秦華
在學(xué)生原有知識(shí)鋪墊的基礎(chǔ)上,逐漸展開深層次的相關(guān)教學(xué),這是學(xué)科教材編寫的宗旨,也是學(xué)科教學(xué)必須遵循的規(guī)律。這不僅體現(xiàn)了知識(shí)結(jié)構(gòu)體系本身的完整性,同時(shí)符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律上邏輯聯(lián)系的層次遞進(jìn)。因此教學(xué)上積極研究相關(guān)知識(shí)的銜接,完成由此及彼的知識(shí)遷移,對(duì)教學(xué)實(shí)踐具有重要的指導(dǎo)意義。下面我結(jié)合教學(xué)實(shí)踐,就二力平衡到多力平衡的銜接教學(xué)作一些初步的探討。
一、理清相關(guān)概念
“力的平衡”是以共點(diǎn)力作用下“物體的平衡”為載體,闡明物體在共點(diǎn)力作用下的平衡條件:F合=0。初中教材只涉及二力平衡問題,教材編排上通過列舉實(shí)例幫助學(xué)生理解“平衡力是大小相等、方向相反的兩個(gè)力”,區(qū)別“平衡力”和“相互作用力”,知道“物體在平衡力的作用下保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”?;诔踔袑W(xué)生邏輯抽象思維尚處劣勢(shì)的特點(diǎn),此時(shí)的教學(xué)更多地側(cè)重“平衡力”的感性認(rèn)識(shí)。實(shí)踐表明,大多數(shù)初中學(xué)生在“物體的平衡”、“力的平衡”、“二力平衡”、“平衡力”的認(rèn)識(shí)上,仍是一些模糊的概念。因此,高中物理教學(xué),首先要幫助學(xué)生弄清概念。
物體的平衡(包括靜平衡和動(dòng)平衡)是對(duì)物體的狀態(tài)說的,力的平衡是對(duì)力的作用效果說的。物體在共點(diǎn)力作用下的平衡,指物體靜止(靜平衡)或勻速直線運(yùn)動(dòng)(動(dòng)平衡)。物體在幾個(gè)力作用下合力等于零,這種情況叫力的平衡。很顯然,二力平衡(多力平衡)是指作用在處于平衡狀態(tài)的物體上的二力(多力)彼此平衡。于是,“二力平衡”和“多力平衡”以“物體的平衡”為載體完成了概念的銜接。
二、由簡(jiǎn)到繁的邏輯推理教學(xué)
1、夯實(shí)基礎(chǔ)。力的合成、分解的平行四邊形定則,以及牛頓運(yùn)動(dòng)定律,是推導(dǎo)共點(diǎn)力平衡條件,并把簡(jiǎn)單的二力平衡與較復(fù)雜的多力平衡進(jìn)行知識(shí)連接的預(yù)備知識(shí)。對(duì)于知識(shí)預(yù)備環(huán)節(jié)的教學(xué)內(nèi)容因力爭(zhēng)做到當(dāng)堂鞏固,分章、分節(jié)步步為營(yíng),章章節(jié)節(jié)過關(guān),為“物體的平衡”一章的學(xué)習(xí)打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。因此,教學(xué)上的“循序漸進(jìn)”顯得尤為重要。
2、以原有知識(shí)(二力平衡)出發(fā)的教學(xué)原則。共點(diǎn)力平衡條件的教學(xué)推導(dǎo)可有兩種途徑:
途徑一(直接理論推導(dǎo)):從平衡狀態(tài)的:a=0
又由牛頓第二定律得:F合=ma=0
結(jié)論:平衡狀態(tài)的條件為:F合=0
途徑二(引導(dǎo)推理):舉例二力平衡實(shí)例,如絲線懸掛一小球靜止。引導(dǎo)學(xué)生:①分析小球受力(小球受到懸線的拉力F和重力G);②思考:物體受兩個(gè)力平衡時(shí),這兩個(gè)力是什么關(guān)系?是否學(xué)過?(二力平衡F=G);③規(guī)定正方向后計(jì)算合力F合=F-G=0 (或F合=G-F=0);④提問:物體在互成角度的多個(gè)共點(diǎn)力作用下平衡是否也滿足F合=0? ⑤最后,引導(dǎo)完成上述途徑一的理論推導(dǎo)。
途徑二,由學(xué)生熟知的二力平衡出發(fā),由此及彼地啟發(fā)并引導(dǎo),有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思辯能力,并很好地處理了由具體到一般的邏輯推理,符合高一學(xué)生易于接受由形象到抽象的認(rèn)知特點(diǎn)。同時(shí),步驟④為下面的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證埋下了伏筆。因而,較途徑一優(yōu)越。
3、由二力平衡到三力平衡的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。用彈簧秤先測(cè)演示物體的重量G,再用兩個(gè)彈簧秤向上成一角度提起演示物體,使其保持靜止?fàn)顟B(tài),讀出彈簧秤的示數(shù),板畫物體的受力圖示,根據(jù)力的平行四邊形定則,求出合力。讓學(xué)生動(dòng)手參與并計(jì)算后得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果:在誤差允許范圍內(nèi),合力為零。至此,由實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了三力平衡條件F合=0。
本實(shí)驗(yàn)以學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)的形式開展,在動(dòng)手的過程中,引導(dǎo)學(xué)生去思考:本驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的原理是什么?三力平衡與二力平衡有何聯(lián)系?
引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合受力圖示分析去發(fā)現(xiàn):物體受F1、F2、F3作用處于平衡狀態(tài),可以用平行四邊形定則求得F1與F2的合力F12 ,這樣物體相當(dāng)于受F12和F3兩個(gè)力的作用,由于物體處于平衡狀態(tài),根據(jù)二力平衡條件即可得出F12和F3大小相等,方向相反,而且在同一直線上。很自然地,把三力平衡歸結(jié)為二力平衡驗(yàn)證了三力平衡條件亦為F合=0。于是得到三力平衡條件的重要推論:三個(gè)共點(diǎn)力平衡時(shí),其中任意兩個(gè)力的合力必與第三個(gè)力大小相等,方向相反,而且在同一直線上。
4、順勢(shì)力推,溫故知新。借助實(shí)驗(yàn)并在力的合成基礎(chǔ)上,引領(lǐng)學(xué)生找到了二力平衡與三力平衡的連結(jié)點(diǎn),順勢(shì)將其推廣到多力平衡。
復(fù)習(xí)引申三個(gè)以上的共點(diǎn)力的合成:先求出任意兩個(gè)力的合力,再求出此合力跟第三個(gè)力的總合成,依次類推,直到求完為止。據(jù)此啟發(fā)學(xué)生把n力平衡與三力平衡類比討論后得到:n力共同作用下物體處于平衡狀態(tài),則此n個(gè)力必共點(diǎn)、共面,F(xiàn)合=0。其中任意(n-1)個(gè)力的合力必與第n個(gè)力等值反向,作用在同一直線上。
三、從二力平衡的角度去透析正交分解法,是二力平衡與多力平衡相銜接的又一著手點(diǎn)
學(xué)以致用是我們教學(xué)的目的,而要用,就必須首先對(duì)知識(shí)點(diǎn)有清晰明了的認(rèn)識(shí),才能在應(yīng)用中加以進(jìn)一步的理解、深化。教材分別安排了三力平衡和多力平衡的典型例題,通過例題的分析和求解,使學(xué)生明確:對(duì)于比較容易的靜力學(xué)問題(三力平衡問題,其中兩力往往互成直角),用直角三角形的方法求解;對(duì)于比較復(fù)雜的問題(多力平衡問題),可用正交分解的方法求解。
F1分解為x軸上的F1′和y軸上的F1″,即F1′和F1″等效代替了F1,這樣x軸上F1′和F2二力平衡,y軸上的F1″和F二力平衡,也就是坐標(biāo)軸正向和負(fù)向的合力彼此平衡。顯然,多力平衡通過正交分解法又歸結(jié)到了二力平衡上來。從學(xué)生熟悉的二力平衡的角度去透析正交分解,比直接將此法生硬地灌輸給學(xué)生要有效得多。
總之,用來解決多力平衡問題的正交分解法,從二力平衡的角度對(duì)之加以透析,讓此知識(shí)點(diǎn)有了更清晰而深入的詮釋,也使其更深入人心。
四、結(jié)語
高一學(xué)生普遍感到高一物理難學(xué),難度就在于初、高中知識(shí)銜接中出現(xiàn)的“臺(tái)階”。如何搞好初、高中物理教學(xué)的銜接,降低初、高中物理的學(xué)習(xí)臺(tái)階;如何使學(xué)生盡快適應(yīng)高中物理教學(xué)特點(diǎn)和學(xué)習(xí)特點(diǎn),渡過學(xué)習(xí)物理的難關(guān),已成為高一物理教師的首要任務(wù)。以上是筆者以“二力平衡到多力平衡的銜接教學(xué)”為例,闡述在高一物理教學(xué)中做好初、高中物理教學(xué)銜接的一些具體做法,現(xiàn)將其總結(jié)如下:
1、把握新舊知識(shí)的同化。同化是把新學(xué)習(xí)的物理概念和物理規(guī)律整合到原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)的模式之中,認(rèn)知結(jié)構(gòu)得到豐富和擴(kuò)展。高中教師應(yīng)了解學(xué)生在初中已經(jīng)掌握了哪些知識(shí),并認(rèn)真分析學(xué)生已有的知識(shí)。把高中教材研究的問題與初中教材研究的問題在文字表述、研究方法、思維特點(diǎn)等方面進(jìn)行對(duì)比,明確新舊知識(shí)之間的聯(lián)系與差異。選擇恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法,使學(xué)生順利地利用舊知識(shí)來同化新知識(shí)。
2、加強(qiáng)直觀性教學(xué)、提高物理學(xué)習(xí)興趣。高中物理在研究復(fù)雜的物理現(xiàn)象時(shí),為了使問題簡(jiǎn)單化,經(jīng)常只考慮其主要因素,而忽略次要因素,建立物理現(xiàn)象的模型,使物理概念抽象化(如上例中,把研究對(duì)象抽象為質(zhì)點(diǎn)的理想化模型,討論共點(diǎn)力作用下物體的平衡)。初中學(xué)生進(jìn)入高中學(xué)習(xí),往往感到模型抽象,不可以想象。針對(duì)這種情況,應(yīng)盡量采用直觀形象的教學(xué)方法,多做一些實(shí)驗(yàn)(蘇霍姆林斯基曾經(jīng)指出:“有許多聰明的,天賦很好的學(xué)生,只有當(dāng)他的手和手指尖接觸到創(chuàng)造性勞動(dòng)的時(shí)候,他們對(duì)知識(shí)的興趣才能覺醒起來”。因此,上例設(shè)計(jì)了學(xué)生分組的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)),多舉一些實(shí)例(包括二力、三力、多力的實(shí)例),使學(xué)生能夠通過具體的物理現(xiàn)象來建立物理概念,掌握物理規(guī)律,設(shè)法使他們嘗到“成功的喜悅”。通過實(shí)物演示的直觀教學(xué)使抽象的物理概念與生活實(shí)例聯(lián)系起來,變抽象為形象,變枯燥為生動(dòng),提高了學(xué)生的物理學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生更好更快的適應(yīng)高中物理的教學(xué)特點(diǎn)。
3、采用啟發(fā)式教學(xué)方式,提高學(xué)生思維能力水平。亞里斯多德說過:“思維開始于疑問與驚奇,問題啟動(dòng)于思維”。改進(jìn)課堂教學(xué),每一節(jié)課都設(shè)法創(chuàng)造思維情境,組織學(xué)生的思維活動(dòng),培養(yǎng)學(xué)生的物理抽象能力、概括能力、判斷能力和綜合分析能力。在物理概念和規(guī)律教學(xué)中,按照物理學(xué)中概念和規(guī)律建立的思維過程,引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用分析、比較、抽象、概括、類比、等效等思維方法,對(duì)感性材料進(jìn)行思維加工,抓住主要因素和本質(zhì)聯(lián)系,忽略次要因素和非本質(zhì)聯(lián)系,抽象概括出事物的物理本質(zhì)屬性和基本規(guī)律,建立科學(xué)的物理概念和物理規(guī)律,著重培養(yǎng)、提高學(xué)生抽象概括、實(shí)驗(yàn)歸納、理論分析等思維能力水平。這在上例的平衡條件的推導(dǎo)步驟、學(xué)生的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)以及教師的設(shè)問引導(dǎo)上均有所體現(xiàn)。
五、結(jié)語
高中的學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)習(xí)慣、學(xué)習(xí)心理以及物理這一學(xué)科對(duì)學(xué)生的思維能力、抽象能力、運(yùn)用數(shù)學(xué)的解題能力都比初中有更高的要求,這似乎已成為高中教師的普遍共識(shí)?!芭_(tái)階”固然存在,學(xué)生能否在盡量短的時(shí)間適應(yīng)高中的學(xué)習(xí),順利地跨過這個(gè)學(xué)習(xí)臺(tái)階,是影響學(xué)生提高學(xué)習(xí)成績(jī)的主要因素。搞好初、高中物理教學(xué)銜接,降低初、高中物理的學(xué)習(xí)臺(tái)階,是一個(gè)需要多方合作、統(tǒng)籌安排的系統(tǒng)工程。要從高中物理教學(xué)方面想辦法,同時(shí)也要從初中物理教學(xué)方面想辦法;要從教材,從學(xué)生方面想辦法,也要從教法、教師方面想辦法。讓高一學(xué)生輕松學(xué)物理,是我們教學(xué)的最終目的!