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物理課堂教學(xué)嘗試論文
[摘要]：尚未實(shí)行《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》之時(shí)，以高一“力的合成”課為例，探討如何將探究思想引入高中物理課堂教學(xué)中。
[關(guān)鍵詞]：普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)、探究性學(xué)習(xí)、互成角、度二力的合成、平行四邊形法則、創(chuàng)造能力
教育部頒布的《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn))》(以下簡(jiǎn)稱《高中新課程標(biāo)準(zhǔn)》)，對(duì)課程目標(biāo)提出：知識(shí)與技能、過(guò)程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀的三維要求�！陡咧行抡n程標(biāo)準(zhǔn)》在課程實(shí)施上提出“應(yīng)促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，讓學(xué)生積極參與、樂(lè)于探究、
勇于實(shí)驗(yàn)、勤于思考�！囵B(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力，使其逐步形成科學(xué)態(tài)度與科學(xué)精神。”希望用這種方法來(lái)培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的人才，落實(shí)素質(zhì)教育。
我校尚未實(shí)行《高中新課程標(biāo)準(zhǔn)》及其教材，但在教學(xué)中，引人探究思想來(lái)優(yōu)化課堂教學(xué)。我們不僅重視知識(shí)和技能的傳授，同時(shí)創(chuàng)造條件進(jìn)行探究性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生“經(jīng)歷科學(xué)探究過(guò)程，認(rèn)識(shí)科學(xué)探究的意義，嘗試應(yīng)用科學(xué)探究的方法研究物理問(wèn)題，驗(yàn)證物理規(guī)律�！睆闹袑W(xué)會(huì)獲取知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能的方法，體驗(yàn)到探求知識(shí)的樂(lè)趣，同時(shí)培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。
現(xiàn)以高一“力的合成”這堂課作一些嘗試，談?wù)劰P者的作法和看法，和同行商榷。
高一“力的合成”傳統(tǒng)的教法以及人教版教材的安排：由教師從演示實(shí)驗(yàn)總結(jié)出力的合成法則，再由學(xué)生做驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。需要兩節(jié)課才能完成這部分教學(xué)內(nèi)容。
我們將這堂課作了改動(dòng)：突出合力和分力的“等效代替”關(guān)系→用“等效代替”思想師生共同設(shè)計(jì)測(cè)定互成角度兩個(gè)力合力的方法→再由學(xué)生測(cè)定互成角度兩力的合力→師生討論總結(jié)出力的合成法則。這樣，用一節(jié)課就能完成這部分的主要教學(xué)內(nèi)容。具體做法如下。
1、創(chuàng)設(shè)物理情景，為新課和探究實(shí)驗(yàn)鋪墊
一堂優(yōu)化的課，教師應(yīng)該精心研究引人新課的教學(xué)，讓學(xué)生興趣盎然地開(kāi)始學(xué)習(xí)。
好的引人新課教學(xué)應(yīng)為學(xué)生創(chuàng)設(shè)物理情景，為新課和探究實(shí)驗(yàn)做好鋪墊，使教師能順利和諧地開(kāi)始教學(xué)。本課一開(kāi)始按順序向?qū)W生展示圖l(a)、(b)、(c)三幅圖(*圖1(a)、(b)、(C)中五幅取自現(xiàn)行人教版初中物理第一冊(cè),2001年5月版)，讓學(xué)生敘述三幅圖各自的含意。
在學(xué)生敘述過(guò)程中，教師插話點(diǎn)明圖(a)中兩個(gè)桶表示同一個(gè)桶，圖(b)中兩個(gè)木箱表示同一個(gè)木箱，圖(C)中兩個(gè)夯表示同一個(gè)夯塊。此中隱含著作用效果相同的啟示。
師：從物理學(xué)角度看，這三幅圖有什么共同點(diǎn)?
生：每幅圖左側(cè)都是兩個(gè)力作用在同一物體上，右側(cè)是一個(gè)力作用在該物體上，二者的作用效果相等。
師：生活中、生產(chǎn)活動(dòng)中，這種情況很多，學(xué)物理應(yīng)重視這種情況。我們把它寫(xiě)下。
【板書(shū)l】如果一個(gè)力對(duì)物體作用產(chǎn)生的效果跟兩個(gè)力(或幾個(gè)力)共同作用產(chǎn)生的效果相同時(shí)，我們就可以用這個(gè)力來(lái)代替那兩個(gè)力(或幾個(gè)力)。
教師指著板書(shū)l再讀一遍，并說(shuō)在初中我們也是遇到這種情況，我們把……(引導(dǎo)學(xué)生回答)
教師根據(jù)學(xué)生的回答，在板書(shū)l之后寫(xiě)上：
【板書(shū)2】這個(gè)力就叫做那兩個(gè)力的合力，那兩個(gè)力就叫做這個(gè)力的分力。
教師在板書(shū)l之上，邊說(shuō)邊添上。
【板書(shū)3】合力與分力
2、突出合力和分力關(guān)系的實(shí)質(zhì)----等效代替
師：大家一起找一找，在合力和分力的定義中，關(guān)鍵詞是哪幾個(gè)?
生：作用效果相同，可以相互代替。
教師在板書(shū)1和2之下的正中寫(xiě)上：
【板書(shū)4】等效代替
師：在物理學(xué)中，只有等效才能代替(在板書(shū)4的等效和代替之間，添上)；要代替必須等效(在上述之下添上，使板書(shū)4成為等效代替)。
師：求兩個(gè)力的合力，叫做二力的合成；求幾個(gè)力的合力，叫做力的合成。
【板書(shū)5】力的合成
3、以“等效代替”思想為指導(dǎo)，師生共同設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)
師：在初中，我們?cè)脤?shí)驗(yàn)討論同一直線上二力的合成，并得到相應(yīng)的結(jié)論。
今天我們要用實(shí)驗(yàn)來(lái)討論互成角度二力的合成規(guī)律。具體方法：先從實(shí)驗(yàn)求出互成角度兩個(gè)力的合力，然后從實(shí)驗(yàn)結(jié)果再來(lái)討論互成角度兩個(gè)分力和它們合力有什么關(guān)系，從中找到它們的規(guī)律。
師：已知互成角度的兩個(gè)力，如何找它們的合力呢?請(qǐng)同學(xué)和我一起想辦法來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)求合力的實(shí)驗(yàn)。(讓同學(xué)討論幾分鐘)
教師在黑板上用兩組“三根橡皮筋串聯(lián)”之后再并聯(lián)作為受力物體，再用兩根細(xì)繩和兩個(gè)5N的彈簧測(cè)力計(jì)仿照人教版(2003年6月)高一物理教材“學(xué)生實(shí)驗(yàn)二：驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)方法。但教師不能把實(shí)驗(yàn)方法告訴學(xué)生，關(guān)鍵是由教師引導(dǎo)，由學(xué)生自己得出實(shí)驗(yàn)方法。
具體方法如下：
師：合力和分力關(guān)系的實(shí)質(zhì)是“等效代替”，如何利用“等效代替”的關(guān)系來(lái)求互成角度兩個(gè)力的合力呢?
(教師在黑板上，用兩個(gè)5N彈簧測(cè)力計(jì)通過(guò)兩細(xì)繩，并讓兩細(xì)繩成較大角度拉并聯(lián)橡皮筋)
師：橡皮筋受互成角度兩個(gè)力的作用而伸長(zhǎng)。這兩個(gè)力或幾個(gè)力作用在同一點(diǎn)上，這樣的力就叫做共點(diǎn)力。如何知道互成角度兩個(gè)力的大小和方向呢?
生：兩個(gè)力的大小由兩個(gè)測(cè)力計(jì)讀出來(lái)。兩個(gè)力的方向沿兩細(xì)繩的方向，畫(huà)出細(xì)繩的方向就是兩力的方向。
師：(保持兩力拉橡皮筋的位置不變)找合力必須保證合力的作用效果和兩分力共同作用效果相同。因此，我們非常關(guān)心這兩個(gè)互成角度力的作用效果如何。
在實(shí)驗(yàn)中，如何知道這兩個(gè)力的作用效果呢?
生：在橡皮筋伸長(zhǎng)的端點(diǎn)做個(gè)記號(hào)。
(請(qǐng)一位同學(xué)到黑板上演示)
師：如何根據(jù)“等效代替”來(lái)找合力呢?
(教師用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)通過(guò)細(xì)線拉橡皮筋，故意讓橡皮筋的端點(diǎn)一次在所做“記號(hào)”的上方，另一次在“記號(hào)”的下方)
師：這個(gè)力的作用效果和兩個(gè)分力作用效果相同嗎?
生：不相同。
師：如何才能保證兩次的作用效果相同?
生：把橡皮筋的端點(diǎn)拉到剛才所做“記號(hào)”處。
(教師在黑板用彈簧測(cè)力計(jì)演示，并保持測(cè)力計(jì)不動(dòng))
師：現(xiàn)在作用效果相同了。如何知道這個(gè)力，也就是合力的大小和方向呢?
生：由彈簧測(cè)力計(jì)讀出力的大小，畫(huà)出細(xì)繩的方向就是這個(gè)力的方向。
師：這樣我們就求出互成角度兩個(gè)力的合力了。
今天我們不僅要求出合力，而且要找到兩個(gè)分力和合力有什么關(guān)系，即它們之間的規(guī)律。
怎樣找這個(gè)規(guī)律呢?我們規(guī)定：從同一個(gè)作用點(diǎn)出發(fā)，按同一個(gè)標(biāo)度畫(huà)出兩個(gè)分力和合力的大小和方向，然后從圖上找出它們之間有什么關(guān)系。
請(qǐng)注意，今天是研究互成角度兩個(gè)力和合力的關(guān)系，所以實(shí)驗(yàn)時(shí)，兩個(gè)力之間的角度應(yīng)該大些，效果才明顯，最好角度大于90°，學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程從略。
4、重視“交流－評(píng)估－總結(jié)”過(guò)程
師：合力求出來(lái)了，力的圖示也畫(huà)好了。我們找一找它們有什么關(guān)系。
生：合力好像是兩個(gè)分力的角平分線。
師：你只說(shuō)合力和分力方向的關(guān)系，這種關(guān)系正確嗎?它們的大小有什么關(guān)系呢?
生：為什么兩個(gè)分力之和不等于合力呢?
師：互成角度兩力的大小之和不等于它們的合力的大小!互成角度兩個(gè)分力和合力有什么關(guān)系?
生：……
師：同學(xué)們可以把合力的端點(diǎn)跟兩個(gè)分力的端點(diǎn)用虛線連接起來(lái)，看看我們所作的力的圖示像什么圖形?
生：像棱形。
生：像正方形。
生：像平行四邊形。
生：是普通四邊形。
師：平行四邊形包含正方形和棱形。從你們實(shí)驗(yàn)的圖示看，同意合力和分力的關(guān)系組成一個(gè)平行四邊形的同學(xué)，請(qǐng)舉手。(大約有1/3的同學(xué)舉手)
師：我們暫時(shí)認(rèn)定互成角度兩個(gè)分力的大小和方向與合力的大小和方向組成一個(gè)平行四邊形，再做一次實(shí)驗(yàn)看看這個(gè)結(jié)論是否正確。
學(xué)生再次實(shí)驗(yàn)過(guò)程略。
師：再次實(shí)驗(yàn)，看看兩個(gè)分力和合力的圖示像什么圖形。
眾生：像平行四邊形。
師：今天我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)找到了互成角度兩個(gè)力和它們合力的關(guān)系。
【板書(shū)6】力的平行四邊形定則
如果用表示兩個(gè)力的線段作為鄰邊畫(huà)平行四邊形，那么合力的大小和方向就可以用這鄰邊間的對(duì)角線表示出來(lái)。這種方法叫做力的平行四邊形法則后面的教學(xué)過(guò)程從略。
5、幾點(diǎn)說(shuō)明
(1)在合力與分力的定義中，我們自己加了“我們就可以用這個(gè)力來(lái)代替那兩個(gè)力”這幾個(gè)字。這是為了突出合力和分力的“等效代替”關(guān)系，我們也是以“等效代替”關(guān)系為基礎(chǔ)，師生共同設(shè)計(jì)測(cè)定合力的實(shí)驗(yàn)。這樣才能讓學(xué)生逐步理解合力與分力的關(guān)系是“等效代替”關(guān)系。
(2)為了在45分鐘內(nèi)，完成上述的探究任務(wù)，因此在本課探究活動(dòng)中，學(xué)生大膽猜想結(jié)論和自己設(shè)計(jì)驗(yàn)證猜想的實(shí)驗(yàn)這兩個(gè)過(guò)程，改由教師引導(dǎo)、師生共同設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)所代替。可見(jiàn)，本課不算嚴(yán)格意義上的探究性教學(xué)，只能算作將探究思想引入高中課堂教學(xué)的一種嘗試。
(3)2004年9月16日在本校進(jìn)行了一堂本文介紹的研究課，校外有20多位物理教師參加。在課后的評(píng)議會(huì)上，大家對(duì)本課給予肯定，認(rèn)為這樣的課有新意，符合新課改精神。課后學(xué)生反映，愿意上這樣的課，希望多上這樣的課。
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