朝 斌

(三峽初級中學(xué) 湖北 宜昌 443134)

1 案例背景

1.1 彈力在初高中教學(xué)中的地位

初中“彈力、彈簧測力計”是學(xué)生在學(xué)習(xí)了有關(guān)力的作用效果、力的示意圖等力學(xué)基礎(chǔ)知識后，對與日常生活息息相關(guān)的彈力進(jìn)行的研究;是高中進(jìn)一步學(xué)習(xí)彈力的基礎(chǔ).彈簧測力計是研究重力、摩擦力、浮力、機械效率等的重要測量儀器.彈力是高中力學(xué)的基礎(chǔ)內(nèi)容和重要內(nèi)容，是研究靜力學(xué)和動力學(xué)所必須的預(yù)備知識，也是高一學(xué)生在學(xué)習(xí)力學(xué)過程中的一個難點.

1.2 從初高中教材對比找“臺階”

“彈力、彈簧測力計”是人教版九年級《物理》第十三章的第一節(jié).初中教材中，先通過學(xué)生對日常生活經(jīng)驗的感性認(rèn)識，介紹彈性、塑性、彈性限度，再通過壓尺子、拉彈簧，感受到這些物體對手有力的作用，從而提出這種力叫做彈力.但究竟什么是彈力？彈力是如何產(chǎn)生的？彈力的大小、方向和作用點又是怎樣的？為什么用彈簧測力計可以測量力的大小？這些學(xué)生并不清楚.通過初中的學(xué)習(xí)，學(xué)生對彈力概念的理解依然停留在表象認(rèn)知水平.相應(yīng)的高中內(nèi)容是人教版新課標(biāo)教材《必修1》第三章的第二節(jié)“彈力”.高中教材中，通過實例指出彈力是由電磁力引起的，屬于接觸力之后，立即給出較抽象的形變、彈性形變、彈力、彈性限度等概念，再簡要介紹壓力、支持力、拉力都是彈力，最后通過圖像分析直接得到胡克定律.

可以看出，要讓學(xué)生從初中彈力過渡到高中彈力的學(xué)習(xí)，無論是知識上，還是能力上，都要跨越較高的“臺階”.

1.3 從初高中課標(biāo)要求找“銜接”

初中課標(biāo)對本節(jié)課的要求是“通過常見的事例或?qū)嶒?，了解彈力，會測量力的大小”.高中課標(biāo)的要求是“知道常見的形變，通過實驗了解物體的彈性，知道胡克定律”.可以看出，初中的教學(xué)是以觀察實驗為基礎(chǔ)，使學(xué)生初步了解彈力的知識以及實際應(yīng)用.高中的教學(xué)是采用觀察實驗、抽象思維和數(shù)學(xué)方法相結(jié)合，來揭示彈力的本質(zhì).本節(jié)課的初高中課標(biāo)是連續(xù)、銜接的，對學(xué)生綜合能力的要求是循序漸進(jìn)的.因此，彈力內(nèi)容在初高中教學(xué)中有很大的兼容空間.

本案例針對初中階段彈力的教學(xué)如何與高中銜接進(jìn)行描述，給讀者一些啟示，起到舉一反三的作用.

2 案例描述

2.1 銜接點一：彈力概念的教學(xué)

2.1.1 認(rèn)識彈性、塑性、彈性限度

在課桌上擺放彈簧、直尺、海綿、橡皮泥、細(xì)鐵絲等物品，讓學(xué)生捏一捏、拉一拉、壓一壓，要求學(xué)生觀察這些物體所發(fā)生的形變有何不同.

學(xué)生描述：彈簧、直尺、海綿等物體受到力的作用，發(fā)生形變，撤去力的作用，形變能自動恢復(fù).橡皮泥、細(xì)鐵絲等物體受到力的作用發(fā)生形變后，不能自動恢復(fù)原狀.通過親自實驗，進(jìn)一步讓學(xué)生拉彈簧，用力將彈簧拉直，則不能恢復(fù)原狀.了解了彈性形變和塑性形變.

2.1.2 探究明顯形變

讓學(xué)生將塑料尺的一端露出桌子邊緣，在露出端上放一個吹鼓的小氣球，將尺子另一端壓緊，此時用力向下壓氣球，觀察塑料尺的形變.松開手，氣球被彈起.引導(dǎo)學(xué)生分析氣球的受力，并找到氣球跳起的原因.施力物體是塑料尺，受力物體是氣球，發(fā)生彈性形變彎曲的塑料尺產(chǎn)生了彈力；松手，彈力使氣球跳起.進(jìn)而引出彈力的概念：彈力是物體由于發(fā)生彈性形變而產(chǎn)生的力.這種彈力實質(zhì)是塑料尺對氣球向上的支持力.

再次用氣球壓塑料尺，觀察塑料尺和氣球的形變并引導(dǎo)學(xué)生分析塑料尺產(chǎn)生形變的原因.由于物體間力的作用是相互的，發(fā)生彈性形變的氣球也對塑料尺產(chǎn)生彈力，使塑料尺發(fā)生了形變.這種彈力實質(zhì)是氣球?qū)λ芰铣呦蛳碌膲毫?

讓學(xué)生將彈簧的一端固定在桌面，向上拉彈簧的另一端，觀察彈簧的伸長.教師提問：既然彈簧伸長了，那么發(fā)生彈性形變的彈簧是否也產(chǎn)生了彈力？接著引導(dǎo)學(xué)生分析人手受到的彈力.經(jīng)分析，這時彈簧產(chǎn)生的彈力實質(zhì)是彈簧對手向下的拉力.

播放蹦床比賽視頻，讓學(xué)生找出運動中的彈力.再讓學(xué)生列舉日常生活中物體受到彈力的例子，并畫出彈力的示意圖.

2.1.3 探究微小形變

教師提問：玻璃瓶能產(chǎn)生彈性形變嗎？讓學(xué)生進(jìn)行猜想，并說出猜想的依據(jù).

實驗器材：細(xì)玻璃管，水，玻璃瓶.讓學(xué)生進(jìn)行實驗探究.

實驗表明：手捏玻璃瓶時，玻璃瓶產(chǎn)生了微小的彈性形變，對手施加了垂直于手指面的彈力，即壓力的作用.

再讓學(xué)生用手按桌面，猜想桌面的形變.然后利用激光筆、平面鏡等器材進(jìn)行演示.

實驗表明：當(dāng)桌面上放有物體時，桌面會發(fā)生微小的彈性形變，產(chǎn)生垂直于物體表面的彈力，即支持力的作用.

最后引導(dǎo)學(xué)生歸納：相互接觸的物體產(chǎn)生的支持力、壓力、拉力本質(zhì)上都是彈力，支持力和壓力的方向都垂直于物體的接觸面，彈簧或繩的拉力方向是沿著彈簧或繩的收縮方向.

2.1.4 關(guān)于彈力概念教學(xué)的設(shè)計意圖

由于在初中教材中，彈力的概念是一種表象描述，沒有重點分析它的三要素，那么學(xué)生就不能按課標(biāo)要求用示意圖分析彈力，學(xué)生對彈力的認(rèn)識就是模糊的.因此應(yīng)該在初中課標(biāo)的框架內(nèi)，突破教材的束縛，對教材進(jìn)行重組和深加工，讓學(xué)生理解彈力的大小、方向、作用點.我們通過研究塑料尺、小氣球、彈簧的明顯形變，讓學(xué)生理解常見的支持力、壓力、拉力都是彈力.通過讓學(xué)生畫日常生活中的彈力示意圖，既可以檢驗學(xué)生對物理概念和規(guī)律的掌握情況，又體現(xiàn)了物理課程的基本理念.讓學(xué)生從生活走向物理，從物理走向社會.通過從可觀察的明顯形變過渡到不宜觀察的微小形變，培養(yǎng)學(xué)生的知識遷移能力，符合學(xué)生螺旋式上升的認(rèn)知能力需要.在探究中將微小形變放大，滲透了轉(zhuǎn)換法，讓學(xué)生了解常用的科學(xué)方法在物理研究中的作用.通過歸納彈力產(chǎn)生的原因和方向，使學(xué)生從形象思維上升到理性思維，為學(xué)生將來學(xué)習(xí)高中物理的彈力概念作好知識鋪墊.

2.2 銜接點二：彈簧測力計的教學(xué)

2.2.1 探究彈簧彈力大小跟伸長長度的關(guān)系

(1)探究彈簧彈力大小跟伸長長度的定性關(guān)系

讓學(xué)生用不同的力拉彈簧，感受彈簧對手的拉力大小.討論后得到定性結(jié)論：彈簧受到的拉力越大，它的伸長就越長，產(chǎn)生的彈力就越大.

(2)探究彈簧彈力大小跟伸長長度的定量關(guān)系

探究課題：如何探究彈簧產(chǎn)生彈力的大小跟伸長長度的定量關(guān)系？

實驗器材：不同規(guī)格的彈簧，曲別針，白紙條，鐵釘，長木板，刻度尺，0.5N鉤碼若干個.

讓學(xué)生討論實驗方案(包括制訂實驗步驟、設(shè)計記錄數(shù)據(jù)的表格，如何在白紙板上畫刻度等).進(jìn)行充分的交流后，分小組進(jìn)行實驗.

實驗結(jié)束后，讓學(xué)生根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上繪制出規(guī)格不同F(xiàn)-x圖像，并總結(jié)出定量結(jié)論：彈簧發(fā)生彈性形變時，彈力的大小跟彈簧伸長的長度成正比.

2.2.2 彈簧測力計的使用

教師提問：既然彈簧發(fā)生彈性形變時，彈力的大小跟彈簧伸長的長度成正比，那么利用這個道理能為我們做些什么呢？

經(jīng)討論，學(xué)生發(fā)現(xiàn)可以利用這個原理測量力，制造測力計.

接著引導(dǎo)學(xué)生分析：由于白紙板上的零刻度，以及逐漸加掛鉤碼時對應(yīng)力的大小已經(jīng)標(biāo)出，那么這套裝置就是一個簡易的彈簧測力計.然后讓學(xué)生用這個自制的彈簧測力計測量頭發(fā)能夠產(chǎn)生的最大彈力.

讓學(xué)生觀察實驗用的彈簧測力計，使用彈簧測力計注意事項，例如指針是否對零、量程、分度值大小、彈簧是否被殼子卡住等.

最后展示日常生活中各種常見的測力計，留下用測力計測物體質(zhì)量的問題，讓學(xué)生帶著這個問題學(xué)習(xí)下一節(jié)課“重力”.

2.2.3 關(guān)于彈簧測力計教學(xué)的設(shè)計意圖

在初中教材中，通過觀察彈簧的伸長，引出了彈簧的伸長長度與所受拉力大小的定性關(guān)系.通過閱讀“彈簧測力計的使用”，嘗試測量拉力.高中教材是通過看圖像，分析彈力與彈簧伸長長度的定量關(guān)系，引出胡克定律.在高中教材中只有理論上的分析，而沒有探究規(guī)律的過程，高中教學(xué)也不允許有較充分的時間讓學(xué)生進(jìn)行規(guī)律探究.由于在初中教學(xué)中，學(xué)生對定量研究的方法已經(jīng)有了初步積累，并且經(jīng)歷了許多應(yīng)用控制變量法進(jìn)行實驗研究的過程，因此提出“探究彈簧彈力的大小跟伸長長度的定量關(guān)系”的課題，讓他們擬定實驗方案、設(shè)計記錄數(shù)據(jù)的表格、繪制F-x圖像，利用表格數(shù)據(jù)分析或圖像分析兩種方法正確得出結(jié)論.使學(xué)生從定性認(rèn)識上升為定量分析，有利于學(xué)生上了高中后較輕松地學(xué)習(xí)胡克定律，也為學(xué)生以后利用大量的圖像研究物理規(guī)律積累一定的經(jīng)驗.利用研究總結(jié)的定量關(guān)系，自制彈簧測力計測量彈力，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)造能力.

3 教學(xué)反思

初中教學(xué)中進(jìn)行與高中銜接，既不是增加教學(xué)難度，無限制地拓寬知識范圍，也不是讓學(xué)生在初中階段提前學(xué)習(xí)高中內(nèi)容，而是在課標(biāo)要求下，整合教材資源，有意識地進(jìn)行初高中的知識點、學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)習(xí)慣、物理思想、思維方式等方面的銜接，培養(yǎng)學(xué)生在知識、結(jié)論、規(guī)律形成過程中的思維品質(zhì)，引領(lǐng)學(xué)生在探究中學(xué)會學(xué)習(xí).這樣不僅可以讓學(xué)生從題海戰(zhàn)術(shù)中解脫出來，更有利于促成學(xué)生實驗與實踐、應(yīng)用與創(chuàng)新綜合能力的提升，為學(xué)生的終身學(xué)習(xí)奠定堅實的基礎(chǔ).