课堂遗存资源的利用

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  新课程理念下的课堂教学十分重视生成性教学,这是由新课程的教学目标所决定的,是新课程改革的要求.叶澜教授将“课堂教学过程”比喻为:“随时都有可能发现意外的通道和美丽的图景,而不是一切都必须遵循固定线路而没有激情的行程”. 课堂动态生成教学资源的过程,也是课堂各要素相互联系、相互作用,从而推动教育主体发展的过程.在课堂教学情境中,教师与学生不断创造、解释着课堂事件,在这种创造与解释的过程中,内容不断变革,意义不断生成.在特定的课堂环境下,根据生成性资源是否被利用或深度开发,我们把它们分为已利用资源和“遗存资源”.已利用资源是指教师凭借自己教育机智,及时捕捉并生成了具有一定利用价值的教育资源.“遗存资源”指课堂没有解决的,没有被利用的生成资源.如何把这种遗存资源进行开发和利用是笔者一直探索并关注的问题.下面介绍的是笔者在上《摩擦力》这一课时产生的课堂遗存资源,课后进行挖掘再利用的事例.
  我们都知道摩擦力的大小与面积无关.在一次上课时,这个问题却使笔者绊住了脚.
  学完八年级物理第八章第三节《摩擦力》以后,讲习题的时候,在《能力培养与测试》中有这样一题选择题: 将两本书的书页交叉叠放在一起,小明费尽力气也没有把两本书拉开,[TP3CW46.TIF,Y#]如图1所示,如果在这个过程中书是静止的,则下列相关的说法中错误的是:A书页之间没有滑动,所以没有产生摩擦力;B叠放的书页越多,摩擦力越大;C两本书彼此之间的摩擦力大小相等;D两本书受到的手的两个拉力是一对平衡力.配图显示两手拿着两本书,书页交叉平放在半空中.这一题明显是A答案错了.但是有同学当时就提出了问题:老师,摩擦力的大小不是与接触面积无关吗?我听到学生的提问后思考:两本书压力没变,接触面粗糙程度没变,而且书在半空中,上下都没有对书的压力,书的摩擦力怎么就变得那么大呢?难到真的与接触面积有关吗?想到这儿,我一时也想不出为什么,只好老实交代:我也不知道为什么,等我问一问其他老师或者查一查资料再说.
  回家后,我也开始做这个实验,两本书书页叠放以后,无论是放在桌面上还是拿在空中,无论是平放、立放还是斜放,都不能将两本书拉开.显然摩擦力大了很多.书页每个面上都会产生摩擦力,叠放的越多,产生的摩擦力越大.
  现在我们拿A,B两本书作研究. 以A为参照物, B插入A中.对于B书的每一页都受到A书中相邻两页的力.如果B是向右抽出,那么A书中相邻两页的上页给予B一压力,产生一个向左的摩擦力,下页同样也给一个向左的摩擦力.设摩擦系数为μ. 假设两本书均有N页,书重G,A书第一页在上面,对于B书第一页上表面所受压力是(G/n),摩擦力是f1=μG/n,第一页下表面所受压力为2G/n,摩擦力是f1′=2μG/n,相对于第二页是上表面压力为N=3G/n,f2=3μG/n,第二页下表面压力为4G/n,摩擦力为f2′=4μG/n,依次类推,第N页上表面压力[HJ1.35mm]为(2n-1)G/n,摩擦力为fn=(2n-1)μG/n,下表面压力为2nG/n=2G,下表面摩擦力为fn′=2μnG/n=2μG.所以,所有书页上下表面的总摩擦力f总=f1 f1′ f2 f2′ … fn fn′=(2n 1) μG.从式子可以看出,两本书书页交叉叠放在桌面上产生的摩擦力比一本书压在另一本书时的摩擦力要大2n倍.若n=100,则书页叠放产生的摩擦力相当于从201本书下面抽出一本书产生的摩擦力.由此可见,书页叠放产生的摩擦力相当大.
  但是,如果不是平放在桌面上,而是立放在桌面上,或者立放在半空中,为什么还不能拉开书页叠放的两本书呢?我认为还有一个重要的原因,就是大气压的作用.因为立放的时候,没有书页重力而引起的摩擦力,但是书页叠放的时候书页与书页之间空气排出的较为干净,在大气压的作用下,书页之间的摩擦力更大了.生活中这样的例子也很多,比如新塑料袋揭开就比较费力,两块玻璃放在一起要揭开也比较费力,都是由于大气压的作用.为了验证这种想法,我又做了两个小实验:
  实验1: 在家中找了一本较大的硬面绘画书《奇妙的动物世界》,用胶带贴在书的右侧边,胶带另一端用于挂弹簧测力计.硬封面长29.20厘米,宽21.50厘米.把书放在水平桌面上,压紧封面,用弹簧测力计竖直向上缓慢拉动,弹簧测力计的示数达到1 N时硬封面被拉开,被拉开后示数迅速减小到0.7 N.第二次我把封面微微拉开一条细缝,再用弹簧测力计把封面拉开,弹簧测力计示数为0.7 N.我又重复了几次实验,基本都是这个数据.这个实验说明书页间紧压时,里面的空气被部分挤出,压强减小,大气压在这里对书页是有压力作用的.
  实验2:把书页交叉叠放的两本书,平放在桌面上,用电吹风从书的前方向顺着书页方向吹,同时向两边拉书.原来怎么也拉不开的两本书,现在轻松就拉开了.我又把书页交叉叠放的两本书拿在半空中,用电吹风从书的前方向顺着书页方向吹,也很容易就拉开了两本书.这个实验因为在书页之间形成了空气膜,既解决了大气压的问题,又减小了摩擦力,所以很容易就把书拉开.
  通过实验,我明白了书页交叉叠放的两本书为什么不容易拉开的道理.但是由于大气压的知识学生还没有学到,学生暂时还不能理解.等到学习大气压知识时,我就把这个问题又提了出来,使原来遗存的资源得到了利用.我把两本较厚书书页交叉叠放后,拿到教室里.当做完覆杯实验和马德堡半球实验后,我又把这两本书拿出来,让两个学生把书拉开.两个学生使出浑身的力气也没有把在半空中没有任何夹子夹住的书拉开,大家看得十分好奇.还有不服气的同学又过来试一试,也没有拉开.然后用电吹风从书的前方向顺着书页方向吹,两个同学很容易就拉开了两本书.同学们看得是目瞪口呆.我向同学们把我的实验过程和结论简单做了介绍,强调说明了摩擦力的大小与压力的大小有关,与接触面积无关的原理.同时也说明了大气压给书页的作用像一只无形的夹子压在书的两侧,使书页之间的摩擦力非常大.
  这样,我把以前的课堂遗存资源利用了起来.
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