趙小鈞

(江蘇省華羅庚中學(xué)，江蘇　金壇　213200)

“知”“法”并行的物理教學(xué)初探
——以“曲線運(yùn)動(dòng)”教學(xué)設(shè)計(jì)為例

趙小鈞

(江蘇省華羅庚中學(xué)，江蘇金壇213200)

摘要：物理課的教學(xué)設(shè)計(jì)可按“知識(shí)”與“方法”并行的方式，這樣的課堂讓學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)和物理方法成為一個(gè)有機(jī)的整體，與師生的探究活動(dòng)也是一個(gè)有機(jī)的整體.

關(guān)鍵詞：物理教學(xué)；曲線運(yùn)動(dòng)；“知”、“法”并行

1問題的提出

中學(xué)物理常以知識(shí)為主線來設(shè)計(jì)教學(xué)，教師在課堂教學(xué)中強(qiáng)調(diào)知識(shí)及知識(shí)獲得過程的重要性，但對于科學(xué)家在歸納、總結(jié)知識(shí)過程中所用的方法基本不提、或是“隱性”處理，導(dǎo)致物理科學(xué)方法教學(xué)目標(biāo)不明確、教學(xué)內(nèi)容不確定、教學(xué)效果不顯著等問題，筆者認(rèn)為，在一些物理課的教學(xué)設(shè)計(jì)中可按“知識(shí)”與“方法”并行的方式，采用顯性方式進(jìn)行科學(xué)方法教育，明確指出這種科學(xué)方法的名稱，傳授有關(guān)該方法的知識(shí)，揭示方法的形式、操作過程，說明原理.這樣處理，學(xué)生可更有目的性地學(xué)習(xí)物理科學(xué)方法，既加深的對知識(shí)的理解學(xué)習(xí)，又讓方法的學(xué)習(xí)更具有體系性、目的性，下面以人教版高中物理必修2中曲線運(yùn)動(dòng)的第一節(jié)“曲線運(yùn)動(dòng)”為例，探討在教學(xué)中實(shí)施“知法并行”的方略.

2教學(xué)案例

2.1導(dǎo)入新課

物理研究方法之一：觀察法——探索世界的窗口

師：生活中有很多運(yùn)動(dòng)情況，我們學(xué)習(xí)過各種直線運(yùn)動(dòng)，包括勻速直線運(yùn)動(dòng)、勻變速直線運(yùn)動(dòng)等，下面我們就來欣賞一組視頻，看看視頻中這些物體運(yùn)動(dòng)的軌跡有什么特點(diǎn)？(展示視頻)

曲線運(yùn)動(dòng)的定義：物體的運(yùn)動(dòng)軌跡是一條曲線的運(yùn)動(dòng)叫曲線運(yùn)動(dòng).

其實(shí)，同學(xué)們會(huì)發(fā)現(xiàn)在日常生活中曲線運(yùn)動(dòng)比直線運(yùn)動(dòng)更普遍，那么，今天我們就來探討一下曲線運(yùn)動(dòng).觀察是最基本、最古老、最直接的科學(xué)方法，從某種意義上說，沒有觀察就沒有科學(xué)研究.要在科學(xué)研究上有所發(fā)現(xiàn)、有所創(chuàng)造，必須掌握觀察方法.運(yùn)用觀察方法，可以為科學(xué)研究積累資料、捕捉信息，為理論抽象準(zhǔn)備好必不可少的事實(shí)基礎(chǔ).而且，以觀察為始端的科學(xué)研究，其最終又須回歸到觀察中去，要用觀察事實(shí)來檢驗(yàn)研究結(jié)果的真?zhèn)蝺?yōu)劣.觀察法是人們探索世界的窗口.

2．2新課教學(xué)

物理研究方法之二：圖像法——直觀的看世界

在研究曲線運(yùn)動(dòng)之前，得先描繪出曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡(如圖1所示，用DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)時(shí)記錄平拋運(yùn)動(dòng)物體的軌跡，強(qiáng)調(diào)水平拋出點(diǎn)為零位置，用二維的坐標(biāo)系來記錄曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡).借助于高科技讓我們研究運(yùn)動(dòng)方便了許多.教師提問：我們要研究一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)，需要研究哪些物理量？

圖1

(1)曲線運(yùn)動(dòng)的位移

圖2

如圖2所示，位移的方向：由O指向A，由于不同的位移，方向不同，所以我們表示位移時(shí)用坐標(biāo)上的分位移表示，以便于計(jì)算.

位移的大小(提出位移分量的概念)：xA=lcosθ，yA=lsinθ.

圖像法是根據(jù)題意把抽象復(fù)雜的物理過程有針對性地表示成物理圖像，將物理量間的代數(shù)關(guān)系轉(zhuǎn)變?yōu)閹缀侮P(guān)系，運(yùn)用圖像直觀、形象、簡明的特點(diǎn)，來分析解決物理問題，由此達(dá)到化難為易、化繁為簡的目的．

(2)曲線運(yùn)動(dòng)的速度

物理研究方法之三：實(shí)驗(yàn)方法——“撬開”奧秘的杠桿

請同學(xué)們猜測并上講臺(tái)來畫出A點(diǎn)速度的方向(如圖3).怎樣直觀形象地表示出做曲線運(yùn)動(dòng)物體在某一位置的速度方向？

圖3

圖4

實(shí)驗(yàn)觀察：高速轉(zhuǎn)動(dòng)的砂輪與刀具接觸(如圖4)，請一位學(xué)生根據(jù)觀察，猜測畫出曲線運(yùn)動(dòng)某一點(diǎn)的速度方向.

圖5

實(shí)驗(yàn)探究：觀察一般曲線運(yùn)動(dòng)――蘸墨水的鋼球脫離軌道后的運(yùn)動(dòng)軌跡(如圖5).

(3)小結(jié)

①曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向：沿曲線在該點(diǎn)的切線方向.

再請一位同學(xué)上臺(tái)畫出平拋軌跡上A、B、C點(diǎn)的速度方向，并總結(jié)曲線運(yùn)動(dòng)速度方向時(shí)刻在改變，所以曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng).

②曲線運(yùn)動(dòng)的速度大?。簐x=vcosα，vy=vsinα.

物理學(xué)是一門以觀察、實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)；物理學(xué)概念的形成、物理學(xué)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)、物理學(xué)理論的建立，都是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，以實(shí)驗(yàn)觀察結(jié)果以及生活生產(chǎn)實(shí)踐來檢驗(yàn)其科學(xué)性.上述關(guān)于速度方向的實(shí)驗(yàn)，還采用了實(shí)驗(yàn)法中的轉(zhuǎn)換法，是一種間接測量的方法.物理實(shí)驗(yàn)中常有一些現(xiàn)象因不明顯而不易觀察或直接觀察時(shí)，就要借助于力、熱、電、光等方法之間的轉(zhuǎn)換以間接地實(shí)現(xiàn)可觀察、容易觀察或觀察效果明顯的目的.

圖6

(4)運(yùn)動(dòng)描述的實(shí)例：紅蠟塊在平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)(如圖6)

物理研究方法之四：歸納與演繹——個(gè)別與一般的互推

師：紅蠟塊同時(shí)參與了哪兩個(gè)運(yùn)動(dòng)？

生：蠟塊在水平方向上隨著管做勻速直線運(yùn)動(dòng)；在豎直方向上蠟塊向上做勻速直線運(yùn)動(dòng).

師：怎樣確定蠟塊的位置和位移？

師：怎樣確定蠟塊的運(yùn)動(dòng)速度？

師：怎樣確定蠟塊的運(yùn)動(dòng)軌跡？

小結(jié)：運(yùn)動(dòng)的合成與分解：①蠟塊的運(yùn)動(dòng)可分解為豎直向上的運(yùn)動(dòng)和水平向右的運(yùn)動(dòng)，這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)都叫做分運(yùn)動(dòng)，蠟塊實(shí)際發(fā)生的運(yùn)動(dòng)叫做合運(yùn)動(dòng)，這樣的平面運(yùn)動(dòng)分析方法叫運(yùn)動(dòng)的合成與分解.②運(yùn)動(dòng)的合成與分解遵循的法則：平行四邊形定則.

在對經(jīng)驗(yàn)材料進(jìn)行整理以便上升為理論知識(shí)的過程中，歸納與演繹是運(yùn)用得最多的邏輯推理方法，是和人類認(rèn)識(shí)“由個(gè)別到一般，又由一般到個(gè)別”的歷史過程相適應(yīng)的重要方法.這里是演繹法很好的體現(xiàn)，根據(jù)一類事物都具有的屬性、關(guān)系和本質(zhì)，推斷該類中個(gè)別事物也具有此屬性、關(guān)系和本質(zhì).

(5)物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件

實(shí)驗(yàn)觀察：把小球水平拋出和豎直向下拋出.請同學(xué)們觀察，總結(jié)出物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件.

實(shí)驗(yàn)探究：在光滑的水平面上具有某一初速度的小球，在運(yùn)動(dòng)方向一側(cè)放一條形磁鐵，觀察小球的運(yùn)動(dòng).

理論分析：將任意一位置力分解到速度方向和垂直速度方向上加以分析(如圖7).

圖7

①物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件：當(dāng)物體所受合力的方向與它的速度方向不在同一直線上時(shí)，物體做曲線運(yùn)動(dòng).

②速度、受力及軌跡三者的關(guān)系：軌跡向合外力的方向彎曲.

3案例分析

在本節(jié)課里，知識(shí)與方法的關(guān)系如圖8.

圖8

學(xué)生在學(xué)習(xí)物理知識(shí)的同時(shí)又學(xué)習(xí)了物理方法，這樣的課堂讓學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)和物理方法成為一個(gè)有機(jī)的整體，與師生的探究活動(dòng)也是一個(gè)有機(jī)的整體.這種從一個(gè)個(gè)有意義的方法出發(fā)，進(jìn)而探究、解決問題，做到學(xué)知識(shí)、學(xué)方法、用方法，在知識(shí)掌握的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了方法的掌握的教學(xué)方式，即為“知”、“法”并行模式.該模式是科學(xué)探究的自然回歸，它與任何教學(xué)研究課題或模式都是不矛盾的，是相輔相成的.在這種教學(xué)過程中知識(shí)與方法的地位是等同的，體現(xiàn)了在學(xué)習(xí)物理知識(shí)的同時(shí)，開展顯性物理方法教育要求.

參考文獻(xiàn)：

劉霽華.以方法為主線的物理教學(xué).物理教學(xué)，2008，(8).

張憲魁，王欣.物理學(xué)方法論.西安：陜西人民教育出版社，1992.