基于問(wèn)題情境導(dǎo)入的物理教學(xué)設(shè)計(jì)

施劍峰

重力是一種最常見(jiàn)的力，在力學(xué)中處于最基礎(chǔ)核心的地位。本節(jié)的教學(xué)重點(diǎn)是重力的三要素，在設(shè)計(jì)時(shí)知識(shí)點(diǎn)均以具體化的情境引入，引導(dǎo)學(xué)生去主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，同時(shí)注重對(duì)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，提升學(xué)生分析、解決問(wèn)題的能力。

一、教材分析

本節(jié)是在力、彈力基礎(chǔ)上來(lái)研究受力分析時(shí)首先考慮的力——重力，是最重要的性質(zhì)力，是第八章“力”的核心內(nèi)容。重力計(jì)算也是力學(xué)計(jì)算的基礎(chǔ)。本節(jié)教學(xué)內(nèi)容圍繞重力的形成原因、大小、方向、作用點(diǎn)幾個(gè)方面展開(kāi)，自然引出力的三要素。

二、學(xué)情分析

重力與生活聯(lián)系緊密，學(xué)生已有定性認(rèn)識(shí)，所以教學(xué)任務(wù)是讓學(xué)生對(duì)重力有更科學(xué)、更系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。初學(xué)者不能很好地區(qū)分“質(zhì)量”和“重力”這兩個(gè)物理量，所以在設(shè)計(jì)時(shí)要進(jìn)行適度拓展延伸，激發(fā)學(xué)生的興趣，增強(qiáng)他們的求知欲。

三、教學(xué)目標(biāo)

1.物理概念：了解重力的形成和重力的三要素（大小、方向、作用點(diǎn)）。

2.科學(xué)思維：通過(guò)探究重力與質(zhì)量的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生分析處理數(shù)據(jù)的能力。

3.科學(xué)探究：通過(guò)小組實(shí)驗(yàn)，探究重力大小與質(zhì)量的關(guān)系及重力的方向，培養(yǎng)學(xué)生分析探究問(wèn)題的能力，關(guān)注學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的提升。

4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)態(tài)度，并能用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。

四、教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

（一）教學(xué)導(dǎo)入

播放圖片（如圖1），引出問(wèn)題：為什么地面附近的一切物體一旦失去支持總要落向地面？

介紹少年牛頓和蘋(píng)果的故事。

（設(shè)計(jì)意圖：愛(ài)因斯坦曾說(shuō)：“提出一個(gè)問(wèn)題往往比解決一個(gè)問(wèn)題更重要?！币龑?dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到牛頓從蘋(píng)果落地這個(gè)極普通的自然現(xiàn)象能發(fā)現(xiàn)并總結(jié)出著名的萬(wàn)有引力定律，是多么了不起的成就。我們也要善于觀察日常生活，有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的“慧眼”，要勇于質(zhì)疑，敢于質(zhì)疑，這是今后有所創(chuàng)新和成就的重要心理基礎(chǔ)。）

（二）重力的形成原因

問(wèn)題情境：用一根細(xì)繩拴一塊橡皮，甩起來(lái)，使橡皮繞手做圓周運(yùn)動(dòng)。

師：若沒(méi)有細(xì)繩拉著，橡皮能做圓周運(yùn)動(dòng)嗎？

生：不能。

師：那么月球?yàn)槭裁茨車(chē)@地球轉(zhuǎn)？地球?yàn)槭裁茨車(chē)@太陽(yáng)轉(zhuǎn)？

生：有吸引力。

師：其實(shí)任何兩個(gè)物體都相互吸引→萬(wàn)有引力。

（1）定義：由于地球的吸引而使物體受到的力。

（2）符號(hào)：G。

（3）施力物體：地球。

（設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)甩橡皮這個(gè)問(wèn)題情境延伸到天體運(yùn)動(dòng)，引發(fā)學(xué)生思考，使學(xué)生初步認(rèn)識(shí)到物體間存在的萬(wàn)有引力，從而引出重力。）

（三）重力的大小

提出問(wèn)題：物體所受重力的大小與什么因素有關(guān)？

猜想與假設(shè)：可能與物體的質(zhì)量有關(guān)。

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：

研究對(duì)象：鉤碼、木塊、銅塊。

器材：天平（測(cè)質(zhì)量）、彈簧測(cè)力計(jì)（測(cè)重力）。

學(xué)生小組活動(dòng)：

收集證據(jù)：

師：如何處理數(shù)據(jù)從而獲得結(jié)論？

師生討論：①求出重力與質(zhì)量的比值;②作出G-m關(guān)系圖像（更直觀）。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：物體所受重力的大小與它的質(zhì)量成正比。

（設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)自己動(dòng)手去測(cè)質(zhì)量和重力，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到這是兩個(gè)不同的物理量。三次實(shí)驗(yàn)選用不相干的三件物品，可以更好地說(shuō)明結(jié)論的普遍性。同時(shí)沒(méi)有在表格中直接展現(xiàn)重力與質(zhì)量比值這一列，而是引導(dǎo)學(xué)生自己去思考如何處理數(shù)據(jù)獲得結(jié)論，提升學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)。）

由關(guān)系式= g ?G=mg

師：g約為9.8 N/kg，其物理含義是什么？

生：質(zhì)量為1 kg的物體受到的重力約為9.8 N。

練一練：一個(gè)西瓜的質(zhì)量是5 kg，它受到的重力為多大？（g取10 N/kg）

學(xué)生書(shū)寫(xiě)：G= mg =5 kg·10 N/kg=50 N

師：需要提醒，重力和質(zhì)量是兩個(gè)不同的概念，不可以出現(xiàn)5 kg=50 N這樣的錯(cuò)誤書(shū)寫(xiě)。

問(wèn)題情境：據(jù)說(shuō)一個(gè)索馬里的商人來(lái)到荷蘭，看到那里的魚(yú)很便宜，就向漁民買(mǎi)了5×107 N的魚(yú)，裝上船從靠近北極的荷蘭運(yùn)到靠近赤道的索馬里首都摩加迪沙，到了那里稱(chēng)得魚(yú)少了3×105 N。

輪船沿途沒(méi)有靠過(guò)岸，被偷是不可能的，裝卸中的損耗也不可能這么大，這究竟是怎么回事？?g的數(shù)值不是定值，與物體所處的位置（如緯度、海拔）有關(guān)。

問(wèn)題情境：如圖2，他為什么變得“力大無(wú)窮”？

生：月球上引力小。

師：月球上的g值只有地球的1/6。

（設(shè)計(jì)意圖：這里沒(méi)有直接告訴學(xué)生g與位置有關(guān)這個(gè)結(jié)論，而是通過(guò)問(wèn)題情境的創(chuàng)設(shè)，激發(fā)學(xué)生興趣，引發(fā)學(xué)生主動(dòng)思考和探索，使問(wèn)題更形象、具體。）

師：展開(kāi)想象的翅膀，如果突然失去重力，我們的生活會(huì)怎樣呢？

學(xué)生充分發(fā)散思維，答案五花八門(mén)。

簡(jiǎn)單介紹太空微重力下的燃燒實(shí)驗(yàn)。

視頻展示：神舟飛船中的生活。

（設(shè)計(jì)意圖：激發(fā)學(xué)生的好奇心和探知欲，也使學(xué)生體會(huì)到我國(guó)在載人航天方面取得的偉大成就，增強(qiáng)民族自豪感。）

（四）重力的方向

師：請(qǐng)大家利用身邊的物品探究并討論：重力的方向是怎樣的？為什么？

生：物品一旦失去支持，會(huì)向下落地，所以重力的方向是“向下”的。

師：哪個(gè)正確？（如圖3）

學(xué)生小組活動(dòng)：

（如圖4）緩慢改變木板的傾角α，觀察懸線(xiàn)OA的方向。（始終垂直于水平桌面，并非垂直于斜面）

剪斷懸線(xiàn)OA，發(fā)現(xiàn)小球豎直下落。

學(xué)生總結(jié)：重力的方向是豎直向下的。

問(wèn)題情境：如圖5，我們站在地面上，腳朝下，站得很穩(wěn)。但地球是球形的，在我們“腳下”的阿根廷人，好像是腳朝上的。他們?yōu)槭裁匆材苷镜煤芊€(wěn)呢？為什么沒(méi)有從地球上掉下去？對(duì)“豎直向下”如何理解？

在初中，我們可以近似認(rèn)為重力的方向指向地心。

（設(shè)計(jì)意圖：重力的方向是個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)，通過(guò)小組實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能更好地理解“豎直”和“垂直”的區(qū)別。同時(shí)通過(guò)問(wèn)題情境的設(shè)置，學(xué)生對(duì)“豎直向下”有了深層次的理解。）

問(wèn)題情境：他們的做法能判斷得非常準(zhǔn)確嗎？（如圖6）

（五）重力的作用點(diǎn)

問(wèn)題情境：這說(shuō)明了什么？（如圖7）

師：物體上每一部分都受到重力，但從效果上看，我們可以認(rèn)為重力集中作用在某一點(diǎn)——重心。

重心：重力的等效作用點(diǎn)。

質(zhì)量分布均勻、形狀規(guī)則的物體，重心在幾何重心。

問(wèn)題情境：（如圖8）

師生討論得出：重心越低，越穩(wěn)定。

視頻播放：自行車(chē)通過(guò)降低重心在鋼絲繩上騎行。

知識(shí)拓展：重心是否一定在物體上？（視頻播放“背躍式”跳高）

學(xué)生課后自主探究：“跨越式”跳高和“背躍式”跳高的區(qū)別。

（設(shè)計(jì)意圖：“重心”對(duì)初中生來(lái)說(shuō)是個(gè)抽象的概念，不容易理解，可通過(guò)問(wèn)題情境化、生活化引導(dǎo)學(xué)生自主獲得結(jié)論。另外，可通過(guò)課后留疑，引導(dǎo)學(xué)生去自主探究，提升其用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。）

[教學(xué)后記](méi)

課堂教學(xué)的設(shè)計(jì)必須以學(xué)生為主體，讓學(xué)生在老師的引導(dǎo)下主動(dòng)探究問(wèn)題，經(jīng)歷知識(shí)的生成過(guò)程。在教學(xué)過(guò)程中，教師要?jiǎng)?chuàng)設(shè)情境來(lái)激發(fā)學(xué)生的興趣，觸發(fā)學(xué)生的思考，而不是生硬地直接告訴學(xué)生結(jié)論。在問(wèn)題探究過(guò)程中，要注重對(duì)學(xué)生思維的引導(dǎo)，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)巧妙設(shè)疑，滲透科學(xué)探究的方法，提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

（作者單位：南京外國(guó)語(yǔ)學(xué)校）

編輯：趙飛飛