高中物理“萬有引力定律”教學(xué)策略之研究

朱 蘊(yùn)

(江蘇省徐州市新沂市第一中學(xué) 221400)

物理是高中教育的重要課程之一，特別是物理實(shí)驗(yàn)，具備操作性、典型性以及普遍性特點(diǎn)，理論知識(shí)以生活知識(shí)為主，通過物理知識(shí)的學(xué)習(xí)，可以培養(yǎng)學(xué)生的探究能力和思維能力.但就目前而言，高中物理教學(xué)有效性不高，受高考?jí)毫Φ挠绊懀陂L期應(yīng)試教育的環(huán)境下，沒有重視到學(xué)生探究能力，使得學(xué)生探究能力和物理素養(yǎng)不高.對(duì)此，以“萬有引力定律”教案為例，創(chuàng)新教學(xué)模式和教學(xué)理念，重視學(xué)生物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，重視知識(shí)技能、能力素養(yǎng)以及情感價(jià)值等方面的培養(yǎng)，提高高中物理教學(xué)的有效性，進(jìn)而完成教學(xué)任務(wù).

一、《萬有引力定律》教學(xué)目標(biāo)

在人教版高中物理教材中，《萬有引力定律》課程起到承上啟下的作用，承上為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，后接衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)規(guī)律，這節(jié)課是本章的核心，也是教學(xué)重點(diǎn).從學(xué)生角度上看，通過牛頓定律、圓周運(yùn)動(dòng)以及開普勒定律，學(xué)生已經(jīng)具備萬有引力定律的學(xué)習(xí)能力.對(duì)此，教師結(jié)合教材分析和學(xué)情分析，制定教學(xué)目標(biāo)：第一，知識(shí)與技能，明確地球與太陽引力的相關(guān)研究，根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)，構(gòu)建行星繞日運(yùn)動(dòng)規(guī)律，推廣這一引力規(guī)律，構(gòu)建萬有引力定律，寫出數(shù)學(xué)表達(dá)式，利用這一定律解決實(shí)際問題，讓學(xué)生掌握萬有引力定律的意義.第二，過程與方法，讓學(xué)生掌握科學(xué)探究方法，即為“猜想、證明、檢驗(yàn)”.第三，情感態(tài)度與價(jià)值觀，在探究萬有引力定律的過程中，讓學(xué)生認(rèn)同科學(xué)家的貢獻(xiàn)，根據(jù)萬有定理作出評(píng)價(jià)，了解科學(xué)有效的研究方法，利用萬有引力定律解決實(shí)際問題.

二、高中物理“萬有引力定律”教學(xué)策略

在高中物理“萬有引力定律”教學(xué)中，為了實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，要加強(qiáng)學(xué)生的探究能力和物理綜合素養(yǎng)，引導(dǎo)學(xué)生大膽猜想，這是保證教學(xué)效果和提高教學(xué)質(zhì)量的前提.事實(shí)上看，偉大的發(fā)明都是來源于猜想，只有獲得猜想后，利用科學(xué)實(shí)驗(yàn)的方式進(jìn)行驗(yàn)證，最終獲得結(jié)論.對(duì)此，在本節(jié)課的教學(xué)中，教師要重視學(xué)生探究能力的提升，以此為目標(biāo)，從猜想入手，進(jìn)而完成教學(xué)任務(wù).

1.根據(jù)已有知識(shí)，大膽猜想

科學(xué)研究起源于合理猜想，為了提高高中物理教學(xué)的有效性，要從猜想入手，調(diào)動(dòng)學(xué)生在課堂教學(xué)中的積極性.在《萬有引力定律》課堂教學(xué)中，教師先從太陽和行星之間引力規(guī)律入手，追尋牛頓的足跡，逐步發(fā)現(xiàn)萬有引力定律，多媒體展示課堂教學(xué)中牛頓蘋果樹圖片，講述事情經(jīng)過.觀察牛頓和蘋果的圖片，思考：地球和月球之間的吸引力會(huì)不與地球吸引蘋果的力是同一種力？即使在最高的建筑物上和最高的山頂上，重力都不會(huì)有明顯的減弱．那么地球表面的重力能否延伸到很遠(yuǎn)的地方，會(huì)不會(huì)作用到月球上？并提出以下猜想：第一，地球和月球之間的吸引力使月球沒有做離心運(yùn)動(dòng)，地球吸引蘋果的力使蘋果落地，它們可能是同一種力.第二，高山上也有蘋果樹，蘋果熟了也會(huì)下落.地球表面的重力會(huì)延伸至很遠(yuǎn)，也會(huì)作用到月球上.第三，猜想是同一種力，都遵從相同規(guī)律.通過猜想，引導(dǎo)后面的實(shí)踐研究，使得學(xué)生全身投入到物理知識(shí)中，自主獲得知識(shí)，提高教學(xué)效果.

2.構(gòu)建符合猜想的探究模型

猜想并不是通過真實(shí)情況進(jìn)行驗(yàn)證，而是通過構(gòu)建符合猜想要求的理想模型進(jìn)行驗(yàn)證，精確計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果對(duì)比現(xiàn)實(shí)情況，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生驗(yàn)證猜想.假設(shè)上述猜想成立，地球?qū)υ虑虻牧εc地球?qū)μO果的力應(yīng)該同樣遵從“平方反比”律，提出：月球做什么運(yùn)動(dòng)？符合什么規(guī)律？物體在地面附近受到的地球的吸引力表達(dá)式是怎樣的？月球的加速度是重力加速度g的幾分之一？給出月球周期T、月球軌道半徑r、地球半徑R，計(jì)算出月球向心加速度，用數(shù)據(jù)說明上述設(shè)想的正確性，牛頓的猜想經(jīng)受了事實(shí)的檢驗(yàn)，地球?qū)υ虑虻牧?，地球?qū)Φ孛嫖矬w的力真是同一種力.

3.知識(shí)總結(jié)和鞏固

在證實(shí)猜想后，教師要進(jìn)一步引導(dǎo)，設(shè)想若任何物體間均出現(xiàn)這種力，提出問題：第一，什么是萬有引力？在實(shí)際教學(xué)中，引出這一問題后，教師要學(xué)生進(jìn)行初步討論和分析，以尊重歷史事實(shí)為基礎(chǔ)，設(shè)下邏輯思維鋪墊，引導(dǎo)學(xué)生通過現(xiàn)有知識(shí)探究和發(fā)現(xiàn)萬有引力定律過程.第二，萬有引力定律怎樣反映物體之間相互作用的規(guī)律？其數(shù)學(xué)表達(dá)式如何？第三，萬有引力定律的適用條件是什么？投入第一個(gè)問題，深入第二個(gè)問題，讓學(xué)生進(jìn)入深層次探索，在不斷合作學(xué)習(xí)中，提高探究合作能力，發(fā)表自己的看法，和組內(nèi)成員的交流，回答和解決問題，提高學(xué)生的綜合物理能力.在探究過后，反思“拉住月球使它繞地球運(yùn)動(dòng)的力，與拉著蘋果使它下落的力，以及眾行星與太陽之間的作用力也許真的是同一種力，遵循相同的規(guī)律?”引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)總結(jié)和鞏固，讓學(xué)生全面認(rèn)識(shí)到萬有引力定律宏觀性、相互性以及普遍性，完成教學(xué)目標(biāo).

三、教學(xué)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

在《萬有引力定律》教學(xué)中，首先，教師要拓展學(xué)生的解題思路，讓學(xué)生掌握科學(xué)有效的解題方法，促進(jìn)物體抽象化，將地球、月球或是其他衛(wèi)星看成有質(zhì)量的質(zhì)點(diǎn)，構(gòu)建萬有引力、向心力以及重力之間的關(guān)系，抓住問題本質(zhì)，進(jìn)而解決問題.其次，在實(shí)際教學(xué)中，教師要從生活現(xiàn)象入手，激發(fā)學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的求知欲與好奇心，不斷強(qiáng)化學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，實(shí)現(xiàn)高中物理教學(xué)的最終目標(biāo).最后，在實(shí)際教學(xué)中，教師要將多媒體技術(shù)與教學(xué)內(nèi)容有效融合，為學(xué)生的物理學(xué)習(xí)提供更多直觀的學(xué)習(xí)內(nèi)容，幫助學(xué)生構(gòu)建抽象化思維體系，提高高中物理教學(xué)的有效性.

綜上所述，在高中物理教學(xué)中，為了提高教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量，教師要明確教學(xué)目標(biāo)，利用教學(xué)目標(biāo)引導(dǎo)整個(gè)教學(xué)過程，引導(dǎo)學(xué)生大膽猜想，深入到實(shí)際探究中，自主獲得知識(shí)，教師要不斷總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化教學(xué)流程，進(jìn)而提高高中物理教學(xué)的綜合質(zhì)量水平.