夏季云

(高淳縣湖濱高級(jí)中學(xué) 江蘇 南京 211316)

教學(xué)中發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)萬(wàn)有引力內(nèi)容時(shí)極易犯錯(cuò)誤，有些錯(cuò)誤在教師看來(lái)是很可笑的.這一現(xiàn)象值得我們反思.

建構(gòu)主義認(rèn)為學(xué)生的學(xué)習(xí)是自我建構(gòu)的過(guò)程.學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中需要對(duì)信息的加工、轉(zhuǎn)化進(jìn)行自我調(diào)節(jié)，通過(guò)同化和順應(yīng)完成知識(shí)的建構(gòu)，而反思是自我建構(gòu)的高級(jí)階段.英國(guó)哲學(xué)家洛克認(rèn)為，反思是人心對(duì)自身活動(dòng)的注意和知覺(jué)，是知識(shí)的來(lái)源之一.德國(guó)哲學(xué)家黑格爾認(rèn)為反思是一個(gè)把握絕對(duì)精神發(fā)展的辯證概念，認(rèn)為反思是從聯(lián)系中把握事物內(nèi)部的對(duì)立統(tǒng)一本質(zhì)的概念.

為提高教學(xué)質(zhì)量,不妨來(lái)反思一下我們的“教”和“學(xué)”的行為.

1 現(xiàn)象一：固化的中心天體概念

【例1】經(jīng)長(zhǎng)期觀測(cè)人們?cè)谟钪嬷幸呀?jīng)發(fā)現(xiàn)了“雙星系統(tǒng)”.“雙星系統(tǒng)”由兩顆相距較近的恒星組成，每個(gè)恒星的線度遠(yuǎn)小于兩個(gè)星體之間的距離，而且雙星系統(tǒng)一般遠(yuǎn)離其他天體.如圖1所示，兩顆星球組成的雙星，在相互之間的萬(wàn)有引力作用下，各自做勻速圓周運(yùn)動(dòng).現(xiàn)測(cè)得兩顆恒星之間的距離為L(zhǎng)，質(zhì)量之比為ml∶m2=3∶2，則m1，m2做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度之比為多少?

學(xué)生剛接觸該問(wèn)題時(shí)，大腦中總在想哪顆是圓心？哪顆是中心天體呢？一時(shí)分不清頭緒，找不出解決問(wèn)題的思路來(lái)，不清楚它們的線速度、角速度有何關(guān)系,它們?cè)谌绾芜\(yùn)動(dòng),向心力有什么特點(diǎn).

反思：教學(xué)行為中，萬(wàn)有引力定律的得出是基于以太陽(yáng)為圓心的背景下總結(jié)出來(lái)；例題選用中幾乎都存在中心天體.

圖1

學(xué)習(xí)行為中，學(xué)生的大腦中形成了萬(wàn)有引力定律的使用存在中心天體，且中心天體的中心就是圓心的概念.

2 現(xiàn)象二：固化的數(shù)學(xué)比值

【例2】人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其軌道半徑為R，線速度為v，周期為T，要使衛(wèi)星周期變成2T，可能的辦法是

B.v不變，使軌道半徑變?yōu)?R

D.速度、軌道半徑都加倍

反思：在萬(wàn)有引力定律應(yīng)用的教學(xué)中，比較火星、地球與太陽(yáng)引力的倍數(shù)關(guān)系，往往給出的是它們的軌道半徑之比和質(zhì)量之比，類似的題目反復(fù)出現(xiàn).反復(fù)強(qiáng)化半徑變?yōu)閹妆叮ψ優(yōu)閹追种?

在學(xué)生的頭腦中形成了這樣的定勢(shì)，在使用萬(wàn)有引力定律時(shí)，只要運(yùn)用好比例運(yùn)算即可.殊不知天體運(yùn)動(dòng)隱含的約束條件，即向心力完全由萬(wàn)有引力提供，而萬(wàn)有引力與半徑有關(guān)，不能做到半徑不變而改變線速度.因此，本題所舉學(xué)生的思路和結(jié)果是不正確的.

3 現(xiàn)象三：固化的加速度

【例3】如圖2所示，發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí)，可認(rèn)為先將衛(wèi)星發(fā)射至距地面高度為hl的圓形近地軌道上，在衛(wèi)星經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)點(diǎn)火(噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)工作)實(shí)施變軌進(jìn)入橢圓軌道，橢圓軌道的近地點(diǎn)為A，遠(yuǎn)地點(diǎn)為B.在衛(wèi)星沿橢圓軌道經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)地點(diǎn)B(在同步軌道上)時(shí)再次點(diǎn)火變軌進(jìn)入同步軌道運(yùn)行.兩次點(diǎn)火過(guò)程都使衛(wèi)星沿切線方向加速，并且點(diǎn)火時(shí)間很短.已知地球自轉(zhuǎn)周期為T，地球的半徑為R，地球表面重力加速度為g，試比較：

(1)圓軌道上A點(diǎn)與橢圓軌道上A點(diǎn)加速度的關(guān)系;

(2)橢圓軌道上A點(diǎn)與橢圓軌道上B點(diǎn)加速度的關(guān)系.

圖2

反思：在萬(wàn)有引力定律應(yīng)用的教學(xué)中，比較多地反復(fù)使用了三個(gè)變換,即衛(wèi)星的繞行速度、角速度、周期與半徑的關(guān)系.

即軌道半徑越大，繞行周期越大.

反復(fù)強(qiáng)化天體運(yùn)動(dòng)的加速度直接指向了向心加速度的三個(gè)表達(dá)式.

萬(wàn)有引力定律在使用時(shí)，學(xué)生的頭腦中形成了只要涉及加速度，就想到了向心加速度的三個(gè)表達(dá)式，從而淡化了加速度由合外力決定的這一最直接、最原本的概念.事實(shí)上學(xué)生若回到加速度由合外力決定，得出正確的結(jié)論是很容易的.類似的現(xiàn)象還有，在此不一一列舉.

新課程要求學(xué)生重點(diǎn)學(xué)習(xí)物理學(xué)的核心概念，掌握物理學(xué)研究的基本技能，了解物理學(xué)的發(fā)展歷程、主要成就以及對(duì)社會(huì)發(fā)展的影響，關(guān)注物理學(xué)與其他學(xué)科的聯(lián)系以及物理學(xué)的應(yīng)用等；重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力、自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力以及解決問(wèn)題的能力；重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，參加科技活動(dòng)的熱情，實(shí)事求是、敢于創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神；環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的意識(shí)以及振興中華的責(zé)任感與使命感等.高中物理課程在實(shí)施上應(yīng)讓學(xué)生較獨(dú)立地進(jìn)行科學(xué)探究，培養(yǎng)學(xué)生的自主探究、自主學(xué)習(xí)和解決問(wèn)題的能力.反思性學(xué)習(xí)是自主學(xué)習(xí)的一種主要形式.