“知”“法”并行的物理教學初探——以“曲線運動”教學設計為例

趙小鈞

(江蘇省華羅庚中學，江蘇　金壇　213200)

“知”“法”并行的物理教學初探
——以“曲線運動”教學設計為例

趙小鈞

(江蘇省華羅庚中學，江蘇金壇213200)

摘要：物理課的教學設計可按“知識”與“方法”并行的方式，這樣的課堂讓學生學習物理知識和物理方法成為一個有機的整體，與師生的探究活動也是一個有機的整體.

關鍵詞：物理教學；曲線運動；“知”、“法”并行

1問題的提出

中學物理常以知識為主線來設計教學，教師在課堂教學中強調知識及知識獲得過程的重要性，但對于科學家在歸納、總結知識過程中所用的方法基本不提、或是“隱性”處理，導致物理科學方法教學目標不明確、教學內容不確定、教學效果不顯著等問題，筆者認為，在一些物理課的教學設計中可按“知識”與“方法”并行的方式，采用顯性方式進行科學方法教育，明確指出這種科學方法的名稱，傳授有關該方法的知識，揭示方法的形式、操作過程，說明原理.這樣處理，學生可更有目的性地學習物理科學方法，既加深的對知識的理解學習，又讓方法的學習更具有體系性、目的性，下面以人教版高中物理必修2中曲線運動的第一節(jié)“曲線運動”為例，探討在教學中實施“知法并行”的方略.

2教學案例

2.1導入新課

物理研究方法之一：觀察法——探索世界的窗口

師：生活中有很多運動情況，我們學習過各種直線運動，包括勻速直線運動、勻變速直線運動等，下面我們就來欣賞一組視頻，看看視頻中這些物體運動的軌跡有什么特點？(展示視頻)

曲線運動的定義：物體的運動軌跡是一條曲線的運動叫曲線運動.

其實，同學們會發(fā)現(xiàn)在日常生活中曲線運動比直線運動更普遍，那么，今天我們就來探討一下曲線運動.觀察是最基本、最古老、最直接的科學方法，從某種意義上說，沒有觀察就沒有科學研究.要在科學研究上有所發(fā)現(xiàn)、有所創(chuàng)造，必須掌握觀察方法.運用觀察方法，可以為科學研究積累資料、捕捉信息，為理論抽象準備好必不可少的事實基礎.而且，以觀察為始端的科學研究，其最終又須回歸到觀察中去，要用觀察事實來檢驗研究結果的真?zhèn)蝺?yōu)劣.觀察法是人們探索世界的窗口.

2．2新課教學

物理研究方法之二：圖像法——直觀的看世界

在研究曲線運動之前，得先描繪出曲線運動的軌跡(如圖1所示，用DIS實驗系統(tǒng)實時記錄平拋運動物體的軌跡，強調水平拋出點為零位置，用二維的坐標系來記錄曲線運動的軌跡).借助于高科技讓我們研究運動方便了許多.教師提問：我們要研究一個物體的運動，需要研究哪些物理量？

圖1

(1)曲線運動的位移

圖2

如圖2所示，位移的方向：由O指向A，由于不同的位移，方向不同，所以我們表示位移時用坐標上的分位移表示，以便于計算.

位移的大小(提出位移分量的概念)：xA=lcosθ，yA=lsinθ.

圖像法是根據(jù)題意把抽象復雜的物理過程有針對性地表示成物理圖像，將物理量間的代數(shù)關系轉變?yōu)閹缀侮P系，運用圖像直觀、形象、簡明的特點，來分析解決物理問題，由此達到化難為易、化繁為簡的目的．

(2)曲線運動的速度

物理研究方法之三：實驗方法——“撬開”奧秘的杠桿

請同學們猜測并上講臺來畫出A點速度的方向(如圖3).怎樣直觀形象地表示出做曲線運動物體在某一位置的速度方向？

圖3

圖4

實驗觀察：高速轉動的砂輪與刀具接觸(如圖4)，請一位學生根據(jù)觀察，猜測畫出曲線運動某一點的速度方向.

圖5

實驗探究：觀察一般曲線運動――蘸墨水的鋼球脫離軌道后的運動軌跡(如圖5).

(3)小結

①曲線運動的速度方向：沿曲線在該點的切線方向.

再請一位同學上臺畫出平拋軌跡上A、B、C點的速度方向，并總結曲線運動速度方向時刻在改變，所以曲線運動一定是變速運動.

②曲線運動的速度大?。簐x=vcosα，vy=vsinα.

物理學是一門以觀察、實驗為基礎的自然科學；物理學概念的形成、物理學規(guī)律的發(fā)現(xiàn)、物理學理論的建立，都是以實驗為基礎，以實驗觀察結果以及生活生產實踐來檢驗其科學性.上述關于速度方向的實驗，還采用了實驗法中的轉換法，是一種間接測量的方法.物理實驗中常有一些現(xiàn)象因不明顯而不易觀察或直接觀察時，就要借助于力、熱、電、光等方法之間的轉換以間接地實現(xiàn)可觀察、容易觀察或觀察效果明顯的目的.

圖6

(4)運動描述的實例：紅蠟塊在平面內的運動(如圖6)

物理研究方法之四：歸納與演繹——個別與一般的互推

師：紅蠟塊同時參與了哪兩個運動？

生：蠟塊在水平方向上隨著管做勻速直線運動；在豎直方向上蠟塊向上做勻速直線運動.

師：怎樣確定蠟塊的位置和位移？

師：怎樣確定蠟塊的運動速度？

師：怎樣確定蠟塊的運動軌跡？

小結：運動的合成與分解：①蠟塊的運動可分解為豎直向上的運動和水平向右的運動，這兩個運動都叫做分運動，蠟塊實際發(fā)生的運動叫做合運動，這樣的平面運動分析方法叫運動的合成與分解.②運動的合成與分解遵循的法則：平行四邊形定則.

在對經驗材料進行整理以便上升為理論知識的過程中，歸納與演繹是運用得最多的邏輯推理方法，是和人類認識“由個別到一般，又由一般到個別”的歷史過程相適應的重要方法.這里是演繹法很好的體現(xiàn)，根據(jù)一類事物都具有的屬性、關系和本質，推斷該類中個別事物也具有此屬性、關系和本質.

(5)物體做曲線運動的條件

實驗觀察：把小球水平拋出和豎直向下拋出.請同學們觀察，總結出物體做曲線運動的條件.

實驗探究：在光滑的水平面上具有某一初速度的小球，在運動方向一側放一條形磁鐵，觀察小球的運動.

理論分析：將任意一位置力分解到速度方向和垂直速度方向上加以分析(如圖7).

圖7

①物體做曲線運動的條件：當物體所受合力的方向與它的速度方向不在同一直線上時，物體做曲線運動.

②速度、受力及軌跡三者的關系：軌跡向合外力的方向彎曲.

3案例分析

在本節(jié)課里，知識與方法的關系如圖8.

圖8

學生在學習物理知識的同時又學習了物理方法，這樣的課堂讓學生學習物理知識和物理方法成為一個有機的整體，與師生的探究活動也是一個有機的整體.這種從一個個有意義的方法出發(fā)，進而探究、解決問題，做到學知識、學方法、用方法，在知識掌握的同時實現(xiàn)了方法的掌握的教學方式，即為“知”、“法”并行模式.該模式是科學探究的自然回歸，它與任何教學研究課題或模式都是不矛盾的，是相輔相成的.在這種教學過程中知識與方法的地位是等同的，體現(xiàn)了在學習物理知識的同時，開展顯性物理方法教育要求.

參考文獻：

劉霽華.以方法為主線的物理教學.物理教學，2008，(8).

張憲魁，王欣.物理學方法論.西安：陜西人民教育出版社，1992.