实验方案合理与否的师生较量个案

池 卫

摘要：本文从初二物理《探究－摩擦力的大小与什么因素有关》的实验探究课中。通过讨论摩擦力的大小是否与重力有关这一问题，浮现出实验方案是否合理的师生较量。教师从尴尬、失败中领悟，惊讶学生的潜能，惊讶新课改带给师生一起成长的生命力!

关键词：实验；猜想；重力；摩擦力

中图分类号：G633.7文献标识码：A文章编号：1003－6148(2009)10(S)－0020－3

今年3月23日我在初二(10)班讲解物理《探究——摩擦力的大小与什么因素有关》时，计划把这节课上成一节完整的探究实验课。我预计分成五个环节进行：(1)问题与猜想；(2)制定实验计划；(3)收集实验数据；(4)总结实验结论；(5)评估与交流。在课程进行中学生认为影响摩擦力大小的相关因素可能有：压力大小、接触面的粗糙程度、接触面积的大小、速度大小、重力大小。限于一节课的时间不够和探究实验的难度，我把摩擦力大小与重力大小关系的实验探究作为课后作业，允许学生借用弹簧秤、砝码和木块回家实验，下节课带来交流。

为使学生少走弯路，我强调要控制变量(尤其是压力)不变而又能改变重力大小来比较摩擦力的大小是实验的关键

第二天在探究实验交流课上，小伟同学争先表现：“老师，我做出来了，滑动摩擦力大小与重力的大小有关。”我一愣，胡来，“你上讲台做一遍给大家看看。”只见小伟同学不紧不慢地拿出木块、弹簧秤、砝码，把木块放在竖直墙面上，左手用力水平按住木块，右手拉动弹簧秤带动木块竖直向上做匀速直线运动，读出弹簧秤的读数；在木块上方加砝码，保持左手水平压力不变，也用弹簧秤匀速地向上拉，结果弹簧秤的读数变大了，说明滑动摩擦力大小与重力的大小有关，如图1所示。

为了控制压力不变，我提议把手施力压木块改为用圆盘式压力计压木块，使每次压力(即指针的读数)一样即可。我一边肯定压力垂直于重力。变量控制好，一边引导大家找出问题的本质，同学们很快发现拉力与摩擦力不平衡。这时木块竖直向上匀速运动是三力平衡，拉力=重力+摩擦力，加上砝码重力变大，同时拉力也变大，而摩擦力不变，所以重力变大，摩擦力也大的结论是不对的。

这时丹丹同学站出来提议，如果把图1实验改为在竖直墙面上水平匀速地拉动木块，水平方向木块受到拉力与墙面之间的滑动摩擦力，是一对平衡力，问题不就解决了，如图2所示。

好主意，这也是我课前预备的方案，我下意识地肯定了丹丹同学的做法，并发动大家一起做图2实验，同学们立即实验起来，可还是发现：重力越大，摩擦力也越大。我当即恼火了，十分武断地认为学生错了，实验一定不准确，不管从实验角度还是推理角度，我都有信心占上风，可学生硬说老师错了。最后我倚仗老师的强势压住了学生。

正在我犯愁抱怨学生太偏执时，学生米娜同学站起来说：“这个实验如果再改动一下，如图3所示，结论就不一样。在图3中，把木块换成小车，把小车放在水平的桌面上。同时小车又紧靠在竖直的墙上，用恒力F压住小车；使小车在水平面上用弹簧秤拉着做匀速直线运动，发现增加砝码(相当于改变车的重力)，弹簧秤的读数几乎不变。原因：在竖直方向木块受到的重力与支持力是一对平衡力，水平方向木块受到拉力与竖直墙面之间的摩擦力，是一对平衡力，小车受到滚动摩擦力比滑动摩擦力小得多可以忽略。因此，结论是滑动摩擦力大小与重力的大小无关。”

好家伙，妙极了!我一边欣赏米娜的创意，一边重做了图2实验和图3实验。果然图3实验好做又正确，而图2实验很难在水平方向匀速直线运动，而且确实是重力大拉力也大(即摩擦力大)。那么，我原来的“绝对正确理论”又错在何处呢?我一时真摸不着头脑，纳闷、尴尬、着急一起涌上脑门。但我知道必须真诚对待此事，不得不向学生做了圆场：“米娜的实验太好了，结论就是滑动摩擦力大小与重力的大小无关。至于图2实验为何不能说明问题?不好意思，老师会想一想在下一节课给同学们做个解释。”

课后才发现，原来图2实验木块受水平拉力作用时，竖直方向的静态平衡被破坏，静摩擦已变为滑动摩擦，且滑动摩擦小于静摩擦，竖直方向不能平衡，木块的运动趋势方向斜下，无法保证木块水平运动，要近似水平就要加大水平拉力，重力越大拉力也更多，所以图2实验不成功。

我感到师不如生也，脸上一阵一阵火辣。我正想找些其他巧妙实验方案驳回面子时，学生桃子又送来了一份探究摩擦力大小与重力大小关系的实验方案，如图4所示。木块上放一砝码在水平桌面上匀速直线运动，观察弹簧秤读数，接着取走砝码nN，这时用圆盘式压力计往下压木块，使压力恰为nN，即保持压力不变，拉动木块匀速运动，观察弹簧秤读数不变。说明重力变，只要保持压力不变，摩擦力也不变。

接着学生强华也送来了一份探究摩擦力与重力大小关系的实验方案，如图5所示。用圆盘式压力计向上压木块，木块顶住天花板。用弹簧秤匀速拉动木块水平运动，天花板所受到的压力＝压力计读数一木块与砝码的重力，接着取下砝码nN，同时减小压力计的读数nN，保持天花板所受压力不变，这时观察水平匀速拉动的弹簧秤读数不变。说明重力变化了，保持压力不变，而摩擦力不变。妙妙，这不也正是我想要的答案吗?钦佩中带几分嫉妒，我哑然无言，羞愧无比。

课上，学生情绪反而越发高涨，仿佛一个个向我示威：“老师，我们比你行!”

这堂课是我最尴尬、最感失败的一堂课，也是我最成功、最有收获的一堂课。一位名人说过：当你遇到困难挫折时，学习才真正开始。这堂课让我惊讶学生的学习潜能，重新审视自己的教学行为与教育哲学，向时暴露了自己教学中的弱点，备课不够认真，教学中可能出现的问题缺乏预案，尤其当学生处于学习优势，教师处于弱势时，心理有落差，难于适应。事实上，也正是通过论辩激发了学生的求胜心，也正是“我们比你行”的心理摧化了学生的学习潜能。

相信自己还是相信学生，主张接受式教学还是发现式教学，是教师能否从传统教学中走出来的一面镜子。在我国古代教育遗产中，就有“教学相长”，“教然后知不足”等主张。唐代韩愈也有“师不必强于弟子，弟子不必不如师”之说。在今天“数字化时代”，教师的知识能力优势和高势能受到挑战，教师在课堂教学中，未必都能进入学生独特的精神世界，都能理解学生怎样凭借自身的经验在思考。在新事物、新变化面前，我们还得接受“长江后浪推前浪”的现实。难怪许多走进新课程的教师，许多与学生一起进行研究性学习的老师，都发出共同的感慨：“我们简直惊讶发现学生富有的智慧和主动精神，真切的感受一种强大的推力；我们重新找到一颗童心，一种青春的激情，享受到与学生一起成长的欢乐!”

我真切渴望再次能听到这种呼喊声：“老师，我们比你行!”