梁勇

(四川省仁壽第一中學(xué)校北校區(qū) 四川 眉山 620500)

本學(xué)期，筆者上了教育科學(xué)出版社出版的《高中物理·必修2》“勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力和向心加速度”一節(jié)，感觸頗多．現(xiàn)就這節(jié)課的成功與不足之處總結(jié)反思于下，以期在今后的教學(xué)中能更加得心應(yīng)手地處理好這一節(jié)的教學(xué)內(nèi)容．

1 本節(jié)課的成功之處

1.1 教材分析恰當(dāng)合理

這節(jié)課是在學(xué)生學(xué)習(xí)了“圓周運(yùn)動(dòng)”一節(jié)后，知道了描述圓周運(yùn)動(dòng)的物理量的基礎(chǔ)之上進(jìn)行的教學(xué)．本節(jié)課從動(dòng)力學(xué)和實(shí)驗(yàn)探究的角度來(lái)研究勻速圓周運(yùn)動(dòng)的受力情況，從而使學(xué)生逐步建立起向心力的概念，體會(huì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)的根本原因，明確物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力大小決定因素，掌握向心力及向心加速度的大小計(jì)算公式和相關(guān)導(dǎo)出公式的簡(jiǎn)單應(yīng)用．學(xué)好本節(jié)知識(shí)將對(duì)學(xué)習(xí)后續(xù)相關(guān)內(nèi)容起著決定性的作用．

1.2 改變單純傳授知識(shí)的傾向強(qiáng)調(diào)三維課程目標(biāo)的和諧統(tǒng)一

在教學(xué)中，課程目標(biāo)的三個(gè)維度并不是相互孤立的，而應(yīng)同時(shí)融會(huì)于教學(xué)過(guò)程之中．在設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程時(shí)，需要從三個(gè)維度來(lái)構(gòu)思教學(xué)內(nèi)容和安排教學(xué)活動(dòng)．教師應(yīng)幫助學(xué)生，使他們?cè)讵?dú)立獲取物理知識(shí)、探究物理規(guī)律、解決物理問(wèn)題等方面獲得具體的成果；讓學(xué)生得到成功的體驗(yàn)，享受成功的愉悅，激發(fā)學(xué)習(xí)的熱情和責(zé)任感．

因此，本節(jié)內(nèi)容的三維目標(biāo)設(shè)置如下.

“知識(shí)與技能”方面：通過(guò)對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例的分析，歸納總結(jié)物體做圓周運(yùn)動(dòng)的條件，理解向心力的概念；歸納影響向心力大小的相關(guān)因素，理解向心力公式的確切含義；知道向心加速度的概念，并能用公式計(jì)算向心加速度的大?。?/p>

“過(guò)程與方法”方面：通過(guò)學(xué)生活動(dòng)“感受向心力”的體驗(yàn)式研究，以及對(duì)物理現(xiàn)象的觀察、體驗(yàn)、分析和歸納，體會(huì)物體做圓周運(yùn)動(dòng)的條件以及向心力的大小與哪些因素有關(guān)；通過(guò)對(duì)向心力大小決定因素的研究，提高學(xué)生的科學(xué)探究能力，體會(huì)物理研究的重要方法——控制變量法；通過(guò)圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析，增強(qiáng)學(xué)生將物理知識(shí)應(yīng)用于生活和生產(chǎn)的意識(shí).

“情感態(tài)度與價(jià)值觀”方面：通過(guò)親身的探究活動(dòng)，使學(xué)生獲得成功的樂(lè)趣，培養(yǎng)學(xué)生參與物理活動(dòng)的興趣；培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)的求知欲，樂(lè)于參與觀察，敢于實(shí)驗(yàn)，體會(huì)實(shí)驗(yàn)在探索物理規(guī)律中的作用和方法；培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、尊重客觀規(guī)律的科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致、耐心的態(tài)度．

1.3 教學(xué)重點(diǎn)得以突出教學(xué)難點(diǎn)得以突破

向心力概念的建立是本節(jié)的重點(diǎn)內(nèi)容之一．為此，筆者通過(guò)對(duì)月球繞地球運(yùn)動(dòng)、旋轉(zhuǎn)秋千、繩拉小球在光滑的水平桌面上勻速轉(zhuǎn)動(dòng)、光滑玻璃球沿碗(透明)的內(nèi)壁在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)、水平轉(zhuǎn)臺(tái)上的物體隨轉(zhuǎn)臺(tái)一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)等實(shí)例的分析，總結(jié)歸納出向心力是做圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到的指向圓心方向上的合力．

探究影響向心力大小的因素、推導(dǎo)向心力的計(jì)算公式是本節(jié)的又一個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容．

首先，讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)感受：物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力的大小與物體的質(zhì)量、角速度大小和運(yùn)動(dòng)半徑有關(guān)．引導(dǎo)學(xué)生的思考： 怎樣研究一個(gè)物理量和諸多物理量的關(guān)系？啟發(fā)學(xué)生運(yùn)用控制變量法．

其次，讓學(xué)生利用向心力演示儀通過(guò)分組實(shí)驗(yàn)探究向心力與物體的質(zhì)量m，運(yùn)動(dòng)的半徑R和角速度ω的關(guān)系， 并得出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果.

(1)探究向心力與質(zhì)量之間的關(guān)系[圖1]

圖1

用質(zhì)量比為2∶1的鋼球和鋁球，使他們運(yùn)動(dòng)的半徑R和角速度ω均相同，觀察露出的紅白相間方格數(shù)比值為2∶1，即兩球所受向心力的比值為2∶1，因此F與m成正比.

(2)探究向心力與角速度之間的關(guān)系[圖2]

圖2

用質(zhì)量相同的兩個(gè)鋼球，使他們運(yùn)動(dòng)的半徑R相同，角速度ω的比值為1∶2，觀察露出的紅白相間方格數(shù)比值為1∶4 ，即兩球所受向心力的比值為1∶4，因此F與ω2成正比.

(3)探究向心力與半徑之間的關(guān)系[圖3]

圖3

用質(zhì)量相同的兩個(gè)鋼球，使他們運(yùn)動(dòng)的角速度ω相同，運(yùn)動(dòng)半徑R的比值為2∶1，觀察露出的紅白相間方格數(shù)比值為2∶1 ，即兩球所受向心力的比值為2∶1，因此F與R成正比.

最后，在學(xué)生思考、研究討論的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論：物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力與物體的質(zhì)量成正比，與半徑成正比，與角速度的二次方成正比，即

F=mRω2

由于v=Rω，可得

并討論交流：為什么在向心力大小的兩種表達(dá)式中，一個(gè)式子中向心力的大小與半徑成正比，而另一個(gè)式子中向心力的大小卻與半徑成反比？它們相互矛盾嗎？

向心力是一個(gè)比較抽象的概念，主要是因?yàn)橄蛐牧κ前葱Ч麃?lái)命名的力，與之前所學(xué)重力、彈力等按性質(zhì)來(lái)命名的力不同．任何一個(gè)力或者某一個(gè)力的分力或者某幾個(gè)力的合力都可以提供向心力，這樣的例子很多，而且實(shí)例分析往往各不相同，這對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)是比較難理解的．所以，向心力概念的得出以及向心力的來(lái)源被確定為本節(jié)課的難點(diǎn)．

為了突破這個(gè)難點(diǎn)，筆者在總結(jié)分析有關(guān)圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例的基礎(chǔ)之上用一句話歸納出尋找向心力來(lái)源的靈丹妙藥，即“一切外力沿半徑方向分力的合力”．這句話為如何尋找實(shí)際問(wèn)題中的向心力打開了方便之門．告訴了我們尋找向心力來(lái)源的基本步驟.首先，對(duì)物體進(jìn)行受力分析尋找一切外力；其次，找準(zhǔn)物體做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道平面，確定物體做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑方向和大??；第三，將物體所受的所有外力沿半徑方向和垂直于半徑方向分解；第四，將所有外力沿半徑方向的分力進(jìn)行矢量運(yùn)算求出合力，即為向心力．

1.4 課堂導(dǎo)入經(jīng)過(guò)反復(fù)思考和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了課堂引入的多重功能

(1)聯(lián)系生活實(shí)際能吸引學(xué)生學(xué)習(xí)興趣．用在公園里常見的游戲設(shè)施“旋轉(zhuǎn)秋千”視頻來(lái)導(dǎo)入，非常貼近學(xué)生的實(shí)際生活，拉近學(xué)生與所研究物理問(wèn)題距離，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情．

(2)通過(guò)復(fù)習(xí)前一節(jié)課的難點(diǎn)內(nèi)容“勻速圓周運(yùn)動(dòng)是速度大小不變，方向時(shí)刻改變的變速運(yùn)動(dòng)”，同時(shí)提出更深刻的問(wèn)題“勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度方向?yàn)槭裁磿?huì)改變，是什么力使物體不停的改變運(yùn)動(dòng)的方向？”這樣就使學(xué)生在復(fù)習(xí)上節(jié)課難點(diǎn)內(nèi)容的同時(shí)，使前后兩節(jié)內(nèi)容形成了有機(jī)的聯(lián)系，便于學(xué)生形成知識(shí)系統(tǒng)．

(3)導(dǎo)入提出的問(wèn)題有深度，讓學(xué)生帶著問(wèn)題聽課，從而形成一種探究式教學(xué)的整體氛圍．本節(jié)課的內(nèi)容實(shí)際上就是圍繞著“向心力”展開的，所以在導(dǎo)入中形成對(duì)向心力的探究氛圍十分的重要．而且向心力概念得出后教師特意與導(dǎo)入呼應(yīng)，使學(xué)生對(duì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)向心力的作用理解更加深刻了．

1.5 注重師生交流

本節(jié)課的又一成功之處在于，注重了師生交流，強(qiáng)調(diào)形成積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)態(tài)度，建立了良好的師生關(guān)系，引導(dǎo)學(xué)生參與教學(xué)，體現(xiàn)了教師的主導(dǎo)和學(xué)生的主體作用．在上課過(guò)程中，筆者每一次提出問(wèn)題后都會(huì)給學(xué)生引導(dǎo)、講解并給學(xué)生留出一定的思考時(shí)間，體現(xiàn)了學(xué)生的主體作用．學(xué)生回答完問(wèn)題以后筆者會(huì)真誠(chéng)地贊揚(yáng)、鼓勵(lì)學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性．

在利用向心力演示儀進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，請(qǐng)同學(xué)親自動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)，極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手操作能力．學(xué)生在操作過(guò)程中筆者及時(shí)提醒和輔助學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)，體現(xiàn)了教師與學(xué)生的交流和合作.實(shí)驗(yàn)結(jié)束筆者對(duì)學(xué)生表示了由衷的感謝，體現(xiàn)了教師對(duì)學(xué)生尊重，從而建立了良好的師生關(guān)系，為今后良好教學(xué)秩序的建立墊定了基礎(chǔ)．

1.6 注重學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變

筆者非常重視學(xué)生學(xué)習(xí)方式的變革，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)．在這節(jié)課上課前筆者就把自己設(shè)計(jì)的一體化學(xué)案發(fā)給了學(xué)生，讓學(xué)生在課前的復(fù)習(xí)提問(wèn)并自行更正答案，這樣節(jié)省了上課時(shí)間，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)．在上課過(guò)程中主動(dòng)學(xué)習(xí)的理念貫穿始終，很多時(shí)候都是在學(xué)生自主得出結(jié)論后才給予一定的指導(dǎo)．

筆者在上課前就將學(xué)生分成組，每組一套學(xué)生實(shí)驗(yàn)用小球，在上課過(guò)程中多次指導(dǎo)學(xué)生相互討論，共同完成學(xué)習(xí)任務(wù)，切實(shí)體現(xiàn)了合作學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)．探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)是本節(jié)課所采用的主要教學(xué)模式，從向心力概念的得出，到猜測(cè)影響向心力大小的因素，再到最后的用向心力演示儀定量地研究向心力F和m，r，ω三個(gè)物理量的關(guān)系，都是按照先實(shí)驗(yàn)再猜測(cè)最后再驗(yàn)證的思維流程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，培養(yǎng)了學(xué)生的探究能力．在探究過(guò)程中對(duì)“控制變量法”的科學(xué)研究方法的總結(jié)與深化，在科學(xué)方法論方面給予了學(xué)生啟迪．

2 本節(jié)課的不足之處

本節(jié)課雖然取得了很多成功，但也存在著諸多不足，有待進(jìn)一步改進(jìn)．譬如，在學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程中，總擔(dān)心學(xué)生會(huì)耗費(fèi)太多的時(shí)間影響教學(xué)進(jìn)度，因此在實(shí)驗(yàn)條件上給學(xué)生較多的限制，影響了學(xué)生的自由發(fā)揮．在對(duì)教學(xué)各環(huán)節(jié)的時(shí)間掌握上還需加強(qiáng)，特別是重、難點(diǎn)內(nèi)容的時(shí)間比例安排上還有待研究，避免出現(xiàn)前松后緊的情況．

總之，如何最大限度地提高課堂教學(xué)效率是教師研究的永恒話題．在今后的教學(xué)工作中筆者還要不斷進(jìn)取，虛心學(xué)習(xí)，努力提高自己的教學(xué)水平．