基于物理核心素养的“滑块—木板”模型教学

基于物理核心素养的“滑块—木板”模型教学

张链娜

浙江省宁波市五乡中学 315100

摘要：物理核心素养中明确提出重视学生科学思维过程的模型构建。物理模型是研究物理的重要工具之一，物理模型的理念贯穿于整个物理教学之中，“滑块—木板”模型是中学物理教学的重要模型，也是高考命题的重点和热点之一。因此，对此模型情况进行探究分析，帮助学生形成科学的物理思维，培养学科素养，提高相应的解题能力，具有十分重要的学科价值和现实意义。

关键词：核心素养；物理模型；物理情境

1. 模型概述

“滑块—木板”模型，是指上、下叠放两个物体，并且两物体在摩擦力的相互作用下发生相对滑动的模型。模型涉及摩擦力、相对运动，属于多物体多过程问题，知识综合性较强，对能力要求较高。该问题的主要难点在于提高学生们受力分析以及运动过程分析的能力，让高中生能够正确使用动力学知识以及运动学知识来分析运动状态的临界条件，之后准确把握运动状态的临界条件，才能正确处理此类问题。

2. 解题思路与技巧

3. 物理模型透析

【引例】木板B质量为M静止在光滑水平面上，木板上放着一个小滑块A质量为m，与木板之间的动摩擦因数μ，为了使得A能从B上滑落下来，求下列情况下力F的大小范围。（假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）

1.

A 与B刚要发生相对滑动的临界条件：

①要滑动：A与B间的静摩擦力达到最大静摩擦力

②未滑动：此时A与B加速度仍相等

A受到向前的静摩擦力

对A分析：

对整体分析：

所以 才能使A能从B上滑落下来。

2.

对 B分析：水平方向仅受摩擦力，

对整体分析：

所以 才能使A能从B上滑落下来。

小结：先隔离没有拉力作用的另一物体，由临界条件求临界的加速度，再对受拉力作用的物体进行受力分析，根据牛顿第二定律求出结果。

4. 物理情境创设的例题突破

2021年新春佳节，我市的许多餐厅生意火爆，常常人满为患，为能服务更多的顾客，服务员需要用最短的时间将菜肴送至顾客处．某次服务员用单手托托盘方式（如图）给10m远处的顾客上菜，要求全程托盘水平且手、托盘和碗之间无相对滑动．已知托盘和手、碗之间的摩擦因数分别为0.2、0.125，服务员上菜最大速度为2.5m/s．假设服务员加速、减速运动过程中是匀变速直线运动，且可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力．则服务员上菜所用的最短时间是多少？

例题解析：设碗的质量为m，托盘的质量为M，以最大加速度运动时，碗、托盘、手保持相对静止。

对碗分析可得： ，

碗与托盘间相对静止，则： ，

解得：

对碗和托盘整体，由牛顿第二定律得： ，

手和托盘相对静止，则： ，

解得： ，

则最大加速度： ；

服务员以最大加速度到最大速度，然后匀速运动，再以最大加速度减速运动，所需时间最短，

加速运动时间： ，

位移： ，

减速运动时间： ，位移： ，

匀速运动位移： ，时间 ，

最短时间：

通过演绎“滑块—木块”模型，教师在教学过程中要抓住物理的特点和模型方法的特点不断地对学生进行训练，教会学生模型方法，优化解题思路，提升学生思维，培养学生获取知识、综合分析和解决问题的能力，促进学生物理核心素养的培养，实现高效课堂。

参考文献

【1】徐清.物理情境和物理模型在物理教学中的应用分析[J].名师在线.2017.（01）.54-55.

【2】邢嗣乾 浅析物理“滑块—木板”模型的两类问题[J].考题解析.2020.(19).19-20.

【3】林东槟 “滑块—木板”模型全攻略[J].物理教学.2019.(3).23-26