黃 佳

(江蘇省蘇州第一中學(xué)校,江蘇 蘇州 215000)

牛頓運(yùn)動(dòng)定律及其應(yīng)用在高中物理學(xué)習(xí)中有著非常重要的地位,它既是高一物理的重要知識點(diǎn),也是后續(xù)學(xué)習(xí)物理知識的重要基礎(chǔ)．而高一學(xué)生在運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題時(shí)往往感到困難,對于實(shí)際問題中的牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用更是不知所措．本課例以創(chuàng)新物理實(shí)驗(yàn)為抓手,激發(fā)學(xué)生內(nèi)驅(qū)力,引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注解決實(shí)際問題,培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維和知識應(yīng)用的能力．

1 創(chuàng)設(shè)情境,建立物理模型

情境之于知識,猶如湯之于鹽．創(chuàng)設(shè)有效的教學(xué)情境是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力,啟迪學(xué)生思維、開發(fā)學(xué)生智力的重要途徑,也是提高課堂教學(xué)有效性的重要手段．本課例首先提出需要解決的實(shí)際問題．

案例1.新房的墻體已建好,需要設(shè)計(jì)房頂?shù)钠露?使下雨時(shí)落至房頂?shù)挠甑文鼙M快地流下,請你幫助設(shè)計(jì)房頂?shù)钠露?(設(shè)雨滴沿房頂下淌時(shí)做無初速度無摩擦的運(yùn)動(dòng))．

對學(xué)生而言這是相對困難的實(shí)際問題,如何利用所學(xué)的知識來解決這個(gè)實(shí)際問題呢?這就需要啟發(fā)學(xué)生如何把實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為物理問題,培養(yǎng)學(xué)生建立物理模型的能力．

雨水沿房頂斜坡流下,可以簡化為物體沿光滑斜面下滑的模型,如圖1所示,一個(gè)質(zhì)量為m的物體放在傾角為α,高為h的光滑斜面頂端由靜止下滑,求該物體滑到斜面底端的時(shí)間．

圖1

2 提煉精髓,強(qiáng)化邏輯思維

在引導(dǎo)學(xué)生思考的同時(shí),注重歸納總結(jié)應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題的一般．即“4個(gè)什么”,即是什么物體;在什么力作用下;對什么參照系;做什么運(yùn)動(dòng)．

學(xué)生的解答過程如下:

那么,這個(gè)物理模型和房頂流水快慢問題如何聯(lián)系起來?

圖2

3 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn),激發(fā)探究精神

“百聞不如一見,百看不如一做．”物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科,實(shí)驗(yàn)與探究能力也是高考物理考查的能力之一．物理的學(xué)習(xí)不應(yīng)僅是滿足于理論推導(dǎo),還應(yīng)讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐,設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)．這里,筆者和學(xué)生一起自制了一個(gè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)裝置,如圖3所示．裝置中用光滑的鋼絲代替了光滑的斜面,穿過鋼絲的金屬小球代替了斜面上運(yùn)動(dòng)的物體．裝置中設(shè)置了3個(gè)不同傾角的軌道,比較小球運(yùn)動(dòng)的時(shí)間．

如此,讓學(xué)生更加直觀地體驗(yàn)到動(dòng)手的樂趣,以及物理學(xué)習(xí)中物理實(shí)驗(yàn)的重要性．將創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和物理知識相融合,回歸物理學(xué)習(xí)的本源,能激發(fā)學(xué)生的探究熱情．

4 學(xué)以致用,引導(dǎo)知識的轉(zhuǎn)化和應(yīng)用

學(xué)生學(xué)習(xí)知識目的在于應(yīng)用,同時(shí)應(yīng)用知識解決問題是學(xué)生加深理解和鞏固知識的重要方式,“應(yīng)用”是指把已有的知識用于解決作業(yè)中或?qū)嶋H生活中的問題．

圖4

案例2.在奧運(yùn)會(huì)的精彩開幕式中,表演者手持各國國旗從體育場的圓周頂棚飛天而降動(dòng)感壯觀．他們靜止站在圓周頂棚的不同點(diǎn)A、B、C、D、E、F沿光滑鋼索滑到場地的P區(qū)表演,如圖4所示．設(shè)頂棚的圓周平面與地面平行,下列關(guān)于各處表演者滑到P區(qū)所用時(shí)間的說法中正確的是

(A)A處表演者滑到P區(qū)所用的時(shí)間小于C處.

(B)F處表演者滑到P區(qū)所用的時(shí)間大于E處.

(C) 所有表演者滑到P區(qū)所用的時(shí)間相等.

(D) 所有表演者滑到P區(qū)所用的時(shí)間一定都不相等.

學(xué)生在解答這道題的過程中,可能會(huì)遇到兩個(gè)困難．一是無法讀懂題目中的情境,二是在轉(zhuǎn)化實(shí)際問題的過程中按案例1中的等底斜面模型來解答．其實(shí)這道例題考查的是學(xué)生對原有知識的掌握,以及對原有知識的轉(zhuǎn)化能力．

圖5

圖6

同時(shí),這里的學(xué)生實(shí)驗(yàn)可由前面的實(shí)驗(yàn)裝置來完成,只要改變擺放的姿勢就好, 如圖6所示．

5 升華主題,建立發(fā)散思維

將已經(jīng)掌握的知識和規(guī)律創(chuàng)造性地運(yùn)用到新的環(huán)境中,去探索未知的知識和規(guī)律．在物理課堂的教學(xué)中,要培養(yǎng)學(xué)生的知識遷移的能力,這種能力是創(chuàng)造性人才必須具備的基本能力,也是學(xué)生在物理學(xué)習(xí)的過程中從“學(xué)會(huì)”走向“會(huì)學(xué)”的重要一環(huán)．

圖7

案例3.如圖7所示,O點(diǎn)是豎直圓環(huán)的頂點(diǎn),Oc是圓環(huán)的直徑,Oa和Ob是兩條不同傾角的弦．在Oa、Ob、Oc上置3根光滑的線,一質(zhì)點(diǎn)自O(shè)點(diǎn)靜止自由釋放,先后分別沿Oa、Ob、Oc下滑,到圓環(huán)上的a、b、c3點(diǎn),其時(shí)間關(guān)系

(A) 到a點(diǎn)所用的時(shí)間最短.

(B) 到b點(diǎn)所用的時(shí)間最短.

(C) 到c點(diǎn)所用的時(shí)間最短.

(D) 到a、b、c3點(diǎn)所用的時(shí)間一樣長.

這個(gè)問題既不是等底光滑斜面模型,也不是等高光滑斜面模型,這就要求學(xué)生把前面學(xué)習(xí)的知識和規(guī)律進(jìn)行遷移,發(fā)散思維來解決問題．

圖8

為了激發(fā)學(xué)生的興趣,先進(jìn)行創(chuàng)新演示實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)裝置如圖8所示,用自行車輪的鋼圈作為圓,光滑的鋼絲作為弦,在弦上穿好帶孔的鋼球．在O點(diǎn)同時(shí)釋放,觀察3個(gè)小球的運(yùn)動(dòng)過程,可以發(fā)現(xiàn)3個(gè)小球同時(shí)到達(dá)．

圖9

結(jié)語:本節(jié)課始終以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的本質(zhì)特性為首要目標(biāo),以牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合運(yùn)用為契機(jī),不僅要教會(huì)學(xué)生熟練應(yīng)用知識分析和解決問題,還要求將其應(yīng)用到實(shí)際問題中,培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的能力,為學(xué)好高中物理打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)．