“牛頓第三定律”教學疑點的處理策略

吳海燕

牛頓第三定律在動力學體系中理解難度不大，但是學生在某些問題上似懂非懂，是課堂教學的疑點所在.教師如果對這些教學疑點沒有切實把握，就會導致一些教學誤區(qū)，不利于學生認知的深化，容易出現(xiàn)思辨性錯誤.對于這一系列問題的處理，筆者有如下思考.

一、基本教學思路的布局

有些教師在引導學生對牛頓第三定律進行探究之前，都立足于這樣的教學假設(shè)：學生對力作用的相互性一無所知.因此，在課堂導入階段，給學生重復灌輸一些他們熟知的實例和認知.這不僅浪費課堂時間，而且削弱了學生的學習激情.其實，有關(guān)力作用的相互性，初中階段學生已經(jīng)有了較為深刻的認知，而且在高中物理第三章中，學生學習力的基本概念，進行受力分析的操作訓練，他們對力作用相互性的把握已經(jīng)非常到位.學生只是尚未接受作用力和反作用力的有關(guān)概念，某些細節(jié)性的問題尚未進行詳細的分析.對牛頓第三定律進行教學，必須在學生已有認知上尋找生長點，推進學生認知的重組和完善.基本教學思路如下：①通過力定義的復習，引出作用相互性的討論.②借助相互性，引出作用力和反作用力的概念.③喚醒學生對力的相互性有關(guān)情境的回憶，強化他們的概念理解.④引導學生結(jié)合實例，總結(jié)相互作用力之間的同時性、反向性、同質(zhì)性，并以追問的形式提醒學生對有關(guān)認知的盲點進行思考.

二、“馬和車”模型相互作用力的辨析

相互作用力之間的大小關(guān)系看似簡單，有些教師將其一帶而過是不對的，因為學生在這一細節(jié)上的認識是比較模糊的.例如，在教學中，教師提出問題：一匹馬拉著車子前進，那么是馬拉車的力大，還是車拉馬的力大呢？有學生認為，因為車子被馬拉動了，因此馬拉車的力較大；也有學生認為，要結(jié)合馬車的運動狀態(tài)來考慮：如果它們在勻速前進，就是兩個力相等，如果加速，則馬拉車的力大，如果減速，則車拉馬的力大.教師可以借助力傳感器進行相關(guān)場景的模擬，讓學生直接看到在馬拉車的過程中，無論它們處于何種運動狀態(tài)，彼此間的拉力總是等大反向的.教師對此進行強調(diào)的目的在于，讓學生認識到這一規(guī)律與運動狀態(tài)無關(guān)，并且與誰是這一對力的主動施力物體無關(guān).當然，教學到此為止還不夠.這是教師單方面地試圖用正確認知替代學生的錯誤認知，手段略顯生硬，而學生的有關(guān)錯誤源于習慣性認知角度的偏差，因此教師要針對學生的認知特點，引導學生自主更正，讓學生發(fā)現(xiàn)問題：作用力和反作用力分別作用在不同物體上，它們大小雖然相等，但是對物體的運動不一定能起到?jīng)Q定性影響，決定物體運動狀態(tài)的是該物體所受合外力.車子被馬拉動前進時，水平方向上一共有兩個力：馬提供的拉力以及地面阻力.當這兩個力大小相等時，馬車勻速前進；如果是馬的拉力更大，則馬車加速前進；反之馬的拉力較小，則馬車減速前進.同樣，對馬的分析有如下結(jié)果：馬水平方向受到兩個力：車拉馬的力（阻力）以及地面的靜摩擦力（馬前進的動力）.如果兩個力等大，則馬勻速前行；如果動力大，則馬加速；反之則減速.教師的講解必須讓學生明確以下幾點：①只要界定為作用力和反作用力，則兩者間必然存在等大反向的關(guān)系；②作用力與反作用力作用在不同物體上，兩個物體的具體運動情形還與其他力相關(guān)，因此兩個力的作用效果彼此獨立，更談不上抵消.

三、平衡力與相互作用力的辨析

平衡力與相互作用力有著等大反向等共同點，學生對此經(jīng)常發(fā)生混淆.針對學生的誤解，教師往往引導學生以表格的形式將兩組概念的異同點進行對比，促進學生辨析，效果一般.究其原因，還是在于純粹的概念辨析無法幫助學生進行形象化的思維.只有為概念提供載體，才能幫助學生進行區(qū)分和理解.有這樣一個簡單模型：某物體靜止放在水平地面上，它對地面壓力的大小與其重力相等，學生對此結(jié)論習以為常，卻未思考該結(jié)論的來龍去脈.在牛頓第三定律的教學中，教師有必要引導學生對這一結(jié)論進行推導，這就需要借助二力平衡以及牛頓第三定律：物體受兩個力重力G和地面的支持力F，結(jié)合平衡條件有F=G；再看到支持力的發(fā)生，它與物體對地面的壓力F為一對作用力和反作用力，則有F=F.這一情境中，F(xiàn)與G屬于平衡力，等大反向，卻彼此獨立，性質(zhì)不一定相同；F與F作為作用力和反作用力，等大反向，性質(zhì)相同，彼此依存.

總之，在進行教學設(shè)計時，教師要從學生的認知基礎(chǔ)和思維特點出發(fā)，針對學生的認知困難進行重點突破，將有限的教學時間放在最需要的地方，從而回避教學誤區(qū)，提升課堂效率.