謝建寅

(溫州市第二外國(guó)語(yǔ)學(xué)校 浙江 溫州 325000)

“以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，以思維為中心，以問(wèn)題為主線”是物理的學(xué)科特色，改變?cè)締握{(diào)乏味的復(fù)習(xí)課，采用情境教學(xué)法創(chuàng)設(shè)學(xué)生熟悉的生活情境，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力.教師設(shè)計(jì)演示實(shí)驗(yàn)、分組實(shí)驗(yàn)等多種方式引導(dǎo)學(xué)生觀察、分析、推理，還原物理規(guī)律的發(fā)生過(guò)程，讓學(xué)生體驗(yàn)真實(shí)的情境，突破教學(xué)難點(diǎn).正所謂千言萬(wàn)語(yǔ)說(shuō)不清，一看實(shí)驗(yàn)就分明.本文將以“圓周運(yùn)動(dòng)復(fù)習(xí)”為案例探討教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)對(duì)課堂有效教學(xué)形成的影響.

1 實(shí)例一：創(chuàng)設(shè)生活情境

利用自行車的傳動(dòng)裝置，復(fù)習(xí)描述圓周運(yùn)動(dòng)相關(guān)物理量.

現(xiàn)代人的出行理念提倡綠色、低碳、環(huán)保，自行車是一種不錯(cuò)的選擇，作為自行車王國(guó)，自行車在生活中隨處可見(jiàn)，學(xué)生非常熟悉.

【實(shí)物展示】在講臺(tái)上展示實(shí)物自行車,如圖1所示.

圖1 實(shí)物自行車

【課件展示】自行車的傳動(dòng)裝置主要由齒輪和鏈條組成,如圖2所示.

將自行車直接搬上講臺(tái)，馬上激起學(xué)生的興趣.在自行車牙盤、飛輪、后輪輪胎分別作上標(biāo)記，緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)腳踏板，引導(dǎo)學(xué)生觀察它們的運(yùn)動(dòng)快慢情況.對(duì)比分析B,C兩點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，相同時(shí)間，轉(zhuǎn)過(guò)的齒輪數(shù)相同，即通過(guò)的弧長(zhǎng)相同，所以線速度大小相同.對(duì)比分析A,B兩點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)一周所花的時(shí)間相同，即周期相同；相同時(shí)間，轉(zhuǎn)過(guò)的角度相同，即角速度相同.利用學(xué)案，學(xué)生推導(dǎo)描述圓周運(yùn)動(dòng)快慢的線速度、角速度、周期、轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系.

在復(fù)習(xí)了相關(guān)概念及其聯(lián)系的基礎(chǔ)上，給出腳踏板轉(zhuǎn)動(dòng)周期，小組討論分析要測(cè)出自行車前進(jìn)速度，還需要測(cè)量哪些物理量？如何利用這些物理量推導(dǎo)出自行車前進(jìn)的速度？

【課件展示】變速自行車的飛輪和多層牙盤,如圖3所示.

引導(dǎo)學(xué)生討論分析變速自行車的變速原理，利用之前推導(dǎo)的自行車前進(jìn)速度的相關(guān)表達(dá)式，猜測(cè)如何提供自行車速度，并通過(guò)實(shí)物自行車加以驗(yàn)證.

圖3 變速自行車的飛輪和牙盤

給出現(xiàn)代汽車工業(yè)中具有廣泛應(yīng)用的無(wú)極變速(圖4)，讓有興趣的學(xué)生在課后進(jìn)一步分析研究.

圖4 無(wú)極變速機(jī)構(gòu)

分析與點(diǎn)評(píng)：以生活為素材創(chuàng)設(shè)情境，強(qiáng)烈激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.

以符合學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)的自行車傳動(dòng)裝置分析作為課堂導(dǎo)入，符合高中學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，快速集中學(xué)生注意力，強(qiáng)烈激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的思維.以情境為載體，以問(wèn)題為主線，由淺入深，層層遞進(jìn)，引導(dǎo)學(xué)生回顧復(fù)習(xí)圓周運(yùn)動(dòng)相關(guān)物理量及其聯(lián)系，并解決實(shí)際問(wèn)題.給出無(wú)極變速的相關(guān)信息，為感興趣的學(xué)生開了一扇窗，滲透了自然科學(xué)從生活中來(lái)、到生活中去的科學(xué)本質(zhì).

2 實(shí)例二: 創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境

分組體驗(yàn)“水流星”，分析豎直面上圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律. “水流星”實(shí)驗(yàn)要求水不能灑出來(lái),如圖5所示.到了約定的時(shí)間，請(qǐng)兩個(gè)學(xué)生代表上來(lái)展示(課前準(zhǔn)備的器材繩子長(zhǎng)度分兩種，長(zhǎng)的1 m左右，短的僅20 cm).教師讓兩位學(xué)生將轉(zhuǎn)速慢慢降下來(lái)，直到有水灑出來(lái).兩個(gè)不同繩長(zhǎng)的“水流星”對(duì)應(yīng)著不同半徑的圓周運(yùn)動(dòng)，兩者形成鮮明對(duì)比.讓展示的學(xué)生總結(jié)操作的技巧，學(xué)生自然提到轉(zhuǎn)得快一點(diǎn)，教師進(jìn)一步提問(wèn),剛才兩組誰(shuí)轉(zhuǎn)動(dòng)得更快？并提出理論推導(dǎo)與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的矛盾：當(dāng)水恰好灑出來(lái)時(shí)，容器底部對(duì)水的壓力為零，此時(shí)以水為研究對(duì)象，滿足方程

解得

即繩子越長(zhǎng)，線速度應(yīng)該越大.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是繩子長(zhǎng)的可以轉(zhuǎn)得很悠閑水也不會(huì)灑出來(lái)，繩子短的必須很賣力地轉(zhuǎn)動(dòng).

圖5 水流星

學(xué)生分組討論，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)得出在這里轉(zhuǎn)動(dòng)得快，指的是角速度，因此向心力表達(dá)式應(yīng)該選擇

mg=mω2r

解得

繩子越長(zhǎng)，半徑越大，角速度應(yīng)該越小，轉(zhuǎn)動(dòng)得較慢，符合實(shí)驗(yàn)結(jié)果.

分析與點(diǎn)評(píng)：利用實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)情境，提高科學(xué)素養(yǎng).

復(fù)習(xí)課利用實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)情境來(lái)代替枯燥乏味的理論推導(dǎo)和教師的“滿堂灌”，讓學(xué)生從被動(dòng)地接受、記憶轉(zhuǎn)變?yōu)榉e極主動(dòng)地感受、觀察、思考.通過(guò)教師引導(dǎo)，讓學(xué)生在矛盾的問(wèn)題情境中思維搖擺起來(lái)，激發(fā)其探究的興趣，激活內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，培養(yǎng)質(zhì)疑精神，鍛煉創(chuàng)造性思維，加深物理規(guī)律與生活的聯(lián)系.

3 實(shí)例三: 創(chuàng)設(shè)習(xí)題情境

理論推導(dǎo)水平面上圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律，用實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證.

在轉(zhuǎn)盤上放置一個(gè)物塊，以較慢速度做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生討論分析向心力來(lái)源及特點(diǎn).實(shí)驗(yàn)演示轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速加快，物塊從轉(zhuǎn)盤上飛出.讓學(xué)生分析計(jì)算：材料相同，質(zhì)量分別為2m,m的A,B兩物塊，放在圓盤上隨圓盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)，距圓盤轉(zhuǎn)軸距離分別為2R,R,隨著圓盤角速度的增加，哪個(gè)物塊先發(fā)生滑動(dòng)？如圖6所示.

圖6 物塊隨圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)

投影展示學(xué)生的推導(dǎo)過(guò)程，教師對(duì)解題過(guò)程作出規(guī)范,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證推導(dǎo)結(jié)果，改變A,B兩物塊的位置，再次實(shí)驗(yàn)，還是半徑為2R的物塊先飛出，與質(zhì)量無(wú)關(guān)，符合預(yù)期.最后讓學(xué)生對(duì)“大轉(zhuǎn)盤”類沖關(guān)電視節(jié)目(圖7)選手提出建議.

圖7 沖關(guān)“大轉(zhuǎn)盤”

分析與點(diǎn)評(píng)：培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際，學(xué)以致用的意識(shí).

圓盤上物塊的運(yùn)動(dòng)是典型的水平面上的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，作為選考復(fù)習(xí)，學(xué)生對(duì)此類問(wèn)題應(yīng)該熟練掌握.教師通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證，創(chuàng)設(shè)科學(xué)探索的情境，學(xué)生經(jīng)歷理論推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)觀察，多角度體驗(yàn)圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律，豐富了感性認(rèn)識(shí).讓學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)建立在感性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行重組和改造，幫助學(xué)生知識(shí)的同化和順應(yīng).