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