基于研究性學(xué)習(xí)活動(dòng)的物理規(guī)律課的實(shí)踐研究

耿臘香

摘 要：武進(jìn)區(qū)教研室于2012年在我校舉行了“武進(jìn)區(qū)高一物理同題異構(gòu)教學(xué)研討活動(dòng)”。和江蘇省奔牛高級(jí)中學(xué)張文清老師一起開(kāi)設(shè)了此次就“打造陽(yáng)光課堂”進(jìn)行的同題異構(gòu)教學(xué)活動(dòng)。時(shí)隔多年，又趕赴江陰長(zhǎng)涇中學(xué)聽(tīng)了蔡曉明老師以及如皋一中賁春紅老師的兩堂優(yōu)質(zhì)課。幾位教師分別展示了不同的教學(xué)過(guò)程，呈現(xiàn)出了不同風(fēng)格的課堂教學(xué)，達(dá)到了相同的教學(xué)目的。將教學(xué)設(shè)計(jì)與三位老師的加以整合、完善，揚(yáng)長(zhǎng)避短。

關(guān)鍵詞：研究性學(xué)習(xí)；曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)探究

一、課題的引入

圖片展示生活中常見(jiàn)的曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)：1.天體運(yùn)動(dòng)；2.煙花綻放；3.汽車(chē)過(guò)橋；4.投籃……

關(guān)于曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)你想知道哪些問(wèn)題：

1.如何描述曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)？2.物體為何做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)？3.曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)有何特點(diǎn)？

解讀：從生活走進(jìn)物理，通過(guò)生活中曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的細(xì)致觀(guān)察，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；緊接著幾個(gè)問(wèn)題的設(shè)置，使學(xué)生對(duì)本節(jié)課要掌握的知識(shí)點(diǎn)有個(gè)初步的印象，并形成探究的欲望。

二、運(yùn)動(dòng)的描述

【位移的描述】

演示運(yùn)動(dòng)：平拋一節(jié)粉筆頭，軌跡為一條曲線(xiàn)。

問(wèn)題1：某時(shí)刻物體運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)，你能描述A點(diǎn)的位置以及A點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況嗎？

問(wèn)題2：物體在做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)我們是如何確定某一點(diǎn)位置的？（建立一維直線(xiàn)坐標(biāo)系）

問(wèn)題3：那現(xiàn)在我們要研究平面內(nèi)的曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，還能不能用一維的坐標(biāo)系了？（不能）應(yīng)該建立幾維的坐標(biāo)系？（二維）

解讀：采用問(wèn)題串的方式，將直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中位移的描述方式自然過(guò)渡到曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中，使學(xué)生的知識(shí)發(fā)生遷移，利用新舊知識(shí)間的聯(lián)系，使學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)的方法。

【速度的描述】

視頻播放：砂輪和傘。（教科書(shū)配套光盤(pán)）

演示實(shí)驗(yàn)：帶墨水的鋼球通過(guò)彎曲管道的實(shí)驗(yàn)。（鋼球可換成滾輪式鼠標(biāo)中的小球，效果更明顯）

結(jié)論：質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)的速度，沿曲線(xiàn)在該點(diǎn)的切線(xiàn)方向。

練習(xí)：請(qǐng)畫(huà)出兩點(diǎn)的速度方向。

解讀：通過(guò)現(xiàn)代電化教學(xué)的方式給學(xué)生展示兩個(gè)生活中的實(shí)例，可以使學(xué)生對(duì)速度方向問(wèn)題有個(gè)感性的認(rèn)識(shí)。再加以實(shí)驗(yàn)證明，使學(xué)生從感性的認(rèn)識(shí)變成思維的具體。

【變速運(yùn)動(dòng)】

問(wèn)題：曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)可不可能做勻速運(yùn)動(dòng)？（不能，曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)速度方向時(shí)刻發(fā)生變化，所以曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)都是變速運(yùn)動(dòng)。）

結(jié)論：曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)都是變速運(yùn)動(dòng)，存在加速度。

解讀：學(xué)生主要是對(duì)勻速運(yùn)動(dòng)的概念不夠清楚，勻速運(yùn)動(dòng)是指速度不變的運(yùn)動(dòng)，速度是矢量，除了看速度大小還要看方向，勻速運(yùn)動(dòng)不是勻速率運(yùn)動(dòng)。

三、曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的條件

【提問(wèn)】直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中有加速度，曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中也有加速度，那物體為什么會(huì)做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)呢？

【猜想】猜一猜物體做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)跟什么因素有關(guān)？（力）

到底與力有怎樣的關(guān)系呢？我們先來(lái)做個(gè)游戲。

【游戲】請(qǐng)一位女同學(xué)上來(lái)參與游戲。

要求：不管受到外界的任何干擾，始終向前走。

游戲：教師在女同學(xué)走直線(xiàn)的過(guò)程中，突然從右手邊給她一個(gè)拉力。

現(xiàn)象：女同學(xué)的運(yùn)動(dòng)軌跡從直線(xiàn)變成了曲線(xiàn)。

問(wèn)題：女同學(xué)為什么會(huì)做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)呢？有拉力的作用。

分析：原先女同學(xué)是想要向前運(yùn)動(dòng)的，后來(lái)老師突然給了她一個(gè)拉力的作用，并且這個(gè)拉力不在速度方向上，所以它做做了曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。

總結(jié)1：當(dāng)物體所受合力方向與速度方向不在同一直線(xiàn)上時(shí)，物體做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。

【實(shí)驗(yàn)】請(qǐng)一位男同學(xué)上來(lái)參與實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)器材：裝有藍(lán)墨水的瓶子，瓶蓋上開(kāi)有小孔，瓶底也開(kāi)一小孔。

實(shí)驗(yàn)：將瓶倒置，水流的運(yùn)動(dòng)軌跡是一條直線(xiàn)。請(qǐng)男同學(xué)給水流持續(xù)吹一口氣，觀(guān)察水流的運(yùn)動(dòng)軌跡。

現(xiàn)象：水流的軌跡為一條曲線(xiàn)。

分析：畫(huà)出曲線(xiàn)上一點(diǎn)的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況，合力方向與運(yùn)動(dòng)方向不在一條直線(xiàn)上，所以做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。

【提問(wèn)】仔細(xì)觀(guān)察上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)圖像，你能發(fā)現(xiàn)物體的運(yùn)動(dòng)軌跡與速度方向和合力方向之間存在怎樣的位置關(guān)系嗎？

總結(jié)2：軌跡夾在合力方向與速度方向之間，合力指向軌跡凹的一面。

解讀：學(xué)生的思維活動(dòng)不是憑空產(chǎn)生的，必須借助于外界的刺激作用。在互動(dòng)游戲和自制的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中，將學(xué)生的思維和實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，從而引起學(xué)生積極的情感投入，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和求知欲望。

四、運(yùn)動(dòng)的合成與分解

【概念】在公式中我們可以把勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)分為兩個(gè)較為簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)來(lái)研究。學(xué)習(xí)曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)和直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)一樣，我們也可以把曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)分解為幾個(gè)較為簡(jiǎn)單的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)來(lái)研究，化曲為直。現(xiàn)在我們就來(lái)看一個(gè)運(yùn)動(dòng)的合成的實(shí)例。

【實(shí)驗(yàn)】

情境：將注了水和紅蠟塊的玻璃管倒置，蠟塊沿玻璃管勻速上升。再次將玻璃管上下顛倒，在上升的同時(shí)，將玻璃管緊貼著黑板沿水平方向向右勻速移動(dòng)。蠟塊相對(duì)應(yīng)黑板做的是什么運(yùn)動(dòng)呢？

猜想：曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)？直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)？

討論：你想通過(guò)什么方法來(lái)驗(yàn)證你的猜想？我們4人一小組進(jìn)行討論，待會(huì)給出你們小組的方案。

學(xué)生方法交流：

1.頻閃照片法。

2.描點(diǎn)法：請(qǐng)兩位學(xué)生上臺(tái)配合描點(diǎn)作圖，并連成一條平滑的曲線(xiàn)。

解讀：這部分內(nèi)容通過(guò)讓學(xué)生進(jìn)行積極的討論，學(xué)生會(huì)探討出了多種不同的方法。在這種開(kāi)放式的研究性學(xué)習(xí)的課堂中，注重了學(xué)生的主體地位。在這一過(guò)程中，教師應(yīng)該注意引導(dǎo)，以發(fā)掘?qū)W生的學(xué)習(xí)潛能，提高教學(xué)的有效性。

參考文獻(xiàn)：

[1]張會(huì)芬.新課程背景下高中物理課堂有效教學(xué)的實(shí)踐研究[D].湖南科技大學(xué)，2017.

[2]屈賽賽.同伴教學(xué)法在高中物理概念規(guī)律課中的應(yīng)用研究[D].河南師范大學(xué)，2017.

編輯 馮志強(qiáng)