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关键词:自由落体运动 重力加速度 运动规律 实验 能力
中图分类号:G71 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2013)02(a)-0199-01
“自由落体运动”是五年制高职物理学中重要一节内容,本节课主要学习什么是自由落体运动,自由落体运动的条件、规律以及重力加速度。自由落体运动是自然界广泛存在的一种运动形式,是一种典型的匀变速直线运动的实例。对自由落体运动的深入分析,有力于学生更加深刻理解匀变速直线运动,所以对自由落体运动教学处理尤为重要,结合本节课的教学实际,谈谈我对《自由落体运动》一节内容的教学改进及体会。
1 实验引入课题,激发学生的求知欲
教师演示,把一个铁球用细线悬挂在铁架台上,用火烧断细线,让学生观察实验现象。然后提出问题:小球为什么能下落,不同的物体下落快慢都相同吗?引导学生分析思考,以此引出课题。通过实验引入,使问题变得直观、明了,不仅集中学生的注意力,而且较好的激发学生探索问题的兴趣。
2 改进实验,由学生探究完成。
本节教材开始时是简述亚里士多德观点,叙述伽利略的研究过程,可将伽利略的研究过程简单处理,改为学生探究实验,有利于学生能力的培养。具体设计如下。
设问:什么样的物体下落得更快呢?越重的物体下落得越快吗?(引导学生实验探究)
设计学生实验一:把金属片和纸片从同一高度同时从静止释放。
学生操作,思考并观察现象。
提问:实验观察到的现象。
结论:质量大的物体(金属片)先落地。
师:如果将纸片揉成纸团实验结果又会如何呢?
设计学生实验二:让金属片和纸团从同一高度同时从静止下落,观察其下落快慢情况。
学生操作,思考并观察现象。
提问:实验观察到的现象。
结论:金属片和纸团几乎同时落地。
教师:比较两次实验,是什么原因造成纸片和纸团在下落过程中快慢有这么大的差别呢?引导学生进一步研究。
提问:造成下落快慢不同的原因是什么?
结论:空气对纸片阻力大,对纸团阻力小。
教师:如果设法消除空气阻力,金属片和纸片下落情况又会怎样呢?鼓励学生猜测结论。
教师:用牛顿管演示金属片、羽毛等下落快慢情况,并辅以多媒体播放演示过程。通过教师进一步演示,结论一目了然,从而很自然地引出“自由落体运动”这一课题核心。
3 概念、规律、公式教学的处理
对于“自由落体运动”基本概念教学,为了培养学生总结规律的能力,我让学生从以上的实验并结合教师教学课件,自己归纳总结出自由落体的定义以及条件。通过学生归纳,可加深对概念的理解,使教学过程变得轻松愉快,又有助于问题的研究和学生能力的提高。
对于自由落体运动规律我是这样处理的:课前提问初速度为零的匀变速直线运动规律,重点是s2-s1=s3-s2=s4-s3=Δs公式,为研究此问题做铺垫。课堂中让学生测量分析“自由落体运动”实验闪光照片中各位移间关系,教师加以引导,在误差允许的范围内应符合上述关系,从而得出结论。自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。
有了自由落体运动规律,根据匀变速直线运动公式,引导学生很容易推导出自由落体运动的位移和速度公式:
v=gt h=1/2gt2 v2=2gh
课本的做一做小实验,我也利用起来了,改为课堂学生实验,放手让学生自己做,自己计算,让学生在做的过程中体会学习物理的乐趣。
4 本节课的教学体会
本节课解决了三个问题── 怎样的运动是自由落体运动,自由落体运动规律怎样?自由落体运动的重力加速度是否相同?这三个问题都比较适合学生主动探究,尤其是第一个问题,符合“情景设置—问题链接—自主探究—形成共识,得出结论”的教学方法,学生在趣味实验的激发中,问题的引领下,“我要学、我想学”的情绪洋溢在整个课堂。通过自主体验、小组互动、组间互评、自我评价改变学生以往的学习方式,体现新课程提倡自主学习的新理念。
物理学是一门自然学科,与我们生活有着紧密联系,在研究物理学问题时,为便于问题的解决,有时需建立物理模型。物理模型是忽略实际问题的次要因素突出主要因素,经过科学抽象而建立的新的物理形象.通过运用物理模型可以突出重点,抓住本质特征和属性,形成科学概念,有助于物理问题的研究和解决。如:伽利略在研究运动的原因并指出,亚里士多德观点的错误时,设想的“理想实验”就是建立了一个没有空气阻力的物理模型.在建立物理模型后,问题便简洁多了。在研究物体运动时,引入“质点”模型,使复杂的运动简单化了,便于问题的解决。所以在本节教学中,要有意向学生渗透这方面知识,使学生逐步认识物理模型在研究问题的重要作用和意义。
本节课是学生初次运用匀变速直线运动规律解决实际问题,所以在知识理解上有一定的难度,在计算能力和分析能力方面还要有个渐进过程,所以教学过程中,引导,师生互动显得尤其重要,认真设计,将课堂落实到实处,而不是摆花架,走过场。
自由落体运动一节教学已有多种处理方法,但纵观现代教学发展趋势,只有着眼于学生科学态度的培养,创新能力的提高,发挥学生的主体作用,才符合教学规律。在高职教学中,如何做到“教学做”一体,如何把课堂这一舞台交给学生,让学生成为课堂的主人,创造成功,走向成功,是每一位教师值得思考的问题。
参考文献
[1] 熊永飞.新课程学习(中),2012(3).
【关 键 词】 学生;物理;预习
《高中物理新课程标准》将“学习科学探究方法,发展自主学习能力,养成良好的思维习惯,能运用物理知识和科学探究方法解决一些问题”列入课程实施的总目标之一。培养学生自主学习能力是提高学生学习质量和课堂教学质量的法宝,而学生预习具有超前性、独立性、异步性等特点,教师引导学生科学预习教材,对培养学生自学能力,以期达到对所学内容知已知彼,提高课堂学习的针对性,进而实现高效课堂都具有独特的作用。
目前,有的物理教师对指导学生课前预习尚未引起足够的重视,因学生预习缺位或不到位,消耗了大量的课堂教学时间,造成教学效率低下。有的教师认为指导学生预习可有可无;有的甚至认为学生预习好了会冲淡教师在课堂上的主导作用,即使有的教师有意要求学生预习也是缺乏有针对性的指导,预习目的不明确,笼统地要求学生翻翻课本,教师对学生预习内容缺少精心设计,预习没有检查,使预习流于形式等等。因学生没有有效的课前预习,没有对学新知识做前期准备,自然就影响了高效课堂的构建。
课改的实践告诉我们:高效课堂的构建不仅仅组织学生在课堂上积极参与和探究学习,课后及时的巩固知识与向课外知识延伸等,还应在课前抓好预习,让预习成为学生课堂学习知识前的合理“抢跑”。
经过实践,笔者认为在教学过程中按照如下方法引导学生科学有效地预习,可以使物理课堂更高效。
一、引导学生认识预习课文的重要性
从进入高一后,教师就必须对学生原有预习能力、习惯做一全面的了解,请有预习经验的学生结合自身经验谈预习的好处。教师应在制定学科预习制度的同时,开展“花15分钟的预习,改变我们的学习被动局面”的主题讨论,强调预习就是一种有目的的自学,通过自己对课本和相关资料的独立阅读、独立思考,用自己的方式去发现问题、解决问题,独立接受新知识,独立将未知知识带入课堂学习等。通过有针对性的引导,学生对预习课本的意义明确了,预习自觉性和能力提高了,形成了班级良好的学习导向。
二、教师应教给学生必要的预习方法,使其提高预习效率
好的学习方法是学习的“金钥匙”,对刚升入高中的新生来说,教师在示范不同类型课文(如新授课、复习课、实验课等)预习方法的同时,教给必要的预习方法有助于提高学生预习效率。如懂得复习与新知识相关的旧知识,扫清预习路上的障碍;预习新教材应初读教材,读懂课文中的主要概念,把重要的结论、主要观点找准;细读教材,把握主要知识点的来龙去脉;精读教材,对教材中的重难点、疑难点经过思考后分别用(…)(----)、(~~~)等符号标注出来,对疑点虽经过独立思考(包括查资料)仍得不到解决的可与其他同学讨论,必要时将其带到课堂上与老师和同学进行有针对性的学习;预习效果要通过适当练习检验,预习后试做教材课后练习,以检测自己预习的效果等等。另外,要求学生养成“不动笔墨不读书”的好习惯,学会将预习中获得的重点、难点、疑点和自己独特见解写在课本空白处或笔记本里,让学生逐步养成读、圈、查、划、抄的习惯。总之,学习方法对了,预习成效也就提高了。
三、制定《预习导学案》,引导学生有目的的预习
就学生对物理知识认知结构而言,每节教材内容包括已知知识、似懂非懂知识和未知知识三类。预习习惯与能力还没有形成的学生在预习物理教材时往所会感到无所适从,预习目标不明确,预习效果差。这就有必要帮助指导学生进行预习,教师应设计“预习导学案”,让学生沿着老师设计的“路线图”预习,在经过一段时间由老师“扶”着学生预习后,在掌握足够预习方法后就可以逐步让学生丢掉“预习导学案”这根“拐棍”,使预习成为学生学习的重要项目。因此,教师在学生进入高一学习物理新知识后,每上一个单元,教师就必须了解学生课前对所学内容知识的储备情况,需要学习哪些概念、公式、定律和定理,对预习课文的目标、重点、难点和预习内容等进行必要的备课,从而列出“预习导学案”。
下面是新课标鲁教版高中物理必修1教材《匀变速直线运动实例――自由落体运动》的《预习导学案》的设计:
(一)学习目标
1. 知道影响物体下落快慢的因素。
2. 知道什么是自由落体运动。
3. 知道什么是自由落体的加速度,知道它的方向,了解在地球上的不同地方,重力加速度大小不同。
4. 体会科学家研究自由落体的方法和科学精神。
(二)学习重点
理解自由落体运动的性质和自由落体运动的条件及规律。
(三)预习教材
认真阅读教材,相信你能独立回答以下问题。
1. 按你的生活常识判断轻重两物体从同一处下落,谁先落地,你能利用身边的物体验证吗?
2. 试着做课本50页图3-26硬币与纸团下落的实验,观察现象,你能得出什么结论?
3. 阅读课本频闪照片图回答:
(1)什么是自由落体运动?
(2)如何研究自由落体运动的性质?
4. 初步了解自由落体的加速度?
(1)自由落体加速度又叫做_______,用符号____
_____表示。
(2)根据课本53页的表格内容,体会重力加速度的变化条件及规律。
5. 阅读教材中伽利略对自由落体的研究部分,与同学合作交流一起来领略其精妙的研究思路和方法,感受科学家的探索精神。
6. 对以上有不理解或疑惑的问题,请记录在你的预习笔记上。
以上《预习导学案》是在教师认真研读教材,充分了解学生知识基础和认知水平的前提下,从新课中要涉及到的已有知识,应用到的主要实验方法,所要学习的概念、定律以及新课中所涉及到的一些自然、生活现象等方面设计的,避免了学生预习的盲目性。课前根据预习提纲进行充分的预习,初步掌握当节课所涉及的物理概念和规律,为听课扫除知识障碍,这样听课才能从容自若,跟上老师的进度,对预习时发现自己的未知知识,要求学生应主动将问题带到课堂,如此学有目标,就能主动思考,上课时才能够抓重点,这样做不仅有利于掌握新知识,而且有利于思维能力的发展,培养学生自主学习和合作学习的能力,增强学生听课的针对性,提高听课效率。
四、监控学生的预习成效
1. 了解学生完成预习导学案情况。教师通过检查后都要对该次预习情况进行评讲,以推动下一次预习,使学生逐渐养成习惯,对于预习较好的同学,授课时,教师可适当给予鼓励表扬,请其交流预习的方法,提高学生的学习兴趣,教师通过表扬激励,在班级上树立正确学习榜样。
2. 在上课时留意学生预习成果在课堂上的反馈。教师在上课时,根据学生的反馈情况,帮助学生总结预习的收获和疑惑,若是个别问题可以进行个别辅导,而对于面上存在的问题,教师可以利用集体辅导时间进行专题指导,排除在预习方法上的困难,使预习教材踏踏实实地进行。
3. 鉴于学生预习时间大都在课外进行,教师要善于调动家长指导督促学生预习的主动性,在时间上加以科学地安排,对照教师提供的预习作业辅导或督促学生预习。教师在开家长会时,要有意识地推荐部分家教做得较好的家长在会上介绍,宣传科学辅导孩子预习的做法,使家校对学生预习辅导形成合力,这样效果会更加明显。
现代教育理念告诉我们:教育的本质是实现自我教育,教学的本质是让学生学会学习。福建师范大学余文森教授在《先学让每个学生拥有课堂参与能力》一文也指出:“教学论告诉我们,当学生已经能够自己阅读教材和自己思考的时候,就要先让他们自己去阅读和思考,然后针对学生的阅读和思考中提出、发现和存在的问题进行教学,这是教学的一条规则,而不是一种可采用也可以不采用的方法”。学生预习能力和习惯的培养虽然是一段艰巨的历程,但学会预习对学生发展而言是非常重要的,我们必须从培养学生良好的思维习惯开始,提高学生自学能力,使之为打造高效课堂服务的高度,将科学指导学生预习,全面提高预习质量抓紧抓实。
【参考文献】
[1] 中华人民共和国教育部. 高中物理课程标准(实验)[S]. 北京:北京师范大学出版社,2001.
[2] 韩立福. 预习是学习能力培养的奠基工程[N]. 中国教育报,2012-8-7(4).
“物理学是以实验为本的科学。”[1]这一精辟论述出自诺贝尔物理学奖获奖者、理论物理学家杨振宁教授的一则题词,它表达了物理学界的共同见解,抓住了物理学的根本特征。高一物理课程改革已经进入全面的实验阶段,我校物理组的教师从新课程教学理念出发,积极联系实际,从课堂演示实验入手开始探索,比较传统教法和新教材的差距,在领会如何教的同时,努力从学生学习心理的角度想问题,不断完善自己的教学手段。
1.案例背景
在高一物理新课程中,关于超重与失重的教学是改动较大的一处。以往的教法是从实验现象入手,对物体进行受力分析,进而引出超重和失重的定义。新教材了这种演绎式的教法,直接以感性的生活素材衔接学生,从体重计上的起立下蹲动作引起指针的摆动谈起,突出了“生活中的物理,物理来自生活”的主题。在领会了这个主旨的前提下,我们开始了多次失重演示实验的尝试。
2.研究意图
由于超重和失重现象比较抽象,因此实验教学在这部分课堂处理上有相当重要的作用。在提出了失重概念以后,组织这堂课教学的关键,也就集中到如何选取和改进失重演示实验这一点上,这将决定整个教学目标的实现。在众多的失重演示实验当中,又以完全失重实验的演示为课堂教学的小。
(1)压力消失现象[2]
在一个平底吊盘上放一个重物m,把一薄纸条A的一端压在重物m和吊盘之间,如上图所示,纸条尽量窄且不很结实。当抽动一端时,纸条轻易地被拉断。实验时,一只手把纸条的另一端固定,另一只手提着盘的吊线B。先提着盘和重物慢慢下降,则纸条先被拉紧,接着就断裂了。
这是因为纸条被重物压着的一端存在静摩擦力的作用。第二次换一张同样的纸条,把纸条的一端压在重物和盘之间,另一端固定,但是提吊线B的手突然放开,使盘和重物同时自由下落,可以看到纸条没有被拉断,完好如初。
这是因为自由下落过程中重物完全失重,不受盘的支持力,其反作用力――重物对盘的压力也就消失了,使静摩擦力不复存在。因此,可以从容地拉出纸条。
(2)失重瓶实验
以前经常采取的一个经典实验就是本文要进一步讨论的失重瓶实验。如果这个实验能够使学生印象深刻、跃跃欲试,并且可以使他们认识到理论联系实际的重要性,那么就达到了最佳的教学效果。具体的实验方案是将一个开口矿泉水瓶瓶底开一小孔,瓶中装适量水,瓶子静止不动时有水流出;当瓶子自由下落时,则没有水流出,说明此时瓶内的水对瓶底没有压力,处于完全失重状态。在实际教学中,这样的实验虽然很直观形象,但是我发现这个演示实验如果在此戛然而止,必然会对以后遇到的变化埋下隐患。原因在于实验是在瓶子做自由落体运动下成功的,无形中会给学生这样一个暗示:完全失重状态必须在自由落体运动情况下才能出现,而遇到瓶子做竖直上抛运动时,情况会怎样,学生往往会得出错误的结论。所以,针对以上的情况我尝试了改进,实验时干脆将各种运动情况都演示出来,并且用层层递进的追问方式把这一问题圆满解决了,收到了良好的教学效果。
3.教学过程
以下对有特色的部分片段进行简单介绍。
师:前面我们总结了什么是超重,什么是失重。下面我们再来观察一个小实验,请大家找出这种现象是超重还是失重?
演示自由落体的失重瓶实验。
师:下落前和下落过程中,你看到瓶内的水有没有流出来?
生:下落前,水流了出来;下落过程中,水没有流出来。
师:这是什么原因呢?(学生讨论)
师生共同总结:水能流出,是由于水对瓶壁有压力。当水和瓶一起做自由落体运动时,压力消失了,这时,瓶中的水只受到重力作用。我们就把这种只受到重力作用的物体所处的状态称为完全失重状态。
(板书完全失重状态的运动情况:1.自由落体)
师:刚才瓶子是下落状态,如果瓶子竖直上抛,会有水流出吗?(引发讨论,调动情绪)
演示竖直上抛的失重瓶实验。
师:如何解释这种现象呢?
生:说明瓶子在竖直上抛时还是处于完全失重状态。
(板书:2.竖直上抛运动)
师:如果将瓶子改成斜抛,情况还和前面一样吗?
选择一名同意情况一样的学生到讲台上自己动手演示。
(板书:3.斜抛运动)
师生共同总结:可见,物体是否处于完全失重状态,并不是决定于运动形式,而是决定于受力情况,只要是仅受重力(加着重号)作用下运动的物体都是处于完全重状态。
(板书:完全失重的本质)
4.教学反思
其实新教材改革是给枯燥乏味的课堂说教增添趣味的探索,增加学生主动的学习机会,从而完成符合人的学习心理,易于被人接受的教学形式。[3]根据这样的理念上的转变,在物理教学中,注重实验的改良和探索实验过程的革新是相当重要的。所以,我在教学实践中,尤其注意如何利用实验、做好实验、改良原有的实验和积极反思做完实验中的优缺点,逐步丰富和完善高中物理实验教学在新教材改革中发挥的作用。上面的这个例子也正是在原有的传统实验的基础上,稍加拓宽和提高,并且注意到了学生的接受能力和过渡手段,用追问的方式将单个实验拓展成组合实验,力争做到由浅入深、步步为营,让不同层次的学生都能参与到学习过程中去,得到不同的体验。应该注意到类似这种实验器材比较简单和常见的实验对学生是一种提醒和震撼――原来只要动脑,在我们身边可以有各种各样的从书本中走出来,联系实际,联系生活的有趣的实验,并且是一般人都能完成的,从而获得探究的成就感,满足进一步探究的台阶式的心理体验。
总之,开展物理创新教育,对课堂演示实验进行优化,培养创新人才,是素质教育的要求,是当前课改的目的,是建立创新型国家的需要。
参考文献:
[1]赵凯华,罗蔚茵.新概念物理教程(力学).高等教育出版社,1986,2.
关键词:高中;物理;实验;方法;策略
《普通高中物理课程标准》提出:教学过程中要提高学生的科学素养,从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个方面培养学生,为学生终身发展、应对现代社会和未来发展的挑战奠定基础。作为一门以实验为基础的自然科学――物理学,实验几乎是物理课堂上教学的重要途径和基础。所有的物理概念、规律和理论,都是在实验的基础上建立起来的,实验也是高考物理的主要内容之一。在高中物理课程的各个模块中都安排了科学探究或物理实验,这能更好的激发学生的物理学习兴趣,培养学生的探索精神和观察能力和学生科学素养。
一、高中物理实验教学要体现新课程的基本理念
在应试教育模式的影响下,目前仍有少数教师不愿花时间从事实验教学,即使做实验,也只是为了收集数据,验证理论,应付考试而已。或者教师在讲台上演示,学生在台下看,或者教师在台上怎么讲,学生就在下边怎么做,学生成为被动的接受者,以至于学生很少提出问题。学生的主体地位没有得到重视,缺乏主动探究的欲望和热情,忽视了实验对学生科学思维方法和创新能力的培养。同时,大多数学生重结果而轻过程,甚至不顾实验过程,去任意修改实验数据。没有养成实事求是的科学态度,没有学会解决问题的科学方法。
二、高中物理实验教学要联系学生生活实际
《物理课程标准》十分突出一个重要理念:“从生活走向物理,从物理走向社会。”也就是说物理实验教学要符合学生的认知特点,力求贴近生活,从生活中来到生活中去,用生活中的现象来解释物理课中的抽象理论,这不仅能提高学生的学习兴趣,而且能培养学生良好的思维习惯和联系实际、应用所学知识解决实际问题的能力。教师要根据教学内容,有意识地精选学生生活中熟悉的的事物进行实验教学。例如,在讲授《自由落体运动》一节的教学时,首先让学生在上课前准备一个纸片和一个小石头或小铁球或琉璃球。然后学生上台做实验:让一名学生一手拿个纸片,一手拿个小铁球,在我的口令下,同时两手松开,让其他学生观察纸片、小铁球同时下落的情况,发现小铁球很快落地,而纸片飘飘悠悠才落地。我问:大家发现了什么现象呢?学生根据自己的生活经验和观察到的现象很容易得出“重的物体比轻的物体下落得快”的结论。于是,我引导学生积极探究:为什么会出现小铁球比纸片下落快的现象呢?”。学生们七嘴八舌,议论纷纷。接着我又指导学生做第二个实验,这次让学生把纸片揉成一个纸球,让这个纸球和小铁球一起落地。结果学生发现,两者几乎同时落地。然后引导学生讨论得出“:空气的阻力作用非常小时,物体下落的一样快”的观点。此时,我对实验进行总结:“我们现在知道了物体下落的规律:物体下落的快慢与重力无关,当空气的阻力作用非常小时,物体下落的一样快”。再引导学生得出“没有空气时,纸片和其它物体下落的一样快”的推论。然后教师出示“牛顿管”进一步验证上面的结论:可见导致物体下落有快有慢的原因是空气有阻力。在真空条件下,物体的运动就是自由落体运动,通过对上述实验现象的观察,大家明白了什么是自由落体运动,最后让学生概括出自由落体运动的定义。
三、高中物理实验教学要培养学生正确认识和使用基本仪器的能力
对基本仪器的掌握和使用,是做好物理实验的基础。物理新课标要求学生要“学会正确使用仪器进行观察、测量和读数。”物理基本仪器主要有:天平、温度计、测力计、刻度尺、量筒、游标卡尺、螺旋测微器、安培表、伏特表、滑动变阻器、电阻箱、万用表欧姆档秒表、压强计、打点计时器等。要让学生了解这些物理仪器的构造、原理、用途,掌握仪器的量程、使用方法和使用规则,以达到熟练地、正确地读数。
有牛顿第一定律可知,一切物体在不受力(指物体所受外力的合力为零)时,总保持匀速直线运动状态或静止状态,物体速度的大小和方向都保持不变,即运动状态不变,没有加速度。有位学生在学习了牛顿第一定律后说,对牛顿第一定律只能承认一半。他说他骑自行车上学脚不用蹬,车子由于惯性会向前运动,地面摩擦和风小一些,车子就能运动得远一些,可以想象如果阻力更小些,自行车不用蹬就能运动得更远,这是令人信服的。但他又接着说,把车停下,你不推它、不蹬它,车怎么会运动呢?所以总觉得力和运动是连在一起的。
这位学生提出的问题非常典型,即使高中学生学过动力学也末必真能从感情上去接受第一定律。下面我们就通过两方面讨论这个问题:
一方面,我们应该清楚牛顿第一定律描述的是一种理想化的状态。即牛顿所假定的绝对空间坐标中,可以存在相对于这一坐标系是不受任何外力作用的静止物体,也可以存在不受任何外力作用的相对于这一坐标是运动的物体。在这样条件下,定律自然是正确的,然而现实中却看不到这种情况,即使看到静止物体和在某一段时间内做匀速直线运动的物体,它们也都是受到平衡力的作用,不受任何外力作用的物体是不存在的。所以通常在应用牛顿第一定律研究具体问题时,只是对这种理想化状态的近似,因此学生不易接受是很自然的。
另一方面,作为理解物理学的基本概念来说,必须严格区分运动和运动状态改变这两个不同的概念:
什么是运动?初中课本把物置的变化叫做运动。严格点应该是指物体对参照物(系)发生了位置的变化,静止也可以作为一种特殊的运动状态来对待:即物体对参照物(系)的位置变化为零。
什么是运动状态的改变?物体由静止变为运动,由运动变为静止,或者改变运动方向。因此,除了匀速直线运动,任何变速运动(包括直线运动和曲线运动中物体速度大小和方向的变化)都是处于运动状态时刻发生改变的过程中。
若物体所受的外力的合力不为零即物体受到了力的作用,它的运动状态就要发生改变,就要产生加速度。可见,力是使物体产生加速度的原因。由此可知,物体的加速度与它所受的力密切相关。另外加速度还与物体本身的质量有关,牛顿第二定律则是揭示了加速度跟力和质量的关系(包括数量关系和方向关系),它指出:物体的加速度跟所受的力成正比,跟它的质量成反比;加速度的方向跟力的方向相同。
关键词:概念教学 物理概念 学习兴趣
一、演示实验法
物理是一门以实验为基础的学科,在实施概念教学时,演示实验法往往是一种行之有效的教学方法,一个生动的演示实验,可创设一种良好的物理环境,提供给学生鲜明具体的感性认识,再通过引导学生对现象特征的概括形成自己的概念。如“弹力”概念的教学,用弹簧,钢片等演示,让学生体会到弹力的产生本质是物体发生了弹性形变。高中物理中有很多的概念教学,都可以通过演示实验的方法达到变抽象为形象,从而理解并掌握概念的目的。如“压强”“电场”“电阻”“磁场”等概念的教学。
二、有趣现象法
兴趣是最好的老师,实际生活,生产实践及现代高科技中一些有趣的物理现象会吸引学生的注意力,激发学生的学习兴趣,活跃学生的思维,提高学生的理解能力,有利于知识的掌握。如对“超重”,“失重”概念的认识,先以电梯上升或下降的整个过程中感受到的现象说明和分析什么是“超重”、“失重”现象;再以我国“神州五号”载人飞船发射上天、在太空飞行、返回地面三个过程为例,分析杨利伟感受到的“超重”、“失重”现象,达到加深理解“超重”、“失重”概念的目的。再如,“向心力”这一概念比较抽象,但学生们都有骑自行车转弯这
一经历,通过帮助学生分析自行车转弯时的向心力来源,以及车身为什么向内倾斜,通过学生对“向心力”切身的体会来理解掌握这一概念。
三、以旧引新法
通过复习旧知识引入新知识是实际教学中常用的一种教学方法。在概念教学中可通过复习已掌握的物理概念,并对此概念加以扩展、延伸,或使其内涵、外延发生变化从而得到新的概念。如:要讲授“瞬时速度”可从复习“平均速度”人手。在某点附近取一小段位移,可求出这段位移内的平均速度,当位移足够小,或者说时间足够短时,所得的平均速度就是该点的瞬时速度。
四、图像电教法
有些高中物理概念,无法实验演示也无法从生活中体验。如分子的相互作用力与分子间距离的关系;布朗运动;电子绕原子核运动等。可以用图象、电教手段(如FLASH动画)展示给学生观看。物理图象通过培养学生的直觉,从而培养学生的高层次的形象思维能力,建立起物理概念的情景;电教手段能以生动、形象、鲜明的动画效果,模拟再现一些物理过程,学生通过观看、思考,就会自觉地在头脑中形成建立物理概念的情景。这种方法符合“从生动的直观,到抽象的思维”的基本认识规律,是现代教学中提高概念教学效果的一种重要手段。
五、典型例题法
有时也可以用定量计算的方式,通过对一些数据的处理并比较,分析,帮助学生形成清晰的概念。如:对“加速度”概念的形成,通过计算比较铅球运动员掷出的铅球在0.2秒内速度可由零增加到17m/s,迫击炮弹在炮筒中的速度在0.005秒内可以由零增加到250m/s的速度改变快慢,从而引入“加速度”概念。这种方式直接明了,针对性强,学生容易接受。
六、类比法
类似的概念可以提供给学生理解新概念的思维方式,降低思维的难度。通过比较也可以让学生找到类似概念的联系与区别。加深对类似概念的理解。通过类比,建立新概念。这是认知结构同化作用的体现。讲电场时,教师可以用已学过的重力场、引力场来进行类比教学;通过体会质量是物体惯性大小的量度,温度是大量分子平均平动动能的量度,功是能量转化的量度,引导学生从这三种量度的类比中去理解量度的意义。如果教师能对一些相近类似的概念进行异中求同找联系,同中求异抓类比,这样就能掌握这些概念之间的联系和区别,从而达到深化理解概念的目的。
七、设喻法
设喻是帮助学生降低对概念理解难度的一个重要手段,它可以使抽象变得具体。如把气体分子撞击容器壁形成恒定的气体压强,可比喻成像雨滴落在雨伞上,伞受到
了恒力作用一样;用水流的高度差来形容电势高低等,都有效地降低了原概念的抽象程度。
八、设疑法
那么,什么是实验探究法呢?所谓的实验探究,就是学生在教师指导下,学生应用已学过的知识,自己设计实验,或在教师的协助下通过实验来探究物理规律,从而获得新知识并加以应用。如何让学生进行实验探究,并让探究成为学生的习惯呢?
一、利用课本资源,巧设问题情境,激发学生的实验兴趣
比如高中物理必修1“走进物理课堂之前”,提到了不同物体下落的快慢情况,因为在我们的实际生活中从看到的现象是质量不同的物体往往下落的快慢情况并不一样,这样就很容易引起学生的好奇心,我们可以给他们布置一个研究课题,把学生分成不同的小组,去研究一下不同物体下落快慢情况是否有区别,并研究它们为什么会出现这样的差别,一个星期后组织一节课让学生交流他们的研究成果,学生无形中就成了学习的主动参与者,而这样的研究对后面自由落体运动的研究也很有好处。这样的一节课学生很活跃,也很积极,对物理学习也更有信心更有兴趣了。
二、利用生活实践,给学生更多的空间,让学生共同参与设计实验
学生对某些问题引起了兴趣后,就相当于明确了某些实验目的,教师只需要引导学生来策划、设计实验,选择器材。比如自由落体运动的学习后给学生设计一个问题,飞行员对反应时间的要求是多少,问问怎么知道自己大致的反应时间。可以让学生通过思考提出各种想法,说明理论依据并选择器材进行各种实验。并让他们去查阅有关资料,看看招飞过程中怎么测试学生的反应时间,飞行员们又怎么锻炼自己的反应能力,这样学生对自由落体规律知识的认识就更加深刻,同时又锻炼了自己的动手能力。
三、利用实验过程,做个用心的观察者,引导学生观察并记录
有的学生做实验是为了好玩,实验课很容易变成放鸭子。当然,如果学生充分利用实验“玩”出一些名堂来,我们应该加以鼓励。但如果不加以正确引导,相当一部分的学生只会这里碰碰,那里摸摸,做了实验也不知道要观察什么,记录什么,结果实验做完了也不知所以然。这时就要引导学生有目的观察、思考。不能完全束缚学生只是简单的重复课本和上课要求,没有自己的思想和观点,要大胆放心地让学生去猜测、验证,在具体实验中大胆操作、读数、记录。也不能老担心学生会把仪器弄坏,从而限制他们的一些操作过程,要适当放开手,只要操作规范以及正确使用仪器,允许他们的操作过程有别于课本,这样就激发了学生学习的积极主动性。
例如在高中物理必修1“探究力的平行四边形定则”这一实验中,课本是利用钩码来做这个实验的,但效果并不好,我们可以参照以前课本上的实验过程来设计学生实验,但在实验过程中有的学生按照参考实验步骤,用两根弹簧秤来拉作为两分力,有些同学偏偏不用两根来拉,故意只用一根而另一根用手或图钉来代替。也许有些教师一看到这种现象便会生气的说:“为什么不按课本要求来做?要求已将步骤写得清清楚楚了”甚至有些教师会斥责其捣乱。其实学生这样做正说明他有一定的创新能力,像这种现象应该鼓励。我们要做的是和他一起思考这样做后能不能实现我们的实验目的。即使实验失败了对他而言也是一个收获,可以鼓励他去思考失败的原因,这样的学习过程学生还会觉得无聊和无味吗?
四、利用实验过程,做个更主动的探究者,培养学生科学的研究方法和创造性思维
创造性思维的主动探究表现为三种形式: ( 1)发现一种现象后,立即想深入研究; ( 2)看到一种现象后,立即想到它的反面; ( 3)发现一种现象后,便联想到与之相关的事物,我们也可以有意识地去引导学生做一些思考,并把它形成于文字,写写小论文。比如不同物体的下落快慢情况,我们就可以引导学生思考什么样的情况下质量相差很大的不同物体下落情况一样呢?这就是由一种现象想到了它的反面。又如可以引导学生去探索为什么人碰到高压电会被电死而小鸟站在高压电线上却平安无事呢。
现代教育技术与物理课堂教学有效整合的关键在于提高现代教育技术在物理课堂教学中的有效运行,改变教学内容的呈现方式,学生的学习方式,教师的教学和学生的互动方式.本文从建构学习环境、培养创新思维、感悟科学方法和科学思想,化解学习难点的实践谈几点看法.
1利用现代教育技术
建构学习环境学习环境是指为学生提供一个完整和真实的问题背景,以此为支撑物启动教学,使学生产生学习的需要,同时支撑物的表征、视觉本质又促进了学习共同体中成员间的互动、交流,即合作学习.驱动学习者进行自主学习,从而达到主动建构知识意义的目的.现代教育技术提供了极丰富的信息资源,建构起进行自主探索和自主学习的环境,能有效地培养学生自主发现、自主探索、交流合作的学习能力,实现促进思维发展和培养创新精神的自主探究式学习.
1.1利用现代教育技术设置
疑问、激意建构主义认为:知识不是通过教师传授而得到的,而是在一定情况下,借助教师的引导和同学的交流,借助必要的学习资源,通过意义构建的方式获得.为此,教师要为学生尽可能的创设真实的问题情境,提供丰富的问题素材,即问题素材有序的与媒体整合,冲击学生的感官,激发学习的动机,展示物理现象,引发思考,“下一步应该是什么”,“为什么是这样”,“有什么样的道理”,促进学生探究新的知识.一堂成功的课,很关键的一点是能激发学生的学习兴趣和探究欲望,发挥学生的积极性和主动性.因此教师设计课堂教学时,重点应放在创造性地设置生动、富有挑战性、能激发学生学习兴趣的问题情境,调动学生学习思维的积极性,激发学生的科学探究意识.现代教育技术能帮助创建问题情境,激发学生科学探究意识,总之,技术让思想和教学变得完美.如高中物理《匀速圆周运动的实例分析》(人教版)教学,播放“过山车视频”、“水流星视频”,引出“为什么物体运动到最高点而不落下来”的问题情境,播放电影《生死时速》中的汽车转弯的片断,火车转弯的片断,引出“什么力提供向心力”的问题情境,展开教学,从而实现利用现代教育技术建构物理问题情境,最大化地调动学生积极性.
1.2利用现代教育技术
建构“自主探究,交流合作”的学习过程情境就是“回归自然”、“回归生活”,是教师引导作用的体现,是学生体验、探究的载体.教学情境应该贯穿教学过程的始终,教师通过创设符合教学内容要求的情境和提示新旧知识之间联系的线索,帮助学生建构当前所学知识的意义.为使学生的意义建构更为有效,教师应尽可能组织学生协作学习,展开讨论和交流,并对协作学习过程进行引导,使之朝有利于意义建构的方向发展.现代教育技术的高度交互性更好地促进教师与学生、学生与学生之间的信息交流和及时反馈,更好地发挥教师的引导作用,避免自主学习成为“放羊式”的放任自流,让学生在自主学习中培养自我管理和良好的学习策略、学习品质.
1.3利用现代教育技术
促进课堂教学迁移课堂是教学的主阵地,但由于时间和空间的限制,学生在课堂上进行知识的构建,能力的培养,思维的训练还远远不够,现代教育技术为课堂教学迁移提供了丰富的资源.如高中物理《动量定理》(人教版)的课堂教学迁移,让学生上网搜索视频“神州6号”返回舱的回收过程,分析“降落伞的作用”、“落地前反冲火箭的作用”,估算“返回舱与地面的作用力”等.学生自己动手收集信息、处理信息,培养学生的信息素养;了解降落伞的材料、返回舱的材料,跨越学科的界限,促进不同学科知识重组;了解飞船的运行轨迹,飞船的设计等知识,提高认知范围,促进深层次的认知体验.在学习过程中掌握学科内部以及不同学科知识之间的内在联系,能够多角度、多层面地对问题加以阐释,能根据事物及其发展的内在逻辑和规律,将知识重组、整合,形成一个有机整体,以期在知识的交融、各种思想方法相互碰撞的过程中,产生更为深刻的思想内涵,培养高层次的创新思维.
2利用现代教育技术创设情境
体验科学探究过程,感悟科学方法和思想在物理教学中利用现代教育技术再现物理学家科学探究的时代背景和探究过程,让学生了解物理与历史,物理与社会的关系,让学生“亲历”科学探究过程,感悟科学方法和科学思想,培养学生的科学探究能力和科学创新精神,实现“知识与能力”,“过程与方法”,“情感态度与价值观”三维课程目标.如高中物理《自由落体运动》(人教版)教学,以网页的形式展现伽利略研究自由落体运动的时代背景和落体定律的研究过程,提出“落体佯谬”,揭示了亚里士多德落体定律的谬误,通过观察思考,借助于简单性原则提出一种可能的、简单的运动———匀加速运动的定义,并假设自然界发生的自由落体运动是匀加速运动(用多媒体技术展现伽利略的思考过程);为使实验检验可能进行,伽利略运用数学手段和逻辑手段,从前述基础假设引出可检验的逻辑推论(物体做匀加速运动通过的距离与所用时间的平方成正比);接着运用真实的或理想的物理实验对推论进行检验(用几何画板模拟“缓冲下落”的斜面实验,不断改变斜面的倾斜角直到竖直,让学生体验实验过程),展示著名的比萨斜塔实验(用flash软件模拟实验过程).体验科学探究过程,领略前辈大师的科学思想、精神、作风和独特的研究方法,以便借鉴.
二利用现代教育技术揭示物理本质,化解学习难点
1运用现代教育技术
提高实验效度物理是一门以观察、实验为基础的自然学科,物理概念,物理规律建立在实验的直观感知上.但是,由于实验器材和环境的局限,有的现象可见度小,致使有的现象瞬间即逝,实验效果不佳,现代教育技术不仅有直观、形象、生动的特点,而且能实现大与小、远与近、快与慢、虚与实之间的转换.如多媒体实物投影技术在保证实验真实性的情况下,将微小的变化或因太小不便于观察的物体进行放大,增大可见度;运用摄像、剪辑等技术将实验加工,能呈现由于时间短难以观察或者无法观察(如碰撞)的现象,当地无法看到(如“神州6号”飞船绕地运行)的现象,难以成功(如光的衍射)的实验现象,极危险、大污染的(如核爆炸)实验现象,不失实验的真实性,揭示事物的本质和内在联系;利用现代教育技术的动态软件,建立形象化的实验模型帮助学生形成表象,建立概念,如用软件flash模拟a粒子的散射实验;利用《仿真物理实验室》开展探索性实验,《仿真物理实验室》提供了一个设备较为齐全的模拟实验平台,学生可以在虚拟的实验室中自己选取所需器材,开放性实验,培养学生的自主探究能力和创新能力.
2运用现代教育技术
1.演示实验法
物理是一门以实验为基础的学科,在实施概念教学时,演示实验法往往是一种行之有效的教学方法,一个生动的演示实验,可创设一种良好的物理环境,提供给学生鲜明具体的感性认识,再通过引导学生对现象特征的概括形成自己的概念。
如“弹力”概念的教学,用弹簧,钢片等演示,让学生体会到弹力的产生本质是物体发生了弹性形变。高中物理中有很多的概念教学,都可以通过演示实验的方法达到变抽象为形象,从而理解并掌握概念的目的。如“压强”“电场”“电阻”“磁场”等概念的教学。
2.有趣现象法
兴趣是最好的老师,实际生活,生产实践及现代高科技中一些有趣的物理现象会吸引学生的注意力,激发学生的学习兴趣,活跃学生的思维,提高学生的理解能力,有利于知识的掌握。
如对“超重”,“失重”概念的认识,先以电梯上升或下降的整个过程中感受到的现象,说明和分析什么是“超重”、“失重”现象;再以我国“神州五号”载人飞船发射上天、在太空飞行、返回地面三个过程为例,分析杨利伟感受到的“超重”、“失重”现象,达到加深理解“超重”、“失重”概念的目的。再如,“向心力”这一概念比较抽象,但学生们都有骑自行车转弯这一经历,通过帮助学生分析自行车转弯时的向心力来源,以及车身为什么向内倾斜,通过学生对“向心力”切身的体会来理解掌握这一概念。
3.以旧引新法
通过复习旧知识引入新知识,是实际教学中常用的一种教学方法。在概念教学中可通过复习已掌握的物理概念,并对此概念加以扩展,延伸,或使其内涵、外延发生变化从而得到新的概念。
如:要讲授“瞬时速度”可从复习“平均速度”入手。在某点附近取一小段位移,可求出这段位移内的平均速度,当位移足够小,或者说时间足够短时,所得的平均速度就是该点的瞬时速度。
4.图像电教法
有些高中物理概念,无法实验演示也无法从生活中体验。如分子的相互作用力与分子间距离的关系;布朗运动;电子绕原子核运动等。可以用图象、电教手段(如FLASH动画)展示给学生观看。物理图象通过培养学生的直觉,从而培养学生的高层次的形象思维能力,建立起物理概念的情景;电教手段能以生动、形象、鲜明的动画效果,模拟再现一些物理过程,学生通过观看、思考,就会自觉地在头脑中形成建立物理概念的情景。这种方法符合“从生动的直观,到抽象的思维”的基本认识规律,是现代教学中提高概念教学效果的一种重要手段。
5.典型例题法
有时我们也可以用定量计算的方式,通过对一些数据的处理并比较,分析,帮助学生形成清晰的概念。如:对“加速度”概念的形成,通过计算比较铅球运动员掷出的铅球在0.2秒内速度可由零增加到17m/s,迫击炮弹在炮筒中的速度在0.005秒内可以由零增加到250m/s的速度改变快慢,从而引入“加速度”概念。这种方式直接明了,针对性强,学生容易接受。
6.类比法
类似的概念可以提供给学生理解新概念的思维方式,降低思维的难度。通过比较也可以让学生找到类似概念的联系与区别。加深对类似概念的理解。通过类比,建立新概念。这是认知结构同化作用的体现。讲电场时,我们可以用已学过的重力场、引力场来进行类比教学;通过体会质量是物体惯性大小的量度,温度是大量分子平均平动动能的量度,功是能量转化的量度,引导学生从这三种量度的类比中去理解量度的意义。如果我们能对一些相近类似的概念进行异中求同找联系,同中求异抓类比,这样就能掌握这些概念之间的联系和区别,从而达到深化理解概念的目的。
7.设喻法
设喻是帮助学生降低对概念理解难度的一个重要手段,它可以使抽象变得具体。如把气体分子撞击容器壁形成恒定的气体压强,可比喻成象雨滴落在雨伞上,伞受到了恒力作用一样;用水流的高度差来形容电势高低等,都有效地降低了原概念的抽象程度。
8.设疑法
设疑的过程便是激发学生思维,引导学生探究,充分发挥学生主体作用的过程。这种方法设计得好,可引发学生热烈的讨论甚至激烈的争论,使课堂气氛活跃,既增强了学生主动学习的意识,又可通过学生自己明辨是非,准确把握了概念的内涵。如在实施“自由落体运动”概念教学时,教师不妨先提出“有人说,重的物体比轻的物体下落快,你认为对吗?”让学生展开讨论,教师在学生讨论的基础上,归纳得到自由落体运动的特点,从而给出自由落体运动一个完整准确的定义。
9.逻辑推理法
“电场”和“磁场”这两个重要概念就是通过逻辑推理的方法引入的。由力的概念可知:力是物体对物体的相互作用,通常物体间发生作用时,都是直接接触的,而电荷对电荷的作用、磁极间的相互作用,没有直接接触。那么电荷间、磁体间是怎样发生相互作用的呢?由逻辑推理可知,电荷周围和磁体周围的空间存在着一种特殊的物质――电场和磁场。这样引入电场和磁场的概念,便于学生理解。
再如原子结构的玻尔模型这个概念,就是从卢瑟福的核式结构模型不能解释原子光谱的连续性等需要用一种新的理论来解释,从而引入的。同样,光的电磁说不能解释光电效应现象,让我们顺着爱因斯坦的思想,准确地理解了什么是“光子”。
10.循序渐进法