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加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新,提高初中物理課堂實(shí)效性優(yōu)秀獲獎(jiǎng)科研論文物理是一門(mén)研究物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律及物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的學(xué)科,重理性與邏輯性的思考,實(shí)驗(yàn)是物理研究的主要方式之一。初中物理教學(xué)的很多教學(xué)內(nèi)容涉及物理實(shí)驗(yàn),而傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法會(huì)對(duì)初中物理課堂的實(shí)效性造成影響,無(wú)法充分發(fā)揮物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的作用。新時(shí)期的教學(xué)背景下,教師要注意發(fā)揮新教學(xué)方法、新教學(xué)理念的優(yōu)勢(shì),著手于創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)器具、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)主題,推進(jìn)初中物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新,提升初中物理課堂教學(xué)實(shí)效性。
一、影響初中物理實(shí)驗(yàn)課堂實(shí)效性的因素第一,受傳統(tǒng)應(yīng)試教育的影響,多數(shù)教師仍將教學(xué)重心放在理論教學(xué)上,沒(méi)有意識(shí)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性,實(shí)驗(yàn)教學(xué)的時(shí)長(zhǎng)不夠,且未能讓所有學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)過(guò)程中。比如,部分教師使用實(shí)驗(yàn)圖片、微課視頻、網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)視頻代替實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,讓學(xué)生粗略地觀察,無(wú)法深入領(lǐng)會(huì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)涵,也無(wú)法學(xué)會(huì)具體的實(shí)驗(yàn)思想、實(shí)驗(yàn)方法,實(shí)操能力得不到提升。第二,實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方法過(guò)于刻板。很多教師組織的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與教科書(shū)內(nèi)容完全一致,學(xué)生體會(huì)不到實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的新鮮感,實(shí)驗(yàn)參與性不足。同時(shí),實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)主題、實(shí)驗(yàn)步驟程式化,學(xué)生只需要按部就班地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)即可,無(wú)須對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行深刻的質(zhì)疑和思考。長(zhǎng)此以往,學(xué)生形成了僵化的物理學(xué)習(xí)思維,自然會(huì)影響到物理實(shí)驗(yàn)課程及理論教學(xué)課程的教學(xué)實(shí)效性。第三,實(shí)驗(yàn)教學(xué)的觀念過(guò)于傳統(tǒng)。很多物理教師過(guò)分追求實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)果,不重視對(duì)操作流程的優(yōu)化與管理,很多學(xué)生無(wú)法在學(xué)習(xí)過(guò)程中對(duì)新學(xué)的知識(shí)理論融會(huì)貫通,也無(wú)法掌握具體的操作方法與實(shí)驗(yàn)技巧,教學(xué)效果并不理想。
二、推進(jìn)初中物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的具體策略(一)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)講解方法,提升實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)興趣實(shí)驗(yàn)講解是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要教學(xué)環(huán)節(jié)之一,有效的講解可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)積極性,引起其對(duì)探究實(shí)驗(yàn)結(jié)果的興趣。然而,當(dāng)下的實(shí)驗(yàn)講解方法以陳述講解為主,教師不注重懸念的設(shè)置與趣味的引導(dǎo),講解內(nèi)容無(wú)趣,使學(xué)生喪失主動(dòng)實(shí)驗(yàn)的興趣。實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新需從創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)講解方法開(kāi)始。教師可將生活中、新聞里的趣味事件引入物理課堂,并提出探究問(wèn)題,引發(fā)學(xué)生對(duì)物理現(xiàn)象的思考。在此過(guò)程中滲透實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)、實(shí)驗(yàn)主題,實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)講解流程的優(yōu)化。
比如,在人教版八年級(jí)物理上冊(cè)“聲音的產(chǎn)生與傳播”一課的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,教師先使用多媒體播放以下視頻:1.一名老人在地鐵口投入地拉二胡,二胡的琴弦顫動(dòng),二胡的音樂(lè)聲音悠揚(yáng);2.宇航員在太空站拿水袋,水袋產(chǎn)生皺褶,卻沒(méi)有傳來(lái)任何聲音。3.水壺被放置在桌子上,視頻中不產(chǎn)生任何聲音。播放視頻后,教師提出問(wèn)題:“你觀察三個(gè)視頻感受到了什么?”“什么使聲音產(chǎn)生?”在提出具有懸念的問(wèn)題后,教師將“想想做做”中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容引出:“將橡皮筋拉緊,撥動(dòng)橡皮筋,橡皮筋產(chǎn)生振動(dòng)后發(fā)出類似琴弦撥動(dòng)的聲音,這是為什么?”“你能想到怎樣的方法探索物體發(fā)聲的原因?”在提問(wèn)與講解的過(guò)程中調(diào)動(dòng)學(xué)生的好奇心,使其產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)探究的興趣,之后再為其講解具體的實(shí)驗(yàn)方法和步驟,使其按照教師的思路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。值得注意的是,教師切忌生硬地講解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,而是要借助多種輔助教學(xué)手段自然地引出實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主題,并在討論案例、提出問(wèn)題的過(guò)程中引發(fā)學(xué)生的探究興趣,使其將注意力放在實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)上,從而提升初中物理課堂教學(xué)的有效性。
(二)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源,拓寬物理學(xué)習(xí)視野將教科書(shū)內(nèi)容作為唯一的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源會(huì)使實(shí)驗(yàn)流于形式,讓學(xué)生產(chǎn)生枯燥感。信息化教學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展使課外教學(xué)資源的獲取難度降低。這一背景下,教師要善于借助多媒體、互聯(lián)網(wǎng)將課外教學(xué)資源引入初中物理教學(xué),并對(duì)實(shí)驗(yàn)資源進(jìn)行補(bǔ)充與優(yōu)化。通過(guò)拓展實(shí)驗(yàn)資源開(kāi)發(fā)新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,在新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中拓寬學(xué)生的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)視野,使其在研究新問(wèn)題、使用新方法的過(guò)程中體會(huì)到創(chuàng)新、求知的快樂(lè),更加投入地參與物理知識(shí)的學(xué)習(xí)。
比如,在人教版八年級(jí)物理上冊(cè)“汽化和液化”一課的教學(xué)中,教師整合網(wǎng)絡(luò)上的相關(guān)教學(xué)資源,對(duì)“冰棒冒白氣”“開(kāi)水鍋蓋子上有小水滴”“秋季清晨的霧”“冬天賣包子蒸籠冒出的白氣”等現(xiàn)實(shí)案例進(jìn)行整合。同時(shí),綜合教科書(shū)“想想做做”的氣態(tài)酒精向液態(tài)酒精轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,設(shè)計(jì)“制作蒸餾水實(shí)驗(yàn)”。首先準(zhǔn)備燒杯、酒精燈、冷凝管、冰塊、塑料袋等實(shí)驗(yàn)器具,讓學(xué)生綜合課上學(xué)習(xí)的“汽化”“液化”“沸點(diǎn)”等知識(shí)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。以蒸餾水實(shí)驗(yàn)為例,教師在課上組建簡(jiǎn)易蒸餾器:在燒杯下放置酒精燈加熱,燒杯中倒入自來(lái)水,密封燒杯連接導(dǎo)管;加熱后氣體流入導(dǎo)管,導(dǎo)管末端連接冷凝裝置(冰塊降溫),蒸汽遇冷轉(zhuǎn)化成水珠流入二號(hào)燒杯,得到蒸餾水。在這一實(shí)驗(yàn)中讓學(xué)生聯(lián)想霧的成因,加深其對(duì)汽化、液化等知識(shí)的印象。這樣一來(lái),整合新的實(shí)驗(yàn)資源彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足,在帶給學(xué)生新穎的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)感受的同時(shí),使其了解更多的課外物理知識(shí),從而豐富其物理知識(shí)儲(chǔ)備。
(三)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)操作方案,加深物理學(xué)習(xí)感悟一些教師不重視實(shí)驗(yàn)操作方案的管理,只簡(jiǎn)單地講解了實(shí)驗(yàn)流程,并未提及具體的實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié),使學(xué)生不明晰實(shí)驗(yàn)操作流程,操作過(guò)程出現(xiàn)漏洞,影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。教師應(yīng)采取細(xì)化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段,對(duì)操作方案進(jìn)行創(chuàng)新管理,使學(xué)生能根據(jù)方案了解實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)、主要操作流程、具體操作細(xì)節(jié)等情況,使其能夠獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)任務(wù),理解相關(guān)原理、概念表達(dá)的含義。
比如,在人教版八年級(jí)物理上冊(cè)“光的反射”一課的教學(xué)中,教師結(jié)合理論教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)以下兩類實(shí)驗(yàn)方案:1.選擇平面鏡、紅外線燈、記號(hào)筆、光屏作為主要實(shí)驗(yàn)工具;將光屏彎折出弧度,并將紅外線燈沿著某一個(gè)角度入射到光屏折痕與平面鏡垂直的點(diǎn)上;觀察入射光線與反射光線的痕跡;重復(fù)以上操作。2.選擇漫反射鏡、光具盤(pán)作為主要實(shí)驗(yàn)工具;轉(zhuǎn)動(dòng)圓形光盤(pán),使平行光線被投射到漫反射鏡面上;觀察漫反射鏡面反射的光線;重復(fù)以上操作。細(xì)化平面反射、漫反射實(shí)驗(yàn)方案,讓學(xué)生以具體內(nèi)容為依據(jù)進(jìn)行操作。實(shí)驗(yàn)后,教師提出相關(guān)物理問(wèn)題,引發(fā)其對(duì)物理知識(shí)的深度思考:“為什么投影儀和電影幻燈片放映的屏幕不使用表面平滑的平面鏡?”“坐在遠(yuǎn)離窗戶一排的學(xué)生因?yàn)榉垂饪床磺搴诎?,如果是你,你?huì)怎樣解決?”如此一來(lái),通過(guò)細(xì)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案將抽象的物理理論以直觀的形式展現(xiàn)出來(lái),在學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)內(nèi)容總結(jié)物理規(guī)律的同時(shí)提出有關(guān)應(yīng)用問(wèn)題,引發(fā)學(xué)生愛(ài)實(shí)驗(yàn)探索、應(yīng)用求知的過(guò)程中深度思考,加深其物理學(xué)習(xí)感悟。
(四)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,提升物理課堂質(zhì)量1.應(yīng)用任務(wù)教學(xué)法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)
傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)以教師指導(dǎo)、教師全程監(jiān)督為主,學(xué)生的個(gè)人意愿不被尊重,存在被動(dòng)式、機(jī)械式操作的問(wèn)題。這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,學(xué)生參與感不強(qiáng),課上知識(shí)點(diǎn)的吸收、理解、應(yīng)用效果不理想。實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新,其關(guān)鍵點(diǎn)是創(chuàng)新試驗(yàn)的教學(xué)方法。將任務(wù)教學(xué)法應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,讓學(xué)生成為實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的主人,使其利用新課學(xué)習(xí)的物理知識(shí)點(diǎn)探究任務(wù)、完成任務(wù),從而提升物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的有效性。
比如,在人教版八年級(jí)物理下冊(cè)“大氣壓強(qiáng)”一課的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,教師布置實(shí)驗(yàn)探究任務(wù):以小組為單位設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易噴泉。以任務(wù)為驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)各組學(xué)生主動(dòng)觀看托里拆利實(shí)驗(yàn)視頻、馬德堡半球試驗(yàn)課件等內(nèi)容,加深其對(duì)大氣壓強(qiáng)這一概念的認(rèn)知,使其了解帶氣壓隨高度變化的規(guī)律。同時(shí),教師將噴泉制作原理及方法的相關(guān)微課視頻分享在云平臺(tái)中,讓各組學(xué)生根據(jù)需求瀏覽并下載。任務(wù)中,學(xué)生先分析了大氣壓強(qiáng)制作噴泉的儀器,比如,玻璃管、噴水管、出水管、接水槽、橡皮塞等。之后,學(xué)生利用課上所學(xué)的相關(guān)知識(shí)對(duì)噴泉的工作原理進(jìn)行探究,了解“水沿水管流出時(shí)封閉玻璃管的空氣體積增大,壓強(qiáng)減小,外部大氣壓強(qiáng)大于管中大氣壓強(qiáng),水從噴嘴噴出”這一原理,并根據(jù)具體原理安裝、調(diào)試噴水管、橡皮塞等儀器,完成簡(jiǎn)易噴泉的制作。如此一來(lái),在任務(wù)驅(qū)動(dòng)下,學(xué)生能憑借教師給出的有關(guān)資料獨(dú)立、自主地完成實(shí)驗(yàn),理論能力、探索能力、實(shí)踐操作能力得到了提升。
2.應(yīng)用項(xiàng)目教學(xué)法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)
項(xiàng)目教學(xué)法可以將理論教學(xué)內(nèi)容與實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容有機(jī)地聯(lián)系在一起,實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生初中物理深入探究潛能、創(chuàng)新創(chuàng)造潛能的挖掘與培養(yǎng)。將項(xiàng)目教學(xué)應(yīng)用到物理創(chuàng)新教學(xué)中,可以轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)理念,使其全程參與到項(xiàng)目立項(xiàng)、項(xiàng)目設(shè)計(jì)、項(xiàng)目實(shí)施等過(guò)程中,在參與中建立完善的物理知識(shí)脈絡(luò),從而提升其物理學(xué)習(xí)層次。
比如,在完成人教版八年級(jí)物理下冊(cè)“簡(jiǎn)單機(jī)械”一章的教學(xué)后,教師設(shè)計(jì)“組裝滑輪”項(xiàng)目:第一,讓學(xué)生結(jié)合回顧本章所學(xué)的具體知識(shí)點(diǎn),確定實(shí)驗(yàn)需要的器材,比如,鉤碼、滑輪、彈簧秤、鐵架等;確定實(shí)驗(yàn)所需的表格圖紙,做好項(xiàng)目準(zhǔn)備。第二,讓學(xué)生決定是否獨(dú)立完成項(xiàng)目,并根據(jù)個(gè)人實(shí)際情況制定定、動(dòng)滑輪、滑輪組的組裝方案。第三,由學(xué)生全程參與到細(xì)線纏繞、控制末端拉力等實(shí)驗(yàn)操作中,在實(shí)驗(yàn)中放飛學(xué)生的思維,使其在操作中體驗(yàn)知識(shí),感悟知識(shí),應(yīng)用知識(shí)。由此可見(jiàn),項(xiàng)目式教學(xué)充分挖掘了學(xué)生的個(gè)體潛能。日常物理教學(xué)中,教師可結(jié)合實(shí)際教學(xué)要選擇是否應(yīng)用項(xiàng)目式教學(xué),并做好項(xiàng)目立項(xiàng)、設(shè)計(jì)、操作、評(píng)價(jià)等環(huán)節(jié)的管理,使學(xué)生在獨(dú)立操作項(xiàng)目的過(guò)程中發(fā)展思維,提升學(xué)習(xí)層次。
(五)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)渠道,發(fā)展物理應(yīng)用思維傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)以線下教學(xué)為主,其教學(xué)形式受到限制,無(wú)法讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中接觸更多的物理知識(shí),探索更多的物理原理,也無(wú)法滿足其知識(shí)應(yīng)用的需求。將現(xiàn)代化的教學(xué)手段應(yīng)用到初中物理教學(xué)中,通過(guò)搭建云實(shí)驗(yàn)平臺(tái)滿足學(xué)生隨時(shí)隨地做實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)需求,讓其在實(shí)驗(yàn)中體會(huì)物理學(xué)科思維,學(xué)會(huì)應(yīng)用物理原理解決生活中的問(wèn)題。
比如,在人教版八年級(jí)物理上冊(cè)“凸透鏡成像的規(guī)律”一課的教學(xué)中,教師使用信息化技術(shù)搭建云平臺(tái),并將物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源上傳到云平臺(tái)上,讓學(xué)生在模擬的實(shí)驗(yàn)環(huán)境下學(xué)習(xí)“探究凸透鏡成像的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)。云平臺(tái)中,教師為學(xué)生提供凸透鏡、燭焰、光屏等虛擬的實(shí)驗(yàn)器材,并設(shè)計(jì)擺放、找像、記錄、總結(jié)規(guī)律等一系列實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。學(xué)生可以借助智能手機(jī)、平板、電腦等電子設(shè)備隨時(shí)隨地參與到線上的實(shí)驗(yàn)探究中,通過(guò)移動(dòng)虛擬光屏觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,并將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的視頻保存下來(lái),以供實(shí)驗(yàn)后總結(jié)使用。在學(xué)生適應(yīng)用云平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)后,教師還可將課程中的其他知識(shí)點(diǎn)、生活中的具體問(wèn)題設(shè)計(jì)成物理實(shí)驗(yàn),比如“探究凹透鏡成像規(guī)律特點(diǎn)”“為什么日常生活中人們用平面鏡當(dāng)鏡子”等實(shí)驗(yàn)。
使用信息化技術(shù)不斷優(yōu)化云學(xué)習(xí)平臺(tái),在平臺(tái)上為其準(zhǔn)備充足的模擬實(shí)驗(yàn)器具,為學(xué)生提供一個(gè)真實(shí)、方便的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。同時(shí),教師注意應(yīng)用課程教學(xué)資源、生活教學(xué)資源,引導(dǎo)學(xué)生積極參與云實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)其實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論的物理學(xué)習(xí)思維。
(六)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)總結(jié)流程,提升理論總結(jié)能力總結(jié)環(huán)節(jié)是初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重點(diǎn)環(huán)節(jié),學(xué)生可以在回顧實(shí)驗(yàn)流程、總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果、分析實(shí)驗(yàn)規(guī)律的過(guò)程中加深對(duì)具體知識(shí)點(diǎn)的記憶與理解,從而達(dá)到舉一反三、融會(huì)貫通的學(xué)習(xí)層次。教師要做好實(shí)驗(yàn)總結(jié)流程的教學(xué)管理,營(yíng)造輕松舒適的教學(xué)氛圍,使其主動(dòng)聯(lián)想物理實(shí)驗(yàn)的思想、實(shí)驗(yàn)步驟與試驗(yàn)結(jié)果,在聯(lián)想過(guò)程中對(duì)相關(guān)物理知識(shí)進(jìn)行探究。教師給予學(xué)生充分的尊重和認(rèn)同,并用自身的理論知識(shí)與執(zhí)教多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為其解疑釋惑,指導(dǎo)其向正確的學(xué)習(xí)道路前進(jìn)。
比如,在人教版八年級(jí)物理下冊(cè)“摩擦力”一課的教學(xué)中,教師組織學(xué)生對(duì)靜摩擦力測(cè)量實(shí)驗(yàn)、探究影響動(dòng)摩擦力大小的因素實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)。首先,總結(jié)實(shí)驗(yàn)器具:“兩個(gè)實(shí)驗(yàn)都用到了木塊、木板、鉤碼、彈簧測(cè)力計(jì),但動(dòng)摩擦力實(shí)驗(yàn)還應(yīng)用到了毛巾、棉布等其他的實(shí)驗(yàn)器材。”其次,總結(jié)實(shí)驗(yàn)流程:“靜摩擦力實(shí)驗(yàn)中,將木塊靜止放在木板上,用彈簧測(cè)力計(jì)拉彈簧使其處于將動(dòng)未動(dòng)的狀態(tài),觀察靜摩擦力的值?!薄皠?dòng)摩擦力試驗(yàn)中,假設(shè)影響其大小的因素有壓力、接觸面粗糙程度、接觸面積等因素,設(shè)計(jì)控制變量實(shí)驗(yàn)。先使其他試驗(yàn)條件保持不變,使木塊的壓力改變,觀察摩擦力;使其他條件不變,改變木塊與木板的接觸面積,觀察摩擦力;使其他條件不變,改變木板的粗糙程度,觀察摩擦力?!弊詈?,總結(jié)試驗(yàn)結(jié)果與教科書(shū)中的相關(guān)概念、理論:“靜摩擦力的方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反,并非與運(yùn)動(dòng)方向相反。彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量靜摩擦力F靜摩擦力時(shí)很難觀察到具體數(shù)值,其數(shù)值在0〈F〈F靜摩擦力的區(qū)間以內(nèi)?!薄盎瑒?dòng)摩擦力的方向與物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反,其大小與壓力、兩物體接觸面的粗糙程度有關(guān),可用F=μFN表示,其中F表示動(dòng)摩擦
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