曲線運(yùn)動(dòng)教學(xué)中的問(wèn)題設(shè)計(jì)與思考

盛云生

摘 要：新課程理念下的課堂教學(xué)提倡以學(xué)生為主體，以學(xué)生發(fā)展為本，體現(xiàn)以學(xué)生的“學(xué)”來(lái)評(píng)價(jià)教師的“教”、“以學(xué)論教”的評(píng)價(jià)思想。本文就人教版《曲線運(yùn)動(dòng)》這一節(jié)內(nèi)容，從課前的問(wèn)題設(shè)計(jì)、課中的問(wèn)題解決及課后的教學(xué)改進(jìn)三個(gè)方面闡述如何滿足學(xué)生的求知需求、匹配學(xué)生的認(rèn)知水平、改善學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)栴}設(shè)計(jì)；運(yùn)動(dòng)軌跡；速度方向；受力特征

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2015）11-0036-2

今年南京市的教學(xué)實(shí)踐周，應(yīng)物理同行之邀請(qǐng)，筆者執(zhí)教了人教版必修二教材中的曲線運(yùn)動(dòng)（第一課時(shí)），接到任務(wù)后，本著交流、研討、創(chuàng)新之想法，筆者研讀了教材文本，決定將教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為四個(gè)主要問(wèn)題設(shè)計(jì)，呈現(xiàn)、討論、解決、評(píng)價(jià)這四個(gè)問(wèn)題自然就構(gòu)成了課堂教學(xué)的完整系統(tǒng)。

1 問(wèn)題設(shè)計(jì)基于學(xué)生需求

問(wèn)題適切，提問(wèn)得法，可將“講堂”變?yōu)橐詫W(xué)生為主體的“學(xué)堂”，可充分激發(fā)學(xué)生的主體意識(shí)，發(fā)揮學(xué)生的主體作用；可培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自行探索，變被動(dòng)接受為主動(dòng)獲取知識(shí)的能力。問(wèn)題常常是互動(dòng)的載體，問(wèn)題設(shè)計(jì)需注意整體性、趣味性、準(zhǔn)確性、啟發(fā)性，問(wèn)題設(shè)計(jì)更要基于學(xué)生的需求和教學(xué)的需要。

《曲線運(yùn)動(dòng)》這一節(jié)是一章的開(kāi)始，“曲線”指明物體運(yùn)動(dòng)軌跡的特征，筆者曾針對(duì)幾屆學(xué)生做過(guò)調(diào)查，在學(xué)生不知道本章內(nèi)容的前提下，就“曲線運(yùn)動(dòng)”這個(gè)名稱，你會(huì)提出哪些問(wèn)題。學(xué)生的回答通常有：

①它與直線運(yùn)動(dòng)有何區(qū)別？

②物體運(yùn)動(dòng)軌跡為什么會(huì)彎曲？

③它有哪些類型？

④怎么研究？

曲線運(yùn)動(dòng)與直線運(yùn)動(dòng)的顯著區(qū)別就是速度方向是不斷改變的；物體的運(yùn)動(dòng)軌跡是由力和速度方向的關(guān)系決定的；類型怎么分、如何研究，都是這一章需要解決的問(wèn)題?；趯W(xué)生的問(wèn)題提出和本節(jié)的教學(xué)內(nèi)容，筆者梳理了本節(jié)課需要解決的四個(gè)主要問(wèn)題：

①速度方向如何確定？

②運(yùn)動(dòng)性質(zhì)如何界定？

③受力特征如何分析？

④運(yùn)動(dòng)類型怎樣劃分？

前三個(gè)問(wèn)題是本節(jié)課需要解決的問(wèn)題，問(wèn)題之間有逐步深入的邏輯關(guān)系，問(wèn)題的解決也是從現(xiàn)象觀察到理性分析，最后獲得認(rèn)知，呈螺旋上升，符合教學(xué)規(guī)律和學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。第四個(gè)問(wèn)題是為后續(xù)的平拋運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)做鋪墊，可以根據(jù)課堂教學(xué)時(shí)間和生源情況靈活處理，不影響本節(jié)課的教學(xué)安排。

2 問(wèn)題解決基于學(xué)生認(rèn)知

2.1 追問(wèn)：曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向

若物體做單向的直線運(yùn)動(dòng)，速度方向是不變的。若物體運(yùn)動(dòng)的軌跡發(fā)生彎曲，其速度方向應(yīng)該是變化的，這是一種常識(shí)性的認(rèn)知。因此，如何確定曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向就成為學(xué)習(xí)者的自然追問(wèn)。

方法1 現(xiàn)象感知：借助砂輪磨刀具炙熱的微粒從砂輪邊緣沿切線飛出，旋轉(zhuǎn)的雨傘水滴從傘邊緣也沿切線方向飛出，讓學(xué)生感知并思考微粒和水滴為什么會(huì)飛出？又為什么沿切線方向飛出？教學(xué)實(shí)踐表明，教師在教學(xué)中要留有足夠的時(shí)間讓學(xué)生觀察、討論、思考，并用“科學(xué)的語(yǔ)言準(zhǔn)確地表達(dá)出來(lái)”是學(xué)生理解曲線運(yùn)動(dòng)速度方向的關(guān)鍵所在。

方法2 理性分析：物體沿曲線由A運(yùn)動(dòng)到B，平均速度方向由A指向B，若B點(diǎn)向A點(diǎn)逐步靠近（如圖1所示），平均速度方向就會(huì)以A點(diǎn)為圓心逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)B點(diǎn)無(wú)限靠近A點(diǎn)時(shí)，平均速度方向?qū)⒀谹點(diǎn)的切線方向。所以，做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，某點(diǎn)的速度方向沿曲線上該點(diǎn)的切線方向。

圖1 曲線運(yùn)動(dòng)物體的方向

2.2 生成：曲線運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)

曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向沿曲線上該點(diǎn)的切線方向，因而曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向時(shí)刻在改變，因速度是矢量，曲線運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)就是一種自然的生成。

2.3 剖析：曲線運(yùn)動(dòng)的受力特征

物體的運(yùn)動(dòng)軌跡為什么會(huì)彎曲？其動(dòng)力學(xué)原因是一個(gè)需要剖析的深層問(wèn)題。教材中利用由斜槽滾下的鐵球在水平面上沿直線運(yùn)動(dòng)，因?yàn)槭艿酱朋w的側(cè)向吸引，小球的運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生了彎曲。由這一現(xiàn)象讓學(xué)生分析小球的速度方向和受力方向不在一條直線上，從而得出曲線運(yùn)動(dòng)的條件：當(dāng)物體的速度方向與受到的合力方向不在一條直線上時(shí)，物體做曲線運(yùn)動(dòng)。這是一種由現(xiàn)象感知到理性分析再到總結(jié)歸納得出結(jié)論的過(guò)程。

如圖2所示，可以啟發(fā)學(xué)生思考，作用在物體上的合力F有什么作用？引導(dǎo)學(xué)生將F沿切向和法向方向進(jìn)行分解，切向方向的分力改變速度的大??；法向方向的分力改變速度的方向。物體的運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生彎曲，物體一定受到法向力作用，這就要求物體的速度方向與所受的合力方向不在同一直線上。

圖2 做曲線運(yùn)動(dòng)的物體的受力

2.4 拓展：曲線運(yùn)動(dòng)的類型劃分

曲線運(yùn)動(dòng)的分類方法有多種，從動(dòng)力學(xué)角度分析：若物體受到的合力為恒力，物體的加速度恒定不變，屬于勻變速曲線運(yùn)動(dòng)；若物體受到的合力為變力，物體的加速度變化，則屬于非勻變速（或稱變加速）曲線運(yùn)動(dòng)。這一拓展是為后續(xù)的平拋運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)的學(xué)習(xí)做好鋪墊。

3 教學(xué)改進(jìn)基于學(xué)習(xí)效果

從學(xué)生的學(xué)習(xí)效果來(lái)看，教師在教學(xué)中需要關(guān)注如下兩個(gè)問(wèn)題：

一是一般曲線的切線學(xué)生畫不準(zhǔn)，這是因?yàn)閷W(xué)生缺少必要的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。教學(xué)中可以借助于切線的特征引導(dǎo)學(xué)生在畫完“切線”后做出檢驗(yàn)，將所畫的“切線”延長(zhǎng)，若它與曲線只有一個(gè)交點(diǎn)，則是準(zhǔn)確的；若它與曲線有兩個(gè)交點(diǎn)，則所畫的“切線”實(shí)則是一條割線，需要重新調(diào)整。

二是對(duì)曲線運(yùn)動(dòng)的受力特征及其應(yīng)用學(xué)生掌握得不理想，針對(duì)斜槽上滾下的小球沿水平面做直線運(yùn)動(dòng)的演示實(shí)驗(yàn)，教師可以啟發(fā)學(xué)生思考并解決以下問(wèn)題：

1. 給你一個(gè)條形磁鐵，可以對(duì)直線運(yùn)動(dòng)的小球施加怎樣的影響？

2. 若磁體放在小球的正前方，小球的運(yùn)動(dòng)軌跡會(huì)不會(huì)變化？速度如何變化？若磁體放在小球的正后方，情況又如何？

3. 若磁鐵放在小球運(yùn)動(dòng)的直線兩側(cè)，小球的運(yùn)動(dòng)軌跡會(huì)有怎樣的變化？嘗試進(jìn)行細(xì)致的分析。

這樣的改進(jìn)，有助于學(xué)生充分認(rèn)識(shí)物體的運(yùn)動(dòng)軌跡是由速度和受力的方向關(guān)系決定的，有助于學(xué)生深刻理解曲線運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)原因，也有助于學(xué)生掌握已知曲線走向如何畫速度方向和大概的受力方向，已知速度方向和受力方向畫大概的曲線走向。這是本節(jié)課教學(xué)中需要突破的難點(diǎn)。

教師在教學(xué)中，自身重視文本研讀，基于學(xué)生需求科學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)問(wèn)題，合理搭建認(rèn)知臺(tái)階引導(dǎo)學(xué)生思考，幫助學(xué)生掌握學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，并以學(xué)習(xí)的效果為出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)設(shè)計(jì)教學(xué)和改進(jìn)教學(xué)，應(yīng)該成為教師教學(xué)的常態(tài)追求。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱欣. 關(guān)于“曲線運(yùn)動(dòng)的三個(gè)問(wèn)題”[J]. 物理教學(xué)探討，2006，24（9）：25—27.

[2]楊倡林.“曲線運(yùn)動(dòng)”的教學(xué)設(shè)計(jì)[J]. 物理教學(xué)探討，2012，30（11）：66—68.

（欄目編輯 羅琬華）