利用探究性小实验提高物理教学有效性

来源 :课程教育研究·新教师教学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wlhlesley
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  中图分类号:G633.7
  新课程改革之后,关于对高中物理新课程的教法与学法的讨论已经连续多年成为教育界最热的问题。经过多年的研究与发展,我们已经取得了很多很好的成绩。多年讨论的目的只有一个:如何让我们的学生更容易学会物理知识。我们的教材《普通高中课程标准试验教科书》(人民教育出版社)起到了很好的带头示范作用。教材里频繁出现的演示图片、演示小实验、思考与讨论等环节反映了一个思想:物理源自于生活,善于发现生活中的现象,才能善于总结物理中的规律。而高中阶段学生缺乏的正是从生活现象中抽取物理模型的能力。笔者从事教育教学工作这些年来,也深有体会。下面我以一个课堂小实例来阐述我的体会。
  一、从考题出发
  【2012山东卷第17题】如图所示,两相同轻质硬杆OO1、OO2可绕其两端垂直纸面的水平轴O、O1、O2转动,在O点悬挂一重物M,将两相同木块m紧压在竖直挡板上,此时整个系统保持静止。
  Ff表示木块与挡板间摩擦力的大小,
  FN表示木块与挡板间正压力的大小。
  若挡板间的距离稍许增大后,系统仍
  静止且O1、O2始终等高,则( )
  A.Ff变小 B.Ff不变
  C.FN变小 D.FN变大
  二、学生存在的问题
  在解题的时候我们可能会教学生这样做:把重物M和两木块m看成整体受力分析可得,竖直方向合力为零,始终木块与挡板间摩擦力2Ff=2mg+Mg,选项A错误B正确;挡板间的距离稍许增大后,对结点O受力分析可得,轻杆弹力增大,对木块受力分析得木块与挡板间正压力增大,选项C错误D正确。
  用整体法来求摩擦力的解法当然是最佳办法。但是,在求正压力变化规律的这个问题上,我有不同的看法。首先,在高中的正常教学范围内,是否所有的学生都清楚末端光滑或者带光滑滑轮的杆子的受力特点为沿着杆子方向?其次,对O点进行受力分析得出轻杆弹力增大,然后对m1或者m2进行受力分析得出正压力增大的过程,学生是否将两个问题连接流畅自如?再者,在惜时如金的高考考场上,要计算这么多的过程量,时间上是否划算?
  三、发现生活现象,建立物理模型
  在课堂上,我当即准备了一个小实验。实验器材:一小段结实的绳子、盛了半桶水的铁桶。让两个身材高大的男同学各握绳子的一端将铁桶抬起来。刚开始,两个同学的手臂靠近接近平行,他们看起来非常轻松。接下来,我的要求是:保持手臂伸直,保持两手腕等高,使两臂之间夹角缓慢变大。为了保持手臂伸直,同时增大手臂之间的夹角,他们不得不抬起自己的手臂,同时使铁桶缓慢上升。随着夹角变大,两个同学逐渐吃力起来,到最后,那么大个的小伙子,竟招架不住了,就连脸上的肌肉都由于吃力而抖动起来。学生们对这个现象看的非常清楚:铁桶在缓慢上升;夹角在缓慢变大;他们在缓慢地"吃力"!
  在哈哈大笑之后,我带领学生开始建立物理问题模型。将铁桶和绳子视为一整体,铁桶的重力和两个同学施加的力的合力等大反向。两个同学施加的力由于绳子的原因近似大小相等。因此,我们得出:若合力不变,等大的两个分力夹角越大,两分力越大。
  四、解决问题,举一反三
  再回到之前的考题当中。学生们很快就发现了考题与刚才的小实验的相似性。不出半分钟,学生们便得到的正确的选项。题中的M不是正相当于铁桶吗?m1和m2不是正相当于我们的两个同学吗?而且题中的对称关系也符合我们刚才的实验条件。根据我们刚才总结出的"合力不变,等大的两个分力夹角越大,两分力越大"这个结论,很快得出轻杆弹力变大。由生活经验便进一步得出,正压力变大。
  再看一道题。
  如图2示,不可伸长的轻绳一端固定于墙上O点,拉力F通过一轻质定滑轮和轻质动滑轮作用于绳另一端,则重物m在力F的作用下缓慢上升的过程中,拉力F变化为(不计一切摩擦)( )
  图2
  A.变大 B.变小
  C.不变 D.无法确定
  读完题后,是不是感觉很眼熟?m是不是相当于铁桶?F是不是相当于我们那两个可爱孩子施加的力?瞬间得到答案为A选项。
  五、总结与反思
  多少年来,我们只重视理论的推导,太重视数学计算的作用,使得我们的学生在学习物理的过程中,靠近了纸面,远离了生活;学会了死算,忘却了顿悟;得到了分数,失去了乐趣。把物理和生活割裂的教学与学法,是不合理的。这不是我们培养创新人才的方法。我想,在平时的物理教学中,若是我们都能从把生活搬上课堂,教会学生从大自然总结知识规律的能力,我们的学生才会真正体会物理学的奥妙,从而被最彻底的激发出学习物理的兴趣。物理课堂上的这些探究性小实验,浓缩了生活,提出了物理模型,解放了学生学习物理的视界,提高了物理教学的效果。
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