摘 要:本文以初中物理《力與運(yùn)動(dòng)》的教學(xué)設(shè)計(jì)為例,以蘋果下落的運(yùn)動(dòng)過程為背景,圍繞“創(chuàng)設(shè)情境稀釋、建立模型探究、抽象概括還原、變式遷移提升”這課堂教學(xué)的四個(gè)環(huán)節(jié),對(duì)“稀釋、還原”藝術(shù)進(jìn)行探討.將物理概念或物理規(guī)律類比成學(xué)生最為熟悉的鹽,把學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)類比為“湯”,把教學(xué)情境類比為“鹽湯”,把鹽湯的稀釋和還原類比為學(xué)生對(duì)物理概念或物理規(guī)律的消化和活化,為學(xué)生的創(chuàng)新學(xué)習(xí)開辟了一條新的成功之路.
關(guān)鍵詞:課堂教學(xué);稀釋、還原;力與運(yùn)動(dòng)
中圖分類號(hào):G632?? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A?? 文章編號(hào):1008-0333(2022)23-0080-03
收稿日期:2022-05-15
作者簡介:黃岑(1984.10-),男,江蘇省張家港人,本科,中學(xué)一級(jí)教師,從事初中物理教學(xué)研究.
我們知道,少鹽之人往往會(huì)食欲不振,四肢無力.若將一天中需要吸收的鹽放入人的口中,一定會(huì)難以接受.若將其放入供你一天食用的鮮湯中,你會(huì)在盡情享用時(shí),早將本難下咽的鹽全部吸收了,這就是飲食中的“稀釋、還原”原理.
同樣的道理,若把物理概念或規(guī)律比作“鹽”,把學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)比作“湯”,“鹽湯”就成了課堂教學(xué)中的情境了,就可以通過創(chuàng)設(shè)生動(dòng)有趣的教學(xué)情境,來幫助和加深學(xué)生對(duì)物理概念或規(guī)律的消化和理解,這就是課堂教學(xué)中的“稀釋、還原”藝術(shù).
現(xiàn)以“力與運(yùn)動(dòng)”這節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)為例,對(duì)“稀釋、還原”藝術(shù)進(jìn)行探討.
1 創(chuàng)設(shè)情境稀釋
新課伊始,老師可用投影儀出示如圖1所示的一幅彩圖(人教版8年級(jí)物理上冊圖0-1-5).提問:你能知道這幅彩圖中所反映的物理學(xué)中的一個(gè)著名故事嗎?(蘋果為什么落地的故事)你能用簡潔的語言描述蘋果從樹上下落到靜止在平地上這一運(yùn)動(dòng)變化的過程嗎?
1.1 學(xué)生表述
蘋果的運(yùn)動(dòng)將經(jīng)歷下列三個(gè)過程:①A→B:蘋果下落,在空中越落越快;②B→C:蘋果落地后沿坡地滾下;③C→D:滾至平地后越滾越慢,最后停止在平地上,如圖2所示.
1.2 引出課題
為什么蘋果在空中下落會(huì)越落越快?(受重力的作用)為什么蘋果在平地上會(huì)越滾越慢,最后停止在平地上?(受摩擦力的作用)
那么力和運(yùn)動(dòng)之間究竟存在著什么關(guān)系?這就是本堂課我們要研究的問題.
點(diǎn)評(píng) 將“力與運(yùn)動(dòng)”的關(guān)系融化為蘋果豎直下落→斜坡滾下→直至停止在平地上這一具體的問題情境,這就是“稀釋”藝術(shù).這種“稀釋”藝術(shù)一方面能很好的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,啟發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力,讓學(xué)生在熟悉的生活情境有一個(gè)物理維度的新認(rèn)識(shí).其次,啟發(fā)學(xué)生站在物理的角度重新自發(fā)的去認(rèn)識(shí)情境背后的問題.將達(dá)到“稀釋”潤物細(xì)無聲的效果.
2 建立模型探究
2.1 將實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為物理問題
(1)把蘋果抽象成小球,使其在斜面上或在平面上做理想的滾動(dòng);
(2)把坡地和平地分別抽象成斜面和水平面,使其粗糙程度相同.
2.2 將一般問題轉(zhuǎn)化為特殊問題把蘋果運(yùn)動(dòng)變化的過程簡化為4種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)模型,其具體位置為圖2中的①、②、③、④這四個(gè)特殊位置.位置①:小球在空中做加速運(yùn)動(dòng),此時(shí)小球只受重力的作用(在空中受到的阻力不計(jì)),方向豎直向下,運(yùn)動(dòng)方向也豎直向下,如圖3所示.位置②:小球在斜面上做勻速直線運(yùn)動(dòng),此時(shí)小球受重力、支持力、摩擦力的作用,三力平衡,合力為零;運(yùn)動(dòng)方向沿斜面向下.如圖4所示.位置③:小球在水平面上做減速運(yùn)動(dòng),此時(shí)小球受重力、支持力、摩擦力的作用,而重力和支持力為豎直方向上的一對(duì)平衡力,其合力的大小等于摩擦力的大小,合力的方向?yàn)槟Σ亮Φ姆较?,水平向右,運(yùn)動(dòng)方向水平向左,如圖5所示.位置④:小球在水平面上靜止不動(dòng),此時(shí)小球受重力、支持力的作用,二力平衡,合力為零,如圖6所示.
點(diǎn)評(píng) 物理模型的建立,使用的是理想化的思維方法,它排除了實(shí)際問題中的某些次要因素,反映的是客觀事物的主要屬性,它使得對(duì)研究對(duì)象的處理大為簡化.本題中的勻速直線運(yùn)動(dòng)、斜面、水平面、(勻)加速運(yùn)動(dòng)、(勻)減速運(yùn)動(dòng)等都是理想化的模型.在學(xué)習(xí)的過程中,學(xué)生在實(shí)際解決問題的過程中,自發(fā)的建立“受力分析”的模型,這種模型思想的滲透是學(xué)生物理觀念的一個(gè)重要組成部分,也是促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)逐漸完善的關(guān)鍵所在.
3 抽象概括還原
3.1 列表比較
將小球上述過程中力與運(yùn)動(dòng)的相互關(guān)系記錄在表1中.
3.2 分類歸納
分析表中的相關(guān)內(nèi)容,進(jìn)行分類歸納
(1)平衡狀態(tài):由位置②和④可知:當(dāng)F合= 0時(shí),物體受平衡力的作用,處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài),即物體處于平衡狀態(tài),或者說物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)沒有改變.
其思維流程是:F合=0→平衡力→平衡狀態(tài) (靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng))
(2)非平衡狀態(tài):由位置①和 ③可知:當(dāng)F合≠ 0時(shí),物體受非平衡力的作用,處于變速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(加速或減速),即物體處于非平衡狀態(tài);當(dāng)F合與v同向時(shí),物體做加速運(yùn)動(dòng);當(dāng)F合與v反向時(shí),物體做減速運(yùn)動(dòng);當(dāng)F合方向改變時(shí)(在圖2中的B點(diǎn)和C點(diǎn)),物體的運(yùn)動(dòng)方向也在改變.物理學(xué)把速度大小的改變或運(yùn)動(dòng)方向的改變都稱之為物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)在改變.
其思維流程是:F合≠0→非平衡力→非平衡狀態(tài)(變速或變向)
3.3 總結(jié)還原
由上述分析的(1)和(2)可知:力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因.
點(diǎn)評(píng) 通過列表比較、分類歸納、總結(jié)概括出力與運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)關(guān)系,力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,這就是“還原”藝術(shù).學(xué)生在教師的引導(dǎo)下,無形之中對(duì)所學(xué)內(nèi)容達(dá)成一個(gè)較為深刻的歸納和總結(jié),這種總結(jié)達(dá)成三個(gè)還原的效果,首先是每個(gè)學(xué)生經(jīng)歷了這個(gè)還原的過程,一個(gè)順其自然的歸納、總結(jié)、提升的過程.其次,學(xué)生對(duì)本節(jié)課的重點(diǎn),或者整個(gè)力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系已經(jīng)達(dá)到一個(gè)較深刻的、較系統(tǒng)的建構(gòu),即受什么樣的力就會(huì)有什么樣的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),反之,有什么樣的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),就會(huì)受什么樣的力.
4 變式遷移提升
4.1 變表格比較為圖象比較
在上表中,若蘋果從A下落到B需要1 s,由B滾到C需要3 s,由C滾到D需要8 s,該蘋果重為4 N,在平地上受到的摩擦力為0.5 N,最大速度為10 m/s.請?jiān)趫D7中畫出物體運(yùn)動(dòng)速度v與時(shí)間t關(guān)系的圖象和合力F合的大小與時(shí)間t關(guān)系的圖象.
剖析 由題意可知,①在時(shí)間0→1s這段時(shí)間內(nèi), 蘋果受到重力4N的作用,F(xiàn)合=4N,1s時(shí)的速度為10m/s, 在這段時(shí)間內(nèi)速度從0變化為10m/s.②在1→4s這段時(shí)間內(nèi), 蘋果作勻速直線運(yùn)動(dòng),速度保持10m/s不變,F(xiàn)合=0,③在4-12s這段時(shí)間內(nèi), 蘋果受到摩擦力為0.5N的作用,速度由10 m/s→0,蘋果運(yùn)動(dòng)速度v與時(shí)間t的關(guān)系如圖8所示,合力F合的大小與時(shí)間t的關(guān)系圖象如圖9所示.
4.2 變物體滾動(dòng)為物體滑動(dòng)
在圖10中,水平傳送帶正將一件工藝品從車間運(yùn)到倉庫,10N重的工藝品靜止放在傳送帶上.該工藝品先在傳送帶上滑動(dòng),然后與傳送帶一起向右勻速運(yùn)動(dòng).工藝品滑動(dòng)時(shí)受到摩擦力大小是重力的0.3倍,其在滑動(dòng)時(shí)受到的摩擦力的方向?qū)⒃鯓???dāng)工藝品隨傳送帶一起勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),其受到摩擦力的大小又將如何?
剖析 工藝品放到傳送帶上,由靜止變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)時(shí),其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了改變.這個(gè)非平衡力就是工藝品在滑動(dòng)時(shí)所受到的摩擦力,方向水平向右.當(dāng)工藝品隨傳送帶一起勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),應(yīng)處于平衡狀態(tài),受到平衡力的作用.豎直方向的重力與傳送帶對(duì)它的支持力平衡,水平方向若受摩擦力,則沒有其它力與之平衡,故水平方向受到的摩擦力應(yīng)為0.
本題中的物重10N以及摩擦力大小是重力的0.3倍,都是干擾性條件.
本設(shè)計(jì)只是對(duì)如何上好物理規(guī)律課進(jìn)行嘗試和探討.“稀釋”的目的是為了讓學(xué)生能容易“消化”課堂教學(xué)中的概念和規(guī)律,“還原”的宗旨則是為了讓學(xué)生更好地“活化”自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu),變學(xué)會(huì)為會(huì)學(xué).就是讓學(xué)生在“稀釋、還原”的藝術(shù)熏陶中激發(fā)靈感,在深度學(xué)習(xí)的成功之路上游刃有余.
參考文獻(xiàn):
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[責(zé)任編輯:李 璟]