第一类：水平方向
方法1：实验装置竖直方向固定在铁架台上（如图3），用弹簧测力计水平方向匀速拉动铁尺.然后改变夹子数量重复上述步骤，验证滑动摩擦力与压力的关系.
方法1中受力分析简单，较易理解.水平方向上拉力和摩擦力是一对平衡力，大小相等.但是在实际操作中确保铁尺在水平方向做匀速直线运动不易做到，铁尺会由于重力作用向下滑动（如图4）.而且此时整个装置受到水平拉力作用，容易发生倾斜（如图5）.
方法2（推荐）：由于方法1中，铁架台容易倾倒，所以用手代替铁架台.又由于匀速直线运动不易做到，弹簧测力计示数不稳定，所以借助相对运动，保持弹簧测力计不动，用手水平向后拉动塑料尺，使它相对铁尺运动，从而在接触面间产生滑动摩擦力（如图6）.然后改变夹子数量重复上述步驟，验证滑动摩擦力与压力的关系.
方法2同方法1一样，受力分析简单，较易理解.而且实验器材较简单，可以作为学生探究实验，一个学生固定弹簧测力计，一个学生拉动塑料尺，在实验过程中，亲身感受摩擦力的变化情况.但是在分析过程中，由于相对运动在接触面间产生摩擦力较难理解.
第二类：竖直方向
方法3：考虑到铁架台的稳度，故将装置水平方向固定在两个铁架台上（如图7），竖直向上拉动铁尺.由于竖直向上拉动铁尺时，塑料尺会被向上拉动，所以用螺丝将塑料尺固定在铁架台上.当铁尺竖直方向匀速运动时，那么铁尺在竖直方向受力平衡，结合三力平衡算出摩擦力的大小.改变夹子数量重复上述步骤，验证滑动摩擦力与压力的关系.
在方法3中的铁架台，由于自重的缘由更稳固，不像方法1中易倾斜.但是分析过程中铁尺在竖直方向上受到重力、摩擦力、拉力这三个力作用处于平衡状态，三力的平衡理解有难度.而且实际操作中用螺丝固定塑料尺，会产生压力，影响实验的准确性.
方法4（推荐）：方法3中螺丝固定会影响实验，所以将固定的螺丝去掉，将凹槽向下起到阻挡作用，消除了螺丝压力作用.同时方法3中铁尺自重无法忽略，计算摩擦力需要三力平衡较复杂，所以选择质量较小的塑料片代替铁尺（如图8），在分析的过程中可以不计其重力对实验的影响.用弹簧测力计竖直方向匀速拉动塑料片，结合二力平衡算出摩擦力的大小.改变夹子数量重复上述步骤，验证滑动摩擦力与压力的关系.
方法4较方法3受力分析更简单，学生容易理解.而且这种方法适合作为演示实验，通过观察弹簧测力计示数变化感受摩擦力变化.但是实际操作中做匀速运动不容易，弹簧测力计示数不稳定.
3 实验改进中的一点感悟
以学生为本的教学，要求教师在进行教学设计时结合学生的情况，其实实验部分的教学也是如此.原来的实验容易对个别学生造成新的困惑，所以需要适当改进实验，让学生更好地理解. 同时教师应该设计更多的活动，让学生参与，只有经历发现问题、解决问题的过程才能收获更多.所以除实验室配备的实验器材外，教师更应利用身边的物品进行实验的改进.本次实验改进的选材大都是平时所用，利用这些物品做实验，有利于学生创新意识的培养.总而言之，在平时的实验教学中，教师应更多关注学生的困惑和学习的方法，化繁为简，同时也要善于利用身边的物品改善实验，变废为宝.
参考文献：
[1]孙亚楠，郑建锋.关于《滑动摩擦力与哪些因素有关》的改进实验.
关键词：改进；滑动摩擦力
作者简介：孙燕红（1988-），女，上海，大学本科，中学二级教师，研究方向物理实验教学.
1 实验改进的缘由
在初中物理教学中，实验教学非常重要，演示实验的成败严重影响着学生对物理知识的理解.但在现有教材配套的实验中，有些实验操作不便，也容易造成学生的误解，如《影响滑动摩擦力大小的因素》演示实验.原实验用加砝码改变压力的方法，很容易让学生得出“影响滑动摩擦力的因素是物体的重力”这种错误的结论.例如在2015年上海中考物理卷中第15题的情景题：
为了探究影响物体受到滑动摩擦力大小的因素，某小组同学利用木块A、砝码B、弹簧测力计等进行实验.实验中，他们先在同一水平桌面上分别以不同的速度匀速拉动木块，然后通过木块A上增加砝码B以改变A对桌面的压力大小，并用测力计测量木块A受到的滑动摩擦力大小，研究过程如图1（a）、（b）和（c）所示，三次实验中木块A的速度大小关系为v1=v3>v2 ，请仔细观察图中的操作和测量结果，然后归纳得出初步结论.
（1）比较（a）和（b）两图可知：
（2）比较（a）和（c）两图可知：
虽然题干中明确提示“增加砝码来改变对桌面的压力”，但仍有很多学生误解为影响滑动摩擦力的因素是重力.究其根本原因就在于新课教学中所使用的实验对学生理解压力对摩擦力的影响造成了一些的误导.针对这一问题，教师进行实验改进，内容如下.
2 实验器材的选择和改进
2.1 器材选择
在原实验中，通过增加砝码来改变压力，虽然容易理解，但是对于未学过压力知识的八年级学生而言，容易将“重力”与“压力”两个概念混淆.所以在实验器材的选择中用夹子代替砝码，
使实验更直观，避免概念的混淆，更容易得出准确结论.夹子在生活中被广泛应用，而且根据生活经验，夹子越多，力就越大，所以在改进过程中通过夹夹子来施加压力，改变夹子数量来改变压力，从而直观找到摩擦力与压力的关系.最终的实验装置如图2所示.
2.2 实验改进
根据拉力的方向，将改进方案分为两类，水平方向和竖直方向.具体方案如下：
第一类：水平方向
方法1：实验装置竖直方向固定在铁架台上（如图3），用弹簧测力计水平方向匀速拉动铁尺.然后改变夹子数量重复上述步骤，验证滑动摩擦力与压力的关系.
方法1中受力分析简单，较易理解.水平方向上拉力和摩擦力是一对平衡力，大小相等.但是在实际操作中确保铁尺在水平方向做匀速直线运动不易做到，铁尺会由于重力作用向下滑动（如图4）.而且此时整个装置受到水平拉力作用，容易发生倾斜（如图5）.
方法2（推荐）：由于方法1中，铁架台容易倾倒，所以用手代替铁架台.又由于匀速直线运动不易做到，弹簧测力计示数不稳定，所以借助相对运动，保持弹簧测力计不动，用手水平向后拉动塑料尺，使它相对铁尺运动，从而在接触面间产生滑动摩擦力（如图6）.然后改变夹子数量重复上述步驟，验证滑动摩擦力与压力的关系.
方法2同方法1一样，受力分析简单，较易理解.而且实验器材较简单，可以作为学生探究实验，一个学生固定弹簧测力计，一个学生拉动塑料尺，在实验过程中，亲身感受摩擦力的变化情况.但是在分析过程中，由于相对运动在接触面间产生摩擦力较难理解.
第二类：竖直方向
方法3：考虑到铁架台的稳度，故将装置水平方向固定在两个铁架台上（如图7），竖直向上拉动铁尺.由于竖直向上拉动铁尺时，塑料尺会被向上拉动，所以用螺丝将塑料尺固定在铁架台上.当铁尺竖直方向匀速运动时，那么铁尺在竖直方向受力平衡，结合三力平衡算出摩擦力的大小.改变夹子数量重复上述步骤，验证滑动摩擦力与压力的关系.
在方法3中的铁架台，由于自重的缘由更稳固，不像方法1中易倾斜.但是分析过程中铁尺在竖直方向上受到重力、摩擦力、拉力这三个力作用处于平衡状态，三力的平衡理解有难度.而且实际操作中用螺丝固定塑料尺，会产生压力，影响实验的准确性.
方法4（推荐）：方法3中螺丝固定会影响实验，所以将固定的螺丝去掉，将凹槽向下起到阻挡作用，消除了螺丝压力作用.同时方法3中铁尺自重无法忽略，计算摩擦力需要三力平衡较复杂，所以选择质量较小的塑料片代替铁尺（如图8），在分析的过程中可以不计其重力对实验的影响.用弹簧测力计竖直方向匀速拉动塑料片，结合二力平衡算出摩擦力的大小.改变夹子数量重复上述步骤，验证滑动摩擦力与压力的关系.
方法4较方法3受力分析更简单，学生容易理解.而且这种方法适合作为演示实验，通过观察弹簧测力计示数变化感受摩擦力变化.但是实际操作中做匀速运动不容易，弹簧测力计示数不稳定.
3 实验改进中的一点感悟
以学生为本的教学，要求教师在进行教学设计时结合学生的情况，其实实验部分的教学也是如此.原来的实验容易对个别学生造成新的困惑，所以需要适当改进实验，让学生更好地理解. 同时教师应该设计更多的活动，让学生参与，只有经历发现问题、解决问题的过程才能收获更多.所以除实验室配备的实验器材外，教师更应利用身边的物品进行实验的改进.本次实验改进的选材大都是平时所用，利用这些物品做实验，有利于学生创新意识的培养.总而言之，在平时的实验教学中，教师应更多关注学生的困惑和学习的方法，化繁为简，同时也要善于利用身边的物品改善实验，变废为宝.
参考文献：
[1]孙亚楠，郑建锋.关于《滑动摩擦力与哪些因素有关》的改进实验.
