“重力”教學課例的改進

(上海師大附中附屬龍華中學，上海 200232)

1 學情分析

對于初中生而言，重力的學習不僅是對“力的基本概念”和“運動狀態(tài)的改變”知識的鞏固和拓展，也為今后學習各種其他力的概念、完善對力的理解打下基礎。根據(jù)《上海市初中物理學科教學基本要求》將本節(jié)內容的學習水平確定為B級。

2 教學設計

2.1 教學引入

讓學生觀看太空宇航員視頻、在教室中跳躍并下落，引導學生觀察并進行對比，同時結合上節(jié)課所學“物體運動狀態(tài)的改變”的知識，感受重力的存在；再提出問題：“視頻中宇航員做了哪些游戲和動作？如果在教室里完成這些動作，結果又會怎樣？為什么？”引導學生思考和討論，引入重力的定義。

設計意圖：從學生的認知角度看，任何物體在空中釋放時，它們都會向著地面下落。本節(jié)課以視頻中的現(xiàn)象與生活中的現(xiàn)象產生強烈對比，激發(fā)了學生求知欲。教師通過適時引導，分析出在地球上的任何物體都會被地球吸引，會受到一個力的作用，從而引出重力的概念。

2.2 重力方向的教學設計和難點突破

2.2.1 創(chuàng)設情境,引導思維

教師提出問題：“請同學們拿出身邊的小物體或粉筆頭，將它們舉高后釋放，觀察它們在重力的作用下怎樣運動？通過實驗，你認為重力的方向怎樣？”并讓學生在活動單上畫出重力方向的示意圖，在這過程中，學生進行小組討論、交流，并向全班同學分享作圖的成果。在實際課堂教學中，學生呈現(xiàn)出了三種比較有代表性的答案：筆直向下、垂直向下和豎直向下。

教師再提出問題：“為什么物體在重力作用下的運動方向是豎直向下的？”以此來引導學生說出作圖依據(jù)，教師最終對答案進行簡要評價。

設計意圖：考慮到學生用眼睛無法捕捉物體下落時的運動軌跡，所以讓學生通過思考分析，嘗試畫出重力方向的示意圖，而不是讓學生觀察完物體下落的活動后，就直接進入下一內容的學習。

學生觀察現(xiàn)象，思考分析，作圖實踐，交流展示，分享結果，說明判斷依據(jù)，由實驗現(xiàn)象思考問題本質，學生的科學思維能力得到了鍛煉。課堂教學漸入佳境，學生的注意力更為專注。

2.2.2 創(chuàng)新演示,得出結論

在飲料瓶里盛有一定的紅墨水，在瓶子底部鉆一小圓洞，調節(jié)瓶蓋的松緊程度，使得水可以從瓶底洞平穩(wěn)流出來，同時采用密封性較好的錐形塞子作為堵洞的工具。

課堂上教師提出問題：“水為什么會從瓶底洞里流出？”引導學生觀察流水的軌跡，并說明流水的方向直觀反映了重力的方向。如圖1所示，鐵架臺1用于固定瓶子和墊放盛水的玻璃水槽，玻璃水槽可以盛接流出的水，鐵架臺2用于平衡玻璃水槽。上述這些物品都被放在一塊長木板上，木板下面是一對可以調節(jié)高度的升降臺。

圖1

圖2

把一個盛有紅墨水的玻璃水盤放在木板上，通過不斷改變一端升降臺的高度，以改變木板的傾斜程度，利用直角三角尺引導學生觀察流水的軌跡總是與水平面垂直(如圖2)。由此分析得出重力方向的結論。另外，可以用專業(yè)軟件把每次實驗結果在教室的大屏幕上呈現(xiàn)。

最后把重垂線懸掛并固定在鐵架臺2的金屬桿上，提出問題：“請大家根據(jù)演示并結合重力方向的結論，說明重垂線的工作原理”，引導學生總結出重垂線的工作原理。

設計意圖：通過自制教具，直觀演示重力的方向，讓學生通過觀察，得出重力的方向,這樣做能更深入、全面地培養(yǎng)學生的觀察能力，意識到生活和物理密不可分。另一方面，通過上述教學步驟，學生的認知由淺入深，循序漸進地得出重力的方向豎直向下且不會改變的結論，同時，演示的現(xiàn)象能夠和豎直的定義完全對應起來，使科學結論更具有說服力。

2.3 重力大小的教學

2.3.1感受活動，科學猜想

教師提出問題：“日常生活中我們是如何感受重力大小的？”讓學生結合生活經(jīng)驗進行思考，總結感受重力大小的方法，再經(jīng)過篩選，決定用手掂量物體的方式來感受重力的大小，最后教師指出：用感官來判斷重力大小是不嚴謹?shù)?，需要進行科學測量，并再次提出問題：“請大家回憶一下，在實驗室中用來測量力的儀器是什么？”引出彈簧測力計的使用。

學生結合上述活動，對可能影響重力大小的因素進行猜想，并說出依據(jù)，在實際教學中，學生猜想出影響重力大小的因素分別是體積、材料和質量等，之后教師引導學生回憶控制變量方法。

設計意圖：結合生活經(jīng)驗，學生容易想到在日常生活中，利用自身感官可以初步判斷重力的大小，這樣做既可以通過質疑引出彈簧測力計的使用，也為探究影響重力大小因素的教學做鋪墊，還為學生猜想影響重力大小的因素提供思路，便于他們去觀察、分析和討論。同時，通過對學生各種猜想的思路和依據(jù)進行深入的追問和挖掘，培養(yǎng)和提高學生的科學思維能力。

2.3.2 驗證猜想，排除無關因素

使用生活中常用的兩塊大小完全相同的百潔布，把它們疊放在一起并用橡皮筋固定住，然后用彈簧測力計測出這兩塊百潔布的重力的大小，雙手用力壓縮每塊百潔布，使其都發(fā)生形變，并用橡皮筋分別將其固定住，再用橡皮筋把這兩塊發(fā)生形變的百潔布整體固定起來，用彈簧測力計再次測出這兩塊百潔布的重力大小(如圖3)。用手機投屏技術呈現(xiàn)每次彈簧測力計的指針位置，并讓學生記錄下其數(shù)值大小。教師再通過提問，引導學生觀察出在整個過程中，兩塊百潔布的材料和質量都沒發(fā)生變化，重力大小也沒發(fā)生變化，但是其體積發(fā)生了很明顯的變化。學生通過思考、討論，得出結論：在質量和材料這兩種因素都不變的情況下，物體的重力不隨體積的改變而改變，即體積不是影響重力大小的因素。

圖3

圖4

選取質量都相同的袋裝紅豆、綠豆、大米這三樣物體，分別作為學生小組探究實驗的對象(如圖4)，由于體積因素已經(jīng)被排除，每個小組均多次測量出其中一種材料的重力大小，最終匯總所有小組的測量數(shù)值。之后引導學生類比百潔布演示實驗的思考過程，分析得出：“在排除了體積因素且質量不變的情況下，物體的重力不隨材料的改變而改變”，從而得出結論：材料也不是影響重力大小的因素。

設計意圖：讓學生經(jīng)歷感受、觀察、分析、科學猜想、交流等環(huán)節(jié)，一方面能夠進一步提升學生的思維品質，提高學生學習參與度；另一方面使得學生明白了對待科學猜想需要通過嚴謹?shù)目茖W實驗來進行驗證。此外，演示實驗和學生小組實驗生動形象、便于學生觀察，也易于學生理解消化，使得學生能夠順利觀察到實驗現(xiàn)象，并分析得出相關的科學結論，最終把體積和材料這兩種因素進行了排除，同時發(fā)現(xiàn)質量才是最有可能影響重力大小的因素，為最終探究重力與質量的定量關系做鋪墊。

2.3.3 科學探究，確立定量關系

教師引導學生先觀察實驗桌上的器材，并通過思考來制定實驗方案，同時全班每位學生都可以通過交流分享，對實驗方案和步驟進行補充和完善，探討實驗方案的可行性。在整個教學過程中教師對每位學生的思考成果進行客觀的評價，最終確定實驗方案。在此基礎上教師給出了實驗數(shù)據(jù)的處理方法，并對一些需要注意的事項進行了提示，學生開始小組實驗，并對實驗數(shù)據(jù)進行記錄，利用數(shù)學圖像進行處理、分析，最終歸納得出結論。

設計意圖：學生通過“探究重力與質量定量關系”的實驗，不僅學習到了科學探究和論證所必備的基本步驟和方法，提高了科學思維能力，而且也明白了嚴謹認真、一絲不茍的態(tài)度之可貴。

3 教學反思

初二學生剛接觸物理，思維大都處在感性層面，所以教師在課堂上，一方面要啟發(fā)學生思考，讓學生深刻體驗物理概念的建構過程；另一方面，在實驗演示和學習情境的設計中，要盡可能引起學生思維的共鳴，激發(fā)他們觀察的興趣。同時要提高實驗演示的可視度，在學生的認知范圍內，自然而然地結合已有知識，利用科學方法得出正確的結論。