物理學(xué)習(xí)中的催化劑——課堂小游戲

方明霞

(浙江省富陽(yáng)市第二中學(xué),浙江富陽(yáng) 311400)

學(xué)生在學(xué)習(xí)高中物理的時(shí)候通常會(huì)有這樣的怪現(xiàn)象:上課聽(tīng)聽(tīng)很有道理,自己處理無(wú)法下筆.為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的情況,究其原因,學(xué)生對(duì)某些疑難知識(shí)的學(xué)習(xí)停留在表面,缺乏本質(zhì)的理解,導(dǎo)致處理問(wèn)題似是而非、不能突破.課堂小游戲的引入,可以加強(qiáng)學(xué)生的過(guò)程體驗(yàn),通過(guò)游戲中的親身經(jīng)歷,有效地突破學(xué)習(xí)中的疑難點(diǎn),正如華盛頓國(guó)家圖書(shū)館墻壁上所寫(xiě):“我聽(tīng)見(jiàn)了就忘了,我看見(jiàn)了就記住了,我做了就理解了”.高中物理學(xué)習(xí)是需要過(guò)程體驗(yàn)的,課堂小游戲可以讓學(xué)生積極參與、充分體驗(yàn)物理過(guò)程,更好地理解和掌握物理概念、規(guī)律和方法,它是物理學(xué)習(xí)的催化劑.

1 課堂小游戲,強(qiáng)化物理規(guī)律的理解

物理規(guī)律,一般用文字語(yǔ)言加以表達(dá),即用一段話把某一規(guī)律的物理意義表述出來(lái).對(duì)于物理規(guī)律的認(rèn)識(shí),很多學(xué)生講起來(lái)頭頭是道,但觸及具體問(wèn)題,由于沒(méi)有真正理解規(guī)律的含義,缺乏對(duì)問(wèn)題的分析、研究,死記結(jié)論,同時(shí)受一些前概念(學(xué)生在接觸科學(xué)知識(shí)前,對(duì)現(xiàn)實(shí)生活現(xiàn)象所形成的經(jīng)驗(yàn)型觀點(diǎn))的誤導(dǎo),往往出現(xiàn)結(jié)論與物理規(guī)律相悖的情況.這些錯(cuò)誤觀點(diǎn)對(duì)物理概念、規(guī)律的正確形成極為不利,它排斥了科學(xué)概念、規(guī)律的建立,是物理教學(xué)低效率的重要原因之一.為加深對(duì)概念、規(guī)律的認(rèn)識(shí)和理解,我們可引入適當(dāng)?shù)恼n堂小游戲(小實(shí)驗(yàn)),讓學(xué)生參與其中,從自身的觀察體驗(yàn)出發(fā),通過(guò)分析實(shí)驗(yàn),強(qiáng)化對(duì)規(guī)律的理解.下面以牛頓第三定律“兩個(gè)物體之間的作用力與反作用力總是大小相等、方向相反、作用在同一條直線上”的理解運(yùn)用為例加以說(shuō)明.

“在狗拉雪橇,雪橇加速運(yùn)動(dòng)”和“拔河比賽中,甲方取得勝利”等問(wèn)題中,一些學(xué)生總是不加分析,根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)習(xí)慣性地認(rèn)為狗拉雪橇的力大于雪橇拉狗的力,甲方對(duì)乙方的拉力大于乙方對(duì)甲方的拉力.為剔除學(xué)生意識(shí)習(xí)慣中的頑疾,我們?cè)谝?guī)律的講解學(xué)習(xí)中可以引入下面的課堂小游戲.

請(qǐng)1個(gè)高個(gè)子學(xué)生與1個(gè)矮個(gè)子學(xué)生進(jìn)行拔河比賽:兩學(xué)生各拉繩子一端,進(jìn)行拔河比賽,高個(gè)子學(xué)生輕而易舉取得勝利.

教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步實(shí)驗(yàn).

請(qǐng)高個(gè)子學(xué)生與矮個(gè)子學(xué)生用演示用大彈簧秤模仿拔河比賽,再請(qǐng)兩位學(xué)生觀察兩彈簧秤示數(shù),發(fā)現(xiàn)示數(shù)(近似)相等.

教師進(jìn)一步讓兩學(xué)生手持拉力傳感器再次拔河,拔河勝負(fù)如前,但傳感器顯示二者拉力大小相等.

學(xué)生此時(shí)確認(rèn)“高個(gè)子對(duì)矮個(gè)子的拉力大于矮個(gè)子對(duì)高個(gè)子的拉力”是錯(cuò)誤的,兩學(xué)生的相互作用力大小相等.

這樣,學(xué)生通過(guò)親身體驗(yàn),對(duì)牛頓第三定律的認(rèn)識(shí)不再停留在膚淺的表面,而是從本質(zhì)加以理解.

2 課堂小游戲,加速物理方法的理解和運(yùn)用

體驗(yàn)是個(gè)體從親歷的實(shí)踐開(kāi)始,進(jìn)而獲得認(rèn)識(shí),形成感悟的一個(gè)過(guò)程.在課堂中引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行游戲體驗(yàn),通過(guò)游戲體驗(yàn),親歷某一物理過(guò)程帶來(lái)的感受,可讓學(xué)習(xí)事半功倍,立竿見(jiàn)影.

圖1

在力的分解中,學(xué)生對(duì)于“正交分解”,通過(guò)一定的練習(xí),比較容易掌握,而在某些情況下,需要我們根據(jù)“力的作用效果”分解,學(xué)生很難體會(huì)其中“力的作用效果”是什么.一些課堂小游戲的引入,可以讓學(xué)生很好體會(huì)“力的作用效果”是什么,把握對(duì)力進(jìn)行正確分解的鑰匙.下面舉例說(shuō)明.在豎直墻上固定一個(gè)輕支架,橫桿OM垂直于墻壁,斜桿ON與墻的夾角為θ,在支架的O點(diǎn)掛有一個(gè)重為 G的物體,如圖1所示,怎樣確定 OM、ON的受力大小和方向?硬竿上的作用力較為復(fù)雜,可以沿竿,也可以是其他任意的方向,學(xué)生比較難于判斷.對(duì)于此例中桿子的受力情況,很多學(xué)生腦袋里一片混沌,分解方向任意為之,草草了事.為撥開(kāi)學(xué)生腦海中的混沌世界,修筑一條正確的分解之路,我們可以設(shè)計(jì)如下的小游戲:同桌兩個(gè)人一組,學(xué)生甲一手叉腰,學(xué)生乙豎直下拉甲的肘部,然后交換.游戲中被拉者仔細(xì)體會(huì)下拉力對(duì)手臂產(chǎn)生的兩個(gè)作用效果.

通過(guò)做小游戲,學(xué)生得出豎直向下的拉力對(duì)兩桿產(chǎn)生了沿桿方向的兩個(gè)作用效果,使上桿受拉,下桿受壓,從而正確而又迅速地畫(huà)出了力的分解圖.

3 課堂小游戲,促進(jìn)物理量之間關(guān)系的理解

摩擦力作為力學(xué)三大力之一,由于其方向判斷的“相對(duì)性”和大小的判斷依據(jù)的多樣性(滑動(dòng)摩擦力根據(jù)公式計(jì)算Ff=μ FN,靜摩擦力根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析),是高中物理學(xué)習(xí)中公認(rèn)為最難也是學(xué)生最難理解的知識(shí).特別是靜摩擦力大小根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析,與正壓力無(wú)關(guān),而最大靜摩擦力大小又與正壓力成正比.學(xué)生對(duì)靜摩擦力、最大靜摩擦力和正壓力三者之間的關(guān)系很難接受和理解,為解決此疑難問(wèn)題,我們可以引入“空杯運(yùn)球”這一課堂小游戲.

桌子上放著一些乒乓球,不能用手拿,只提供一只一次性塑料杯,要求將乒乓球移到另一個(gè)桌面上而不能落地,在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)搬球多者獲勝.

當(dāng)然,這個(gè)游戲有一定的難度,但學(xué)生還是能想到用塑料杯倒扣住乒乓球,然后旋轉(zhuǎn)杯子,讓乒乓球在杯內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),達(dá)到一定速度后,球便不會(huì)從瓶?jī)?nèi)掉下來(lái),便可把球迅速地搬到另一個(gè)桌面上.

圖2

學(xué)生在參與這個(gè)游戲的過(guò)程中,不僅可以體會(huì)到游戲的樂(lè)趣,也可通過(guò)比賽感受到空中運(yùn)球的技巧:球圓周運(yùn)動(dòng)速度偏小時(shí),空中運(yùn)球不成功;圓周運(yùn)動(dòng)速度較大時(shí),運(yùn)球成功.

在學(xué)生交流游戲心得時(shí),我們可以引導(dǎo)學(xué)生把小球的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為物理模型:水平面內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動(dòng).對(duì)小球受力分析:FN提供向心力,Ff=mg(如圖2所示).

當(dāng)圓周運(yùn)動(dòng)速度較小時(shí),FN較小,最大靜摩擦力與正壓力成正比,物體的最大靜摩擦力小于重力,即Ff＜mg,空中運(yùn)球失敗.當(dāng)圓周運(yùn)動(dòng)速度較大時(shí),FN較大,物體的最大靜摩擦力大于或等于重力,此時(shí)豎直方向Ff=mg,空中運(yùn)球成功.圓周運(yùn)動(dòng)速度繼續(xù)增大,FN增大,最大靜摩擦力增大.乒乓球受力豎直方向Ff=mg,靜摩擦力大小與正壓力無(wú)關(guān).通過(guò)“空中運(yùn)球”這個(gè)課堂小游戲 ,學(xué)生經(jīng)歷乒乓球圓周運(yùn)動(dòng)的過(guò)程,對(duì)理解正壓力與最大靜摩擦力成正比、物體所受到的靜摩擦力與最大靜摩擦力的關(guān)系可以收到事半功倍的效果.

心理學(xué)的研究表明:人的大腦對(duì)不同信息渠道得到的知識(shí)吸收比例是不同的,只從聽(tīng)覺(jué)獲得信息大約能吸收60%,只從視覺(jué)獲得信息大約能吸收70%,若把聽(tīng)覺(jué)和視覺(jué)和身體感受結(jié)合起來(lái)的信息,那么將會(huì)吸收感知信息量的86%.課堂小游戲,與大腦中儲(chǔ)存的已有感知發(fā)生“共振”,信息獲取最大化,思維被最大限度地激發(fā),是優(yōu)化課堂教學(xué)的重要手段之一,是物理學(xué)習(xí)中的催化劑.