【摘要】該文結(jié)合物理新課程教學實踐，從重力的定義出發(fā)，就重力的作用點、大小、方向這三個要素的知識拓展作一探討，旨在高屋建瓴地指導教學，培養(yǎng)學生的科學探究意識。

【關(guān)鍵詞】初中物理；重力概念；三要素

現(xiàn)行蘇科版《科學》教材對重力作如下定義：由于地球的吸引而使物體受到的力。定義給出了重力的施力物體，也講明了重力的性質(zhì)，當屬引力的范疇。但沒有直接體現(xiàn)力的三要素，初中物理教師在教學中可對重力的“三要素”作適當?shù)奈锢硭季S拓展與概念理解的關(guān)鍵點撥，以使學生學習高中物理中的相關(guān)知識時有一個扎實的基礎(chǔ)。

一、重力的“三要素”之一：重力的作用點

從定義可知，構(gòu)成物體的所有物質(zhì)都應受到重力作用，物體的任何一個組成部分都受重力作用。而在畫重力示意圖的過程中，卻常用一個點代替整個物體，把物體各部分所受到的重力作用都歸于這一點上，這就是“重心”的概念，這其中體現(xiàn)了等效替代的思想，用一個點代替整個物體。教學過程中應提示學生注意以下三點：①區(qū)分重心與幾何中心。只有質(zhì)量分布均勻，形狀規(guī)則的物體這兩者才是重合的，否則是不可能重合的，也就是說，重心與幾何中心對同一物體來說是兩個不同的概念。②重心可以不在物體上，如“一個彎成90°的鐵棒”，重心的位置并不在鐵棒上。③當物理的形狀發(fā)生改變時，重心的位置會隨物體形狀的改變而發(fā)生改變，可以通過“兩次懸掛法”來尋找重心位置。只有當物體形狀對分析研究問題沒有影響時才可以用質(zhì)點來代替整個物體。

二、重力的“三要素”之二：重力的大小

對于重力的大小，教材給出了如下解釋：物體重力的大小等于質(zhì)量與g的乘積，即F=mg，其中g(shù)則定義為物體重量與質(zhì)量的比值，限于學生知識基礎(chǔ)，教材并沒有給出明確說明。而作為教師應做到高屋建瓴，引領(lǐng)學生從重力的定義出發(fā)來分析理解這一問題。

牛頓于17世紀80年代提出了萬有引力定律，f=G■據(jù)此可知地表各處所受萬有引力大小均應相同。而重力與萬有引力的差別在于：考慮了地球的自轉(zhuǎn)。重力是引力與物體轉(zhuǎn)動離心力的合力，當?shù)厍蜃赞D(zhuǎn)時，物體隨地球轉(zhuǎn)動時，受到一個離心力的作用，其大小可用公式fn=mω2r表示。離心力和物體所處緯度有關(guān)（見圖1）。借助平行四邊形法則可知，緯度越高，離心力越小，重力越大，即g 越大。另外還可從萬有引力定律看出：隨著高度的增加，因萬有引力的減小也會導致物體所受的重力的減小，即g的取值也和離地高度有關(guān)。

三、重力的“三要素”之三：重力的方向

對于重力的方向，日常教學中強調(diào)最多的是“豎直向下”，而非壓力中的垂直向下。從圖1中可以發(fā)現(xiàn)：對于正球體的地球，萬有引力方向是豎直向下，重力的方向絕非豎直向下，與引力方向有一夾角。只有當物體處于兩極點時，兩個方向才重合。牛頓在提出萬有引力定律的同時就已指明：由于繞軸自轉(zhuǎn)，地球不可能是正球體，而只能是一個兩極壓縮，赤道隆起，像桔子一樣的扁球體，如圖2所示，地球即為三軸橢球體，其中a＞b，a為赤道半徑，b為地心到極點距離。地球的半徑隨緯度的增加而變短，赤道的半徑最長，極半徑最短。這樣就很好解釋重力的方向問題：萬有引力方向指向地心，重力方向豎直向下（亦可理解為垂直于地面向下），兩者方向不重疊，有夾角。一般初中物理中不需要考慮地球的自轉(zhuǎn)效應，就直接把地球看成正球體，把重力與萬有引力等同，其方向直接指向地心，可直接表述為豎直向下。

這些知識雖然并不一定要直接對學生講授，但它對促進學生思維能力的發(fā)展，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和自主解決問題的能力很重要。教師必須做到心中有數(shù)，不可忽視。力的“三要素”是力的基本屬性，在講授力知識時應當強調(diào)力的三要素，不能因為對“三要素”的具體展開比較深，不能為初中學生所理解而忽略。力的三要素是力的內(nèi)在規(guī)律性的表現(xiàn)，如果不對重力的三要素作適當?shù)耐卣菇虒W，就容易造成重力定義的無內(nèi)涵的教條宣講，學生實際上對重力的概念一無所獲。所以，緊緊把握力的三要素，在適當?shù)臅r機，用適當?shù)姆绞竭M行知識的拓展很有必要。筆者認為，教師可以抓住以下幾種機會進行補充：一是設(shè)計一些課堂師生互動的情景，如有學生提出相關(guān)問題時，教師應敏銳地發(fā)現(xiàn)學生新生成的問題，引導學生展開討論，即使化費一點課時，也是很值得的。二是教師直接提出問題，組織學生開展探究性學習，運用多媒體課件演示重力的三要素，啟發(fā)學生思考。三是作為物理學科課外活動的研究性課題提出，組織一些學有余力的學生通過實驗，驗證重力的三要素。只有這樣，才能把物理新課程理念落到實處，才能真正激發(fā)學生學習物理知識的興趣，實現(xiàn)知識、能力和情感的三維教學目標，才能在教學拓展、教學探究的過程中實現(xiàn)師生共同成長。

【參考文獻】

[1]教育部.全日制義務教育物理課程標準(實驗稿)[S].北京:北京師范大學出版社.2001

（作者單位：蘇州大學物理科學與技術(shù)學院；

江蘇省蘇州市振華中學校）