從“生活中的圓周運(yùn)動(dòng)”一節(jié)談?wù)n堂教學(xué)的有效性

朱 蕾

(蚌埠第三中學(xué) 安徽 蚌埠 233000 )

提高課堂教學(xué)效率是提高教育教學(xué)質(zhì)量的主要環(huán)節(jié)，也是當(dāng)前中學(xué)物理教學(xué)所面臨的重要課題.筆者根據(jù)物理教學(xué)的規(guī)律和特點(diǎn)，在多年的教學(xué)探索中感悟出了提高課堂效率的一些具體措施.以下就“生活中的圓周運(yùn)動(dòng)”(人教版《必修2》第五章第六節(jié))一節(jié)課，談?wù)勗谔岣哒n堂教學(xué)效率方面所做的嘗試.

1 創(chuàng)設(shè)精彩的游戲情境 引入新課

物理情境可以是一個(gè)事件，可以是一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，也可以是生活常識(shí)等等，形式可以多種多樣.在這節(jié)課中筆者采用小游戲“水流星”很好地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性.先將一個(gè)栓著一條細(xì)繩的礦泉水瓶打開(kāi)，然后提出問(wèn)題：誰(shuí)能在不遮蔽瓶口的情況下將瓶子完全倒立而不漏水？經(jīng)過(guò)短時(shí)間的思索,已經(jīng)有不少學(xué)生想到了利用瓶子在空中高速旋轉(zhuǎn)的方法;然后請(qǐng)同學(xué)上臺(tái)實(shí)驗(yàn).課堂氣氛相當(dāng)活躍;于是引出了這節(jié)課的主要內(nèi)容，研究生活中的圓周運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象.

2 精心設(shè)計(jì)問(wèn)題情境 逐步激發(fā)學(xué)生的探究興趣

課堂提問(wèn)作為一種常規(guī)的教學(xué)手段，在物理教學(xué)中發(fā)揮著重要的作用，巧妙的提問(wèn)能夠勾起學(xué)生的好奇心，激發(fā)學(xué)生探究物理知識(shí)的興趣.課堂提問(wèn)應(yīng)有明確的目的，不能盲目地實(shí)施.對(duì)每一個(gè)問(wèn)題都應(yīng)該緊緊圍繞課堂教學(xué)內(nèi)容來(lái)精心設(shè)計(jì).在這節(jié)課的前半部分是圍繞火車轉(zhuǎn)彎問(wèn)題，筆者設(shè)計(jì)了如下的教學(xué)環(huán)節(jié).

第一步，課件展示在平直軌道上勻速行駛的和諧號(hào)列車圖片;提出問(wèn)題：火車受幾個(gè)力作用？這幾個(gè)力的關(guān)系如何？學(xué)生回答：受到重力，支持力，牽引力，摩擦力.為了給下面轉(zhuǎn)彎部分做鋪墊，筆者重點(diǎn)提問(wèn)：牽引力和摩擦力在什么方向？它們?cè)诖笮∩嫌惺裁搓P(guān)系？

第二步，播放火車轉(zhuǎn)彎的視頻;提出問(wèn)題：火車轉(zhuǎn)彎時(shí)情況與平直運(yùn)行有何不同？勻速圓周運(yùn)動(dòng)和勻速直線運(yùn)動(dòng)在受力上有什么不同？是什么力提供了轉(zhuǎn)彎時(shí)需要的向心力？這時(shí)大多數(shù)同學(xué)已經(jīng)明顯感覺(jué)到困惑和疑慮.所以筆者及時(shí)用圖片展示火車輪的結(jié)構(gòu)圖，介紹火車輪的形狀，找出它的特別之處.

第三步，教師提問(wèn)：如果內(nèi)、外軌是等高的，那么火車轉(zhuǎn)彎時(shí)是如何獲得向心力的?教師啟發(fā)學(xué)生思考：火車轉(zhuǎn)彎時(shí)所需要的向心力由輪緣和外軌之間相互擠壓而產(chǎn)生的彈力提供(圖1).

圖1

第四步，教師提問(wèn)：高速行駛的火車的輪緣與鐵軌擠壓的后果會(huì)怎樣?

學(xué)生討論：由于火車質(zhì)量、速度比較大，故所需向心力也很大.這樣的話，輪緣和鐵軌之間的擠壓作用力將很大，導(dǎo)致的后果是鐵軌容易損壞，輪緣也容易損壞.

第五步，教師提問(wèn)：那么應(yīng)該如何解決這一實(shí)際問(wèn)題？

師生討論：將火車鐵軌的外側(cè)稍微墊高，使兩軌間形成高度差，火車所受的支持力沿水平方向的分力提供火車轉(zhuǎn)彎所需的向心力(圖2).如果火車受到的重力和支持力的合力提供向心力，對(duì)內(nèi)外軌都無(wú)擠壓，這樣就達(dá)到了保護(hù)鐵軌和車輪的目的.

圖2

第六步，教師提問(wèn)：火車轉(zhuǎn)彎時(shí)的轉(zhuǎn)彎半徑為r，彎道的傾斜角度為θ，火車轉(zhuǎn)彎時(shí)的速度v0多大時(shí)，才不至于對(duì)內(nèi)、外軌道產(chǎn)生相互擠壓?如果火車實(shí)際行駛的速度大于或小于此速度時(shí)，向心力應(yīng)該由哪些力來(lái)提供？學(xué)生就此問(wèn)題展開(kāi)深入討論.之后教師由此引出類比情境，突破教學(xué)難點(diǎn).

3 創(chuàng)設(shè)類比情境 輕松突破重難點(diǎn)

重難點(diǎn)的突破，是教學(xué)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，對(duì)提高課堂教學(xué)效率有著重要的作用.其中創(chuàng)設(shè)類比情境，可輕松突破重難點(diǎn)，是提高課堂教學(xué)效率的重要措施之一.本節(jié)課中，學(xué)生在理解了火車水平轉(zhuǎn)彎的受力特點(diǎn)后，將生活中的汽車、摩托車轉(zhuǎn)彎也提出來(lái)，通過(guò)圖片、視頻，請(qǐng)學(xué)生分析怎樣做才可以避免危險(xiǎn)、安全轉(zhuǎn)彎.因?yàn)橐呀?jīng)有了前面的經(jīng)驗(yàn)，所以學(xué)生知道應(yīng)當(dāng)從改變向心力大小的角度來(lái)分析，效果自然是事半功倍.

4 融入生活 提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)

提高課堂教學(xué)效率不只是表現(xiàn)在提高學(xué)生的知識(shí)能力，還應(yīng)該表現(xiàn)在提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)上.本節(jié)課在學(xué)習(xí)了火車轉(zhuǎn)彎的受力特點(diǎn)后，筆者就和學(xué)生討論了我們國(guó)家這幾年的火車提速問(wèn)題：并提出了問(wèn)題:為何火車有安全限速的要求？并通過(guò)圖片展示了2008年膠濟(jì)鐵路“4·28事故” (圖3).2008年4月28日4時(shí)41分，北京開(kāi)往青島的列車T195運(yùn)行至山東境內(nèi)膠濟(jì)鐵路周村至王村間脫軌，與煙臺(tái)至徐州的客車相撞.這次事故原因?yàn)門195次列車超速行駛，當(dāng)時(shí)速度為131 km/h，在S型軌道轉(zhuǎn)彎處脫軌，與相向而行的列車相撞.

圖3

在學(xué)習(xí)了生活中常見(jiàn)的汽車、摩托車轉(zhuǎn)彎受力特點(diǎn)后，筆者又適時(shí)利用圖片介紹在轉(zhuǎn)彎時(shí)運(yùn)用摩托車“壓車”原理(轉(zhuǎn)彎時(shí)傾斜車身)的日本2009年新研制的節(jié)能環(huán)保車(圖4).該車?yán)娩囯姵靥峁┠芰?，零尾氣排放，它可根?jù)行駛速度和轉(zhuǎn)彎半徑自動(dòng)調(diào)節(jié)輪軸高度，通過(guò)適度傾斜車身就能夠在水平路面上靈活安全地轉(zhuǎn)彎.

圖4

5 明確目的 選擇恰當(dāng)?shù)奶骄績(jī)?nèi)容

探究活動(dòng)的每個(gè)環(huán)節(jié)都應(yīng)該具有明確的目標(biāo).不斷地達(dá)成目標(biāo)，會(huì)使學(xué)生產(chǎn)生一種成就感，這將轉(zhuǎn)化為學(xué)生的內(nèi)部興趣和動(dòng)力，激勵(lì)學(xué)生不斷探索，促進(jìn)探究教學(xué)的有效開(kāi)展.本節(jié)課之前筆者給學(xué)生布置了一個(gè)調(diào)研任務(wù)：實(shí)地走訪和調(diào)查蚌埠市橋梁的情況，看看有哪些是拱形橋，哪些是凹形橋，并觀察記錄橋面破損情況.結(jié)果學(xué)生的反饋信息出乎我的意料，他們不僅實(shí)地考察，而且利用相機(jī)拍攝記錄，對(duì)于蚌埠市最有名的拱形橋——“天橋”(圖5)和凹形橋——“地下道”(圖6)，通過(guò)大量圖片記錄下了橋面的破損情況(圖7).學(xué)生還給這些橋面上的破損處起名叫“酒窩大道”.這樣的調(diào)研活動(dòng)激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的濃厚興趣.在課堂上筆者請(qǐng)一位同學(xué)介紹了他的調(diào)研情況，同時(shí)指出：僅使用了3年的時(shí)間，凹形橋面的破損程度已經(jīng)和6、7年前維修過(guò)的拱形橋天橋一樣了.那么相同的車流量情況下，是什么原因會(huì)產(chǎn)生如此不同的破壞力呢？

圖5

圖6

圖7

提出問(wèn)題：為什么凹形橋比拱形橋面更容易受到破壞？

建立模型：質(zhì)量為m的汽車分別在拱形橋和凹形橋面上以速度v行駛，若橋面的圓弧半徑為R，試畫出受力分析圖，分析汽車通過(guò)橋的最高點(diǎn)時(shí)對(duì)橋的壓力.

學(xué)生活動(dòng)：畫出汽車的受力圖，推導(dǎo)出汽車對(duì)橋面的壓力.

通過(guò)這個(gè)調(diào)查—思索—分析—論證的過(guò)程，學(xué)生真正體會(huì)到了應(yīng)用理論知識(shí)解決生活中實(shí)際現(xiàn)象的方法，極大激發(fā)了他們學(xué)習(xí)物理的熱情和信心，取得了良好的教育效果.

總之，想要提高課堂教學(xué)效率，教師就要潛心研究教學(xué)的每個(gè)環(huán)節(jié)，在充分了解和利用學(xué)生原有知識(shí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過(guò)精心設(shè)計(jì)、合理編排、積極創(chuàng)新、優(yōu)化課堂教學(xué)結(jié)構(gòu).同時(shí)教師還應(yīng)具備反思意識(shí)，也就是在平常的教學(xué)活動(dòng)中要經(jīng)常反思自己的教學(xué)是否有效，自己設(shè)計(jì)的教學(xué)活動(dòng)是否合理，學(xué)生參與度高嗎？這樣的參與對(duì)他們有效嗎？長(zhǎng)此以往才能將素質(zhì)教育落到實(shí)處，從而提高教育教學(xué)質(zhì)量.

參考文獻(xiàn)

1 中華人民共和國(guó)教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn).北京：人民教育出版社，2003

2 王平杰.新課程背景下的課堂教學(xué)思考.中學(xué)物理教學(xué)參考，2007(9)