高中物理“月地檢驗(yàn)”的教學(xué)價值及教學(xué)策略研究

崔志峰

摘 要：高中物理“月地檢驗(yàn)”這一部分對培養(yǎng)學(xué)生的基本物理素養(yǎng)，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)精神具有重要的價值。文章簡要分析高中物理“月地檢驗(yàn)”的教學(xué)價值，并對“月地檢驗(yàn)”的教學(xué)提出一些建議。

關(guān)鍵詞：高中物理;“月地檢驗(yàn)”;教學(xué)價值;教學(xué)策略

中圖分類號：G633.7文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1008-3561（2019）12-0080-01

人教版高中物理必修二第六章第3節(jié)“萬有引力定律”一課，先介紹“月地檢驗(yàn)”，再介紹萬有引力定律。教材設(shè)計(jì)有一定的用意，希望通過“月地檢驗(yàn)”的介紹讓學(xué)生明白萬有引力的普遍性。但在實(shí)際教學(xué)中，部分教師并不重視“月地檢驗(yàn)”教學(xué)，甚至直接跳過不講，這種教學(xué)方式并不符合新課程標(biāo)準(zhǔn)對培養(yǎng)學(xué)生物理素養(yǎng)的基本要求。下面，對“月地檢驗(yàn)”的教學(xué)價值和教學(xué)策略進(jìn)行探究。

一、“月地建議”的教學(xué)價值

雖然“月地檢驗(yàn)”在考綱上不做要求，但其對學(xué)生的知識、能力、素養(yǎng)等方面的培養(yǎng)具有重要的作用。

其一，為萬有引力定律的提出做鋪墊。在第2節(jié)“太陽與行星間的引力”教學(xué)中，教師和學(xué)生一起推導(dǎo)出F∝■，即太陽與行星間的引力與太陽和行星質(zhì)量的乘積成正比，與太陽和行星間的距離平方成反比。但是，第2節(jié)的證明并不能說明宇宙中所有物體間都存在這種規(guī)律的力。為此，需要提出證據(jù)進(jìn)行證明?！霸碌貦z驗(yàn)”通過驗(yàn)證地球上物體下落所受到的力與月球圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動所受到的力是同一性質(zhì)的力，從而證明了天上的力和地上的力是同一種力，說明了引力的“萬有”。因而，“月地檢驗(yàn)”為萬有引力定律的提出做了鋪墊，讓學(xué)生知道物理學(xué)中的任何概念和規(guī)律都有其來源，并非無中生有。

其二，滲透實(shí)事求是的科學(xué)精神。在學(xué)習(xí)萬有引力定律之前，不少學(xué)生不進(jìn)行思辨，直接接受了萬有引力定律的內(nèi)容，這顯然不符合科學(xué)精神的基本要求。“月地檢驗(yàn)”讓學(xué)生研究地球上物體做自由落體運(yùn)動和月球圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動的規(guī)律，通過大量客觀數(shù)據(jù)的計(jì)算和驗(yàn)證，充分證明了地球上物體所受到的力和月球所受到的力都是同一種性質(zhì)的力。這種計(jì)算驗(yàn)證的過程是對學(xué)生的一次歷練，有助于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)精神。

其三，提供探究學(xué)習(xí)的機(jī)會。高中物理教材中適合學(xué)生探究的內(nèi)容并不是非常多，而“月地檢驗(yàn)”是非常適合學(xué)生探究的內(nèi)容之一?！霸碌貦z驗(yàn)”在考綱中的要求較低，學(xué)生不需要背負(fù)學(xué)習(xí)壓力，可以自由安排時間探究?！霸碌貦z驗(yàn)”隱含了普遍聯(lián)系的內(nèi)在規(guī)律，學(xué)生可以通過將力的探究轉(zhuǎn)變?yōu)榧铀俣鹊奶骄?，完成對猜想的論證。

二、“月地檢驗(yàn)”的教學(xué)策略

“月地檢驗(yàn)”具有重要的教育價值，教師不能視而不見，而應(yīng)將教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)成探究式學(xué)習(xí)過程，讓學(xué)生進(jìn)行合作探究，培養(yǎng)學(xué)生的基本物理素養(yǎng)。

其一，情境引出問題。教師可以通過創(chuàng)設(shè)適當(dāng)?shù)奈锢砬榫?，引出探究問題。例如，教師可先和學(xué)生復(fù)習(xí)“太陽與行星間的引力”，進(jìn)而推出其他天體之間也應(yīng)該存在著這種引力，這種思維跳躍非常自然。然后，教師再播放月球圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動的動畫課件，同時做一個自由落體運(yùn)動實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生從這兩種現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)問題。通過情境的創(chuàng)設(shè)讓學(xué)生自然地提出探究問題，是探究式學(xué)習(xí)的基本策略，有助于引導(dǎo)學(xué)生的后續(xù)探究。

其二，合作探究問題。未來社會的各種工作都離不開人與人之間的通力協(xié)作，合作能力對學(xué)生的發(fā)展具有重要的意義。在學(xué)生提出探究問題后，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行合作探究。例如，教師可以讓前后兩排座位的四名學(xué)生組成一個探究小組，給予各個探究小組一個任務(wù)，即針對問題設(shè)計(jì)研究方法。各個探究小組起初認(rèn)為可以通過計(jì)算地球上的物體受到的重力和月球受到的向心力進(jìn)行比較來研究這個問題。后來發(fā)現(xiàn)，這樣的研究思路并不方便，不僅需要物體的質(zhì)量和月球的質(zhì)量等數(shù)據(jù)，而且計(jì)算也相當(dāng)麻煩。后來，學(xué)生發(fā)現(xiàn)通過研究加速度可以解決這個問題。如果地球上的物體和月球所受到的是同一種力，那么它們的加速度應(yīng)該滿足一定的關(guān)系。月球的軌道半徑大約是地球半徑的60倍。在地球表面上的物體，其加速度為g∝■，而月球做勻速圓周運(yùn)動的加速度為a∝■。地球表面的重力加速度應(yīng)該是月球做勻速圓周運(yùn)動向心加速度的3600倍。教師通過巧妙的變換，將力的問題研究轉(zhuǎn)變?yōu)榧铀俣鹊难芯?，?shí)現(xiàn)了問題的有效轉(zhuǎn)化。

其三，提供資源支撐。學(xué)生設(shè)計(jì)好探究方法后，教師應(yīng)提供給學(xué)生必要的資源。教師可以利用教室中的電腦，讓學(xué)生搜索各種需要的數(shù)據(jù)。地球表面的重力加速度g=9.80665m/s2，月球的周期T=27.32天，地球的半徑為6400km，月球的軌道半徑是地球半徑的60倍。學(xué)生有了這些數(shù)據(jù)后，即可進(jìn)行計(jì)算。在本次探究中，學(xué)生可以使用計(jì)算器進(jìn)行計(jì)算，以提高課堂效率。月球做勻速圓周運(yùn)動的向心加速度a=（■）2r=（■）2×60×6400×103=0.0027m/s2，■=0.00028，約為■。教師提供資源讓學(xué)生搜索數(shù)據(jù)，可以提升學(xué)生的信息獲取能力。學(xué)生通過自主收集數(shù)據(jù)和計(jì)算驗(yàn)證，證實(shí)了月球做圓周運(yùn)動受到的力和地球上物體下落受到的力是同一種性質(zhì)的力。

總之，“月地檢驗(yàn)”是非常有價值的教學(xué)內(nèi)容，可以培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)，是不可多得的探究式教學(xué)材料。教師可以通過引導(dǎo)探究的方式，讓學(xué)生合作探究，從而形成對萬有引力定律的深刻認(rèn)識。

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