關(guān)于“重力”教學的思考與建議

吳長標

(江蘇省南京市六合區(qū)教育局教研室，江蘇 南京 211500)

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關(guān)于“重力”教學的思考與建議

吳長標

(江蘇省南京市六合區(qū)教育局教研室，江蘇 南京 211500)

本文分析了不同版本初中物理教科書中“重力”知識點的呈現(xiàn)方式，提出“重力”教學的建議.

重力；呈現(xiàn)方式；教學建議

初中物理“重力”教學主要圍繞重力概念引入，從重力大小和方向展開.《義務教育物理課程標準》(2011年版)關(guān)于“重力”的要求是：通過常見事例或?qū)嶒灒私庵亓?據(jù)此，重力的教學目標如下：通過實例知道由于地球的吸引而使物體受到的力叫做重力；會用彈簧測力計測量物體所受重力；通過實驗探究影響重力大小的因素，得到物體重力大小與質(zhì)量的關(guān)系；通過實驗感知重力的方向.其中探究重力大小與質(zhì)量的關(guān)系和判定重力的方向是本節(jié)教學的重點和難點，關(guān)于這兩個知識點不同版本的教材呈現(xiàn)方式如表1.

表1

續(xù)表

從表1可以看出，各版本教材在“重力的大小”這個知識點上的呈現(xiàn)方式大致相同，在“重力的方向”這個知識點上，蘇科版教材較好地體現(xiàn)了課標理念，基于學生的認知水平，注重學生的探究、發(fā)現(xiàn).

1 關(guān)于“重力大小”的教學思考

1.1 教學設計要基于學生的認知水平

教學的起點是學情，教學設計要符合學情、貼近學生的心理、認知特點，要有必要的猜想、探究環(huán)節(jié)，因為“猜想與假設”是實驗探究活動的前提.

八年級學生的生活經(jīng)驗是：一桶水比一杯水重，大蘋果比小蘋果重，一個西瓜比一只蘋果重.他們的直觀感受是：體積大的物體所受重力大.學生還有這樣的認識“鐵比棉花重”，因此他們會猜測：物體所受的重力可能會與體積和密度有關(guān).考慮到教學的容量和難度問題，各版本教材的設計都是直接告訴學生重力與質(zhì)量有關(guān).學生中有疑惑：重力與體積、密度好像也有關(guān)？這樣的設計是否基于學生的直觀生活實際？是否考慮了學生的疑惑？是否阻礙了學生猜想等能力的培養(yǎng)？值得我們研究.

1.2 實驗探究要符合邏輯，便于找出物理規(guī)律

教材探究的是不同個數(shù)的鉤碼所受重力與質(zhì)量的關(guān)系，這樣的探究似乎不合邏輯，顯得多余.因為已知重力與質(zhì)量有關(guān)，一個鉤碼與兩個、三個鉤碼的質(zhì)量和重力雖然是不同的，但是質(zhì)量與重力均是成倍數(shù)增加的，那么重力與質(zhì)量的比值自然是相同的，測幾個有意義嗎？這是探究嗎？能得出“重力與質(zhì)量成正比”這個結(jié)論嗎？

即使不用鉤碼，用不同的鐵塊來做，由于控制變量法在學生頭腦里根深蒂固，也易使學生形成錯誤的認識：同一物質(zhì)的物體所受重力與其質(zhì)量成正比，不同物質(zhì)就不一定了.教材這樣的設計影響了學生建構(gòu)完整的物理規(guī)律和養(yǎng)成良好的思維方式.

設計的記錄表格中有質(zhì)量、重力欄，為什么還要有重力與質(zhì)量的比值欄？這樣的設計是否缺少了探究的環(huán)節(jié)，把探究變成了驗證？是否忽視了對學生在數(shù)據(jù)采集、分析、歸納、總結(jié)等方面能力的培養(yǎng)？基于以上的分析，筆者提出以下教學建議.

2 關(guān)于“重力大小”的教學建議

2.1 引發(fā)猜想，設計驗證實驗

在引出重力的概念后，教師提出問題1：物體所受重力的大小與什么有關(guān)？引導學生結(jié)合生活經(jīng)驗進行猜測，學生可能會有以下猜想：(1) 物體的重力可能與體積有關(guān)；(2) 物體的重力可能與質(zhì)量有關(guān)；(3) 物體的重力可能與密度有關(guān)……

教師出示事先準備好的實驗器材：木塊A、B，鋁塊C、D(木塊A與鋁塊C體積相同，木塊B與鋁塊D質(zhì)量相同)，天平和測力計.

問題2：如何設計實驗，驗證你的猜想?如何設計表格，記錄數(shù)據(jù)？

教師啟發(fā)學生用測力計測不同物體所受重力，生生交流設計出表格2.

表2

問題3：比較木塊A和鋁塊C的測量結(jié)果，你能得出什么結(jié)論？比較木塊B和鋁塊D的測量結(jié)果，你能得出什么結(jié)論？比較木塊A和木塊B的測量結(jié)果，你能得出什么結(jié)論？

在實驗探究之前，學生清楚控制什么變量，要觀察什么變化.這樣一組問題的設計，可引導學生順利得出：物體所受重力與質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量越大，重力越大，物體所受重力與體積、密度無關(guān).

2.2 實驗數(shù)據(jù)分析

問題4：重力與質(zhì)量到底有什么關(guān)系？如何尋找它們之間的關(guān)系？

教師啟發(fā)學生：質(zhì)量與重力是兩個不同的物理量，單位不同，加和減是沒有意義的，乘積也各不相同，似乎沒有什么規(guī)律可尋.引導學生想到除，即重力與質(zhì)量之比.通過師生、生生交流，完善表2，設計出表3.

表3

問題5：上述結(jié)論是否具有普遍意義？老師準備了三種水果：蘋果、梨、桔子，質(zhì)量已事先測出并貼在水果表面，你能設計實驗驗證這個結(jié)論嗎？學生通過思考，設計出表4.

表4

這樣的設計注重了探究的完整性、真實性，邏輯嚴謹，測量簡捷，有利于學生自主建構(gòu)物理規(guī)律，有利于學生思維能力的培養(yǎng)，不足之處是增加了教學的容量和難度.

3 關(guān)于“重力方向”的教學思考

3.1 要不要探究

小學四年級科學(下冊)在解釋“蘋果熟了，為什么總是落向地面”時寫道:“牛頓的第一個解釋是：某種看不見的力把蘋果拉向地面，這種力使其他東西掉下來時，也都落向地面，這個力來自地球.它使地面上的萬物都受到垂直向下的重力.”這說明學生的腦海里已有了重力方向是垂直向下的概念，要糾正學生的認識，實驗探究是必要的，這一點蘇科版教材做得較好.

3.2 怎樣探究

由于重力的方向看不見，學生又沒有學過二力平衡的知識，所以有必要講清通過什么來顯示重力的方向.蘇科版教材首先就要求學生“觀察懸線OA的方向”，是否顯得突兀，目的不明？最后“剪斷懸線OA，觀察小球下落的方向”，是否順序顛倒？

3.3 怎樣引導學生準確表達

學生觀察懸線OA的方向，往往會表述為“垂直板面向下”，怎樣過渡到“垂直水平面向下”即“豎直向下”？

4 關(guān)于“重力方向”的教學建議

(1) 如圖1所示，用手拿著小球放在O點正下方，松手后觀察小球下落方向，記下小球落點.引導學生悟出：小球從靜止開始自由下落的方向就是所受重力的方向.

(2) 如圖2所示，用細線將小球懸掛起來，燒斷細線(不要剪斷，避免擾動)，觀察小球下落方向，記下小球落點.引導學生悟出：將小球懸掛起來靜止時，懸線的方向就是小球所受重力的方向.將判定重力方向(隱性)轉(zhuǎn)化為觀察懸線方向(顯性)，滲透了物理思想方法教育.

(3) 如圖3所示，為便于觀察懸線的方向，在木板上放置盛有適量水的水槽，為增強演示效果，可滴幾滴紅墨水.

(4) 如圖4所示，緩慢改變木板的傾角α，觀察懸線OA的方向.學生觀察到：懸線的方向并不總是跟木板表面垂直，而是始終與水平面垂直.

引導學生悟出：小球所受重力的方向始終與水平面垂直向下.告訴學生：“垂直水平面向下”即為“豎直向下”，教會學生將“生活語言”變成“物理語言”，訓練學生準確表述物理現(xiàn)象或規(guī)律的能力，此方法也為今后探究浮力的方向總是豎直向上的留下埋伏.

劉炳昇，李容.義務教育教科書八年級下冊[M].南京：江蘇鳳凰科學技術(shù)出版社，2012：49-50.