基于實(shí)踐的初中物理課堂教學(xué)設(shè)計(jì)*
——以省級賽課“杠桿”教學(xué)為例

唐雙虎

(宿遷市鐘吾國際學(xué)校 江蘇 宿遷 223800)

本主題是蘇科版物理九年級上冊內(nèi)容，此前學(xué)生已經(jīng)具備一定的力學(xué)知識基礎(chǔ)，本主題是前面所學(xué)知識的延伸，也是后面滑輪、輪軸等其他一些簡單機(jī)械的基礎(chǔ)，起到承上啟下的作用.既符合學(xué)生由易到難、由簡到繁的認(rèn)知規(guī)律，同時(shí)又保持了知識的結(jié)構(gòu)性和系統(tǒng)性.本節(jié)實(shí)踐課始終向?qū)W生滲透物理來源于生活，經(jīng)過多次的體驗(yàn)、實(shí)踐、探究、反思等手段建構(gòu)物理模型，總結(jié)物理規(guī)律，并解決生產(chǎn)、生活中的實(shí)際問題，增加了學(xué)生對物理的親切感和興趣，體現(xiàn) “從生活走進(jìn)物理，從物理走向社會”新課程理念.

通過一年的物理學(xué)習(xí)，學(xué)生的認(rèn)知水平比起剛接觸物理時(shí)有了很大提高，形象思維和抽象思維都有了不同程度的發(fā)展，但九年級的學(xué)生抽象思維還不成熟，學(xué)習(xí)過程仍需一些感性認(rèn)識作為依托.在本主題教學(xué)之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了力學(xué)中的一些基本概念和規(guī)律，以及這些力學(xué)知識在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，對日常生活中的杠桿有所認(rèn)識，有了一定的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，但對杠桿的認(rèn)識是感性的，這些認(rèn)識可能膚淺、片面，甚至是錯(cuò)誤的.因此，在教學(xué)中筆者創(chuàng)造條件鼓勵學(xué)生積極地去體驗(yàn)、實(shí)踐、探究、反思、評價(jià)，從中歸納出杠桿的特征、力臂的作法、杠桿的平衡條件等.在教學(xué)中多次創(chuàng)新實(shí)踐活動和實(shí)例分析加強(qiáng)直觀性和形象性，以便學(xué)生理解和掌握，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力.

1 主題目標(biāo)

(1)價(jià)值體認(rèn).初步認(rèn)識、建構(gòu)杠桿模型，能畫出杠桿的示意圖，作出力臂；知道杠桿的平衡條件，會利用杠桿平衡條件解決生活中一些簡單的問題.

(2)責(zé)任擔(dān)當(dāng).通過了解杠桿在生活中的實(shí)際應(yīng)用，體會到生活中處處有物理，激發(fā)學(xué)習(xí)物理的興趣；通過體驗(yàn)、實(shí)踐、科學(xué)探究等活動過程，培養(yǎng)實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，提高物理核心素養(yǎng).

(3)問題解決.通過體驗(yàn)拔釘子的活動，建構(gòu)杠桿模型；通過自制桿秤相關(guān)的實(shí)踐活動，體驗(yàn)力臂對杠桿平衡的影響；通過分組實(shí)驗(yàn)探究出杠桿的平衡條件.

(4)創(chuàng)意物化.以學(xué)生為主體，以創(chuàng)新實(shí)踐活動為主線，通過體驗(yàn)-反思-實(shí)踐-反思-實(shí)驗(yàn)-反思-評價(jià)-創(chuàng)新，在實(shí)踐活動中掌握知識，學(xué)到方法，提高技能，創(chuàng)新思維.

2 主題結(jié)構(gòu)

(1)準(zhǔn)備階段：演示蠟燭蹺蹺板實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)設(shè)情境，激活思維.

(2)實(shí)施階段：

1)體驗(yàn)-反思，建構(gòu)杠桿模型.

2)實(shí)踐-反思，突破力臂概念的難點(diǎn).

3)實(shí)驗(yàn)-反思，探究出杠桿的平衡條件.

(3)總結(jié)階段：評價(jià)-創(chuàng)新，讓能力再升華.

3 實(shí)施條件

多媒體教室，鉗子，羊角錘，起子，釘有釘子的木板，小木塊，自制桿秤，彈簧測力計(jì)，杠桿，鉤碼，鐵架臺等若干.

4 教學(xué)過程

4.1 準(zhǔn)備階段：創(chuàng)設(shè)情境 激活思維

演示實(shí)驗(yàn)：蠟燭蹺蹺板(圖1)

圖1 蠟燭蹺蹺板

生：為什么靜止的蠟燭兩端點(diǎn)然后，慢慢的開始搖擺？(充滿好奇)

師：本節(jié)課學(xué)習(xí)之后將揭開其中的奧秘.

設(shè)計(jì)意圖：“興趣是最好的老師”，通過廢舊物品自制教具，讓學(xué)生從生活走進(jìn)物理，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，蠟燭蹺蹺板由靜止變?yōu)閿[動，使學(xué)生充滿疑惑和好奇，激發(fā)學(xué)生的求知欲，為接下來的學(xué)習(xí)做好鋪墊.

4.2 實(shí)施階段

4.2.1 體驗(yàn)-反思 建構(gòu)杠桿模型

分組體驗(yàn)活動：根據(jù)提供的器材(羊角錘、鉗子、起子、小木塊，如圖2所示)將木板上的釘子拔起來.

圖2 體驗(yàn)活動“拔釘子”提供的器材

師：請同學(xué)們根據(jù)剛剛體驗(yàn)的拔釘子的過程(圖3)，結(jié)合其他的3個(gè)活動，如圖4～6所示，思考它們有什么共同特點(diǎn).

圖3 拔釘子

圖4 蹺蹺板

圖5 撬石頭

圖6 壓水

生反思：有一根棒子、可繞一點(diǎn)轉(zhuǎn)動、受到力的作用等.

師：物理學(xué)上把在力的作用下可繞某一固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動的硬棒稱為杠桿.(板書課題：杠桿)

師：根據(jù)杠桿的定義思考生活中還有哪些杠桿呢？

生討論后回答：釣魚竿、筷子、鉗子、門把手、扳子、船槳、剪刀、桿秤、天平等.

師：生活中的杠桿非常多，杠桿與我們的生活聯(lián)系非常密切，自古代以來杠桿在我們的生產(chǎn)生活中都起到了重要的作用(圖片：古代的桔槔，現(xiàn)代的塔吊)，所以我們很有必要更深入地研究杠桿知識.

設(shè)計(jì)意圖：通過學(xué)生親自體驗(yàn)拔釘子的過程，把學(xué)習(xí)的主動權(quán)交給學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生的動手實(shí)踐能力和發(fā)散性思維能力.通過幾個(gè)活動的對比，反思共同點(diǎn)，建構(gòu)杠桿的模型，培養(yǎng)學(xué)生的歸納能力和語言表達(dá)能力，然后讓學(xué)生充分舉例，引導(dǎo)學(xué)生注意觀察生活，體現(xiàn)物理與社會的聯(lián)系.

4.2.2 實(shí)踐-反思，突破學(xué)習(xí)力臂概念的難點(diǎn)

分組實(shí)踐活動1：請同學(xué)們利用自制桿秤模擬稱量物體質(zhì)量的過程，如圖7所示.

圖7 自制的桿稱

師：桿秤此時(shí)處于什么狀態(tài)？

生：靜止.

師：杠桿處于靜止或勻速轉(zhuǎn)動，我們就說此時(shí)杠桿處于平衡狀態(tài).

分組實(shí)踐活動2：如圖8所示，分別在A和B兩點(diǎn)用彈簧測力計(jì)拉秤桿，讓秤桿平衡，兩個(gè)點(diǎn)需要的拉力大小一樣嗎？(數(shù)據(jù)：FA>FB)

圖8 分別在兩點(diǎn)拉秤桿

生反思：桿秤的平衡與力的作用點(diǎn)有關(guān).

分組實(shí)踐活動3：如圖9所示，在B點(diǎn)用彈簧測力計(jì)分別豎直和斜拉秤桿，讓秤桿平衡，兩次需要的拉力大小一樣嗎？(數(shù)據(jù)：FB1

圖9 在同一點(diǎn)沿不同方向拉秤桿

生反思：桿秤的平衡與力的方向有關(guān).

師：由以上兩個(gè)活動知道桿秤的平衡既與力的作用點(diǎn)有關(guān)，又與力的方向有關(guān)，那么能不能找到一個(gè)物理量既與力的作用點(diǎn)有關(guān)，又與力的方向有關(guān)，同時(shí)又影響杠桿的平衡呢？

生反思：

生甲：固定點(diǎn)到力作用點(diǎn)的距離.

生乙：固定點(diǎn)到力的距離.

生丙：動力的大小.

學(xué)生小組討論后總結(jié)：從固定點(diǎn)到力作用線的距離既符合與力的作用點(diǎn)有關(guān)又符合與力的方向有關(guān)，且影響著杠桿的平衡，如圖10所示.

圖10 作出固定點(diǎn)到力的作用線的距離

師：我們把從固定點(diǎn)到力作用線的距離稱為力臂，請同學(xué)們閱讀課本了解杠桿的幾個(gè)名詞.(學(xué)生自主閱讀理解)

生：(1)支點(diǎn)，杠桿繞著轉(zhuǎn)動的點(diǎn)；

(2)動力，使杠桿轉(zhuǎn)動的力；

(3)阻力，阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力；

(4)動力臂，從支點(diǎn)到動力作用線的距離；

(5)阻力臂，從支點(diǎn)到阻力作用線的距離.

師引導(dǎo)：結(jié)合生活中的杠桿——撬棒，熟悉杠桿的幾個(gè)名詞.

設(shè)計(jì)意圖：本環(huán)節(jié)讓學(xué)生用自制的桿秤模擬測量物體的質(zhì)量的過程，一方面為了引入杠桿平衡的概念，另一方面為下面探究杠桿的平衡條件實(shí)驗(yàn)前的猜想提供依據(jù)，改變力的作用點(diǎn)和改變力的方向使桿秤平衡比較力的大小關(guān)系，得出杠桿平衡與力的作用點(diǎn)和力的方向有關(guān)，學(xué)生進(jìn)行反思，進(jìn)而引入力臂的概念，這就比直接空降力臂的概念更易理解和掌握，符合學(xué)生思維的認(rèn)知過程，培養(yǎng)了學(xué)生實(shí)踐能力，發(fā)展了學(xué)生的物理核心素養(yǎng).

讓學(xué)生閱讀教材了解杠桿的幾個(gè)名詞，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力和發(fā)現(xiàn)并提出問題的能力.

4.2.3 實(shí)驗(yàn)-反思，探究出杠桿的平衡條件

師：由以上學(xué)習(xí)我們知道杠桿的平衡不僅與動力、阻力大小有關(guān)，還于動力臂、阻力臂的大小有關(guān)，那么它們滿足什么條件時(shí)杠桿才能平衡呢？(設(shè)疑)

生猜想：……

師：請同學(xué)們將杠桿掛到鐵架臺上，思考杠桿處于什么位置測量力臂最方便？應(yīng)怎樣做？(學(xué)生討論)

生：通過調(diào)節(jié)平衡螺母使杠桿在水平位置平衡，便于從杠桿上直接讀出力臂.

學(xué)生實(shí)驗(yàn)1：調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡.

學(xué)生實(shí)驗(yàn)2：在杠桿兩端分別施加動力和阻力使杠桿再次在水平位置平衡，測出數(shù)據(jù)并記錄表格(表1).

表1 標(biāo)桿平衡實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表

生反思數(shù)據(jù)：動力×動力臂=阻力×阻力臂.

杠桿平衡條件(杠桿原理)：F1l1=F2l2.

反思：兩頭點(diǎn)燃的蠟燭為什么會擺動？(學(xué)生討論后回答)

設(shè)計(jì)意圖：探究杠桿的平衡條件是本節(jié)課的重點(diǎn)，教師通過設(shè)計(jì)程序性的問題讓學(xué)生思考、討論、完善實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)作能力和解決實(shí)際問題的能力，也凸顯出以學(xué)生為主體的理念，根據(jù)測得的數(shù)據(jù)反思實(shí)驗(yàn)結(jié)論和反思蠟燭蹺蹺板擺動的原因，培養(yǎng)學(xué)生分析歸納能力和用規(guī)范的物理語言表達(dá)物理問題的能力.

4.3 總結(jié)階段：評價(jià)-創(chuàng)新 讓能力再升華(表2)

表2 “生活中的杠桿”學(xué)習(xí)評價(jià)參考

○：完全符合要求；△：基本符合要求.

課后實(shí)踐活動：請你利用1元硬幣(質(zhì)量約6 g)在自制的桿秤上標(biāo)上刻度,如圖11所示.

圖11 課后實(shí)踐活動“給自制桿稱標(biāo)刻度”

設(shè)計(jì)意圖：用所學(xué)的物理知識解決實(shí)際問題，通過在自制桿秤上標(biāo)刻度，不僅強(qiáng)化了學(xué)生對杠桿平衡條件的理解、運(yùn)用，同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力.

5 主題反思

通過分組體驗(yàn)拔釘子的活動過程，學(xué)生們建構(gòu)了杠桿模型，通過自制桿秤的3個(gè)實(shí)踐活動過程，突破了力臂概念這個(gè)難點(diǎn)，通過前面的幾個(gè)活動的鋪墊，學(xué)生們很容易設(shè)計(jì)并探究出了杠桿的平衡條件.本節(jié)教學(xué)以學(xué)生為主體，創(chuàng)新活動為主線，教學(xué)效果較好，孩子們在體驗(yàn)中學(xué)到了知識，在實(shí)踐中掌握了方法，在探究中提高了實(shí)踐和創(chuàng)新能力.