巧設小實驗,突破《重力》教學重難點

鐘柳清

摘 要：學生在畫物體在斜面上受到的重力方向時總是容易畫錯，探究物體與質量關系的常規(guī)實驗讓學生感到枯燥、無聊。巧妙設計實驗，突破了本節(jié)的重點和難點，取得相當好的效果，在此談一些看法。

關鍵詞：巧設實驗；突破；重點；難點

《重力》是舊版人教版初中物理第十三章《力和機械》第二節(jié)內容。重力是在前面學過的力的一般知識的基礎上，進一步研究力學中最常見的三種力之一。在分析物體受力時，重力處于最基礎的地位。本節(jié)重點是通過實驗探究重力大小跟物體質量的關系，難點是對重力方向的理解。

一、對“探究重力大小跟什么因素有關系”的實驗改進

對于“探究重力大小跟什么因素有關系”的實驗，教材要求做出關于影響重力大小的因素的猜想，并用實驗驗證想法。在實際的教學中，大部分學生首先會猜想出重力的大小與物體的質量有關，理由是質量越大的物體越重。有的學生會提出重力的大小可能跟物體的形狀有關，理由是形狀不同的物體，感覺輕重不同。此時教師往往會引導學生排除干擾因素，最后探究物體所受重力跟物體質量的關系。為了方便得出數據，準確畫出重力與質量的關系圖像，實驗時提供的器材是已知質量值的鉤碼，讓學生利用彈簧測力計直接測量重力大小。學生在獲得第一次實驗數據后，往往就會根據推理直接得出第二次、第三次的實驗數據，繼而在坐標圖像中描出相應的點，得出正確的結論。對于這種小學生都會的推理過程，中學生怎么會有興趣，也失去了實驗中探究的味道。

本實驗重點突出科學探究素養(yǎng)中的“猜想”與“分析與論證”兩個要素。鼓勵學生根據已有的知識和生活經驗大膽提出猜想，是培養(yǎng)學生科學探究能力的方法之一，教師有必要幫助學生解開疑惑。本人引導學生探究此實驗中，通過巧妙地設計實驗，讓學生在探究中得到樂趣，滿足好奇心，達到預期的效果。

首先，讓學生對“重力的大小跟什么因素有關？”提出猜想，學生會想到物體的重力大小可能跟物體的質量、材料和形狀有關。學生根據猜想，提出需要的實驗器材，包括測量物體質量的天平、測量物體受到的重力大小的彈簧測力計，還有質量和形狀不同的物體（如，文具袋、鎖匙、錢包、圓珠筆、書包等）。每組只測量一組數據，并把結果填到黑板設定的表格中，如下表所示，并在相應的重力與質量的關系坐標圖中描出相應的點。

結果發(fā)現，雖然各組的數據看似有點雜亂無章，但在坐標圖像中顯示它們幾乎都在同一條直線上，說明物體所受重力大小與它的質量成正比的結論,表達式G/m=g（常數），并且獲得g的取值。

采用不同的物體，在雜亂的數據背后很難看出這些數據所遵循的規(guī)律，而通過坐標描點可以形象地得出實驗規(guī)律。實驗中取材的隨意性，使得出的結論可信度更高，而且還驗證了重力的大小與物體的材料和形狀無關。巧妙設計實驗，讓學生枯燥中體驗實驗探究的樂趣，主動參與到課堂學習中，同時有利于學生分析論證能力的培養(yǎng)。

二、對重力的方向的實驗設計

重力的方向是本節(jié)的一個重點，也是一個難點。在實際教學中，教師通常把物體懸掛在細繩上，引導學生根據二力平衡知識，確定重力的方向，即豎直向下或垂直水平面向下。當物體放在斜面上時，學生卻往往把重力的方向畫成垂直斜面向下。造成這種錯誤的原因主要是因為學生沒有弄清楚水平面和豎直向下的含義，而往往把豎直向下理解為垂直向下，成為了教學中的難點。

初中學生思維處于從直覺經驗型思維向邏輯思維的過渡階段，辯證思維還處在萌芽和初始狀態(tài)上，因此，初中生對概念的理解、判斷、推理在很大程度上仍然離不開直觀形象的支撐。根據初中學生的認知特點，巧設實驗，讓學生從具體形象的事例中，理解重力的方向。

1.讓學生明白什么是水平面

水平面是指完全靜止的水所形成的平面，亦指跟這個平面平行的面。利用三角板、燒杯、水等器材，巧設實驗，讓學生觀察水平面的特點。在燒杯中裝入適量的水，將燒杯水平或傾斜放置，可以發(fā)現水平面是不可改變的。

2.理解豎直向下的含義

豎直向下是指垂直水平面向下，該方向不可改變。利用前面裝置，把小球用一個細繩系在燒杯的蓋子上，把燒杯水平或傾斜放置，利用三角板可以證明，懸掛小球的細繩始終與水平面垂直，細繩的方向就是豎直方向，也可以說是垂直水平面向下，是不變的，與燒杯是否傾斜無關。

3.確定重力的方向

根據二力平衡知識，當小球靜止時，小球受到的重力和細繩對小球的拉力是一對平衡力，重力方向與細繩拉力的方向相反，即重力方向是豎直向下。

為了幫助學生理解重力的方向，可以在黑板上用直尺隨意畫一條看似豎直的線，讓學生判斷該直線是否豎直？讓學生直接利用重力的方向解決問題。從而想到利用重力的方向去校準墻壁是否豎直，如何使畫端正地掛在墻上等等，培養(yǎng)學生運用知識解決實際問題的習慣和能力。在教學中略施技巧，設置知識的臺階，讓學生從本質上認識重力的方向，化解教學的難點，使課堂教學達到很好的效果。