(上海師大附中附屬龍華中學(xué)，上海 200232)

1 學(xué)情分析

對(duì)于初中生而言，重力的學(xué)習(xí)不僅是對(duì)“力的基本概念”和“運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變”知識(shí)的鞏固和拓展，也為今后學(xué)習(xí)各種其他力的概念、完善對(duì)力的理解打下基礎(chǔ)。根據(jù)《上海市初中物理學(xué)科教學(xué)基本要求》將本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)水平確定為B級(jí)。

2 教學(xué)設(shè)計(jì)

2.1 教學(xué)引入

讓學(xué)生觀看太空宇航員視頻、在教室中跳躍并下落，引導(dǎo)學(xué)生觀察并進(jìn)行對(duì)比，同時(shí)結(jié)合上節(jié)課所學(xué)“物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變”的知識(shí)，感受重力的存在；再提出問題：“視頻中宇航員做了哪些游戲和動(dòng)作？如果在教室里完成這些動(dòng)作，結(jié)果又會(huì)怎樣？為什么？”引導(dǎo)學(xué)生思考和討論，引入重力的定義。

設(shè)計(jì)意圖：從學(xué)生的認(rèn)知角度看，任何物體在空中釋放時(shí)，它們都會(huì)向著地面下落。本節(jié)課以視頻中的現(xiàn)象與生活中的現(xiàn)象產(chǎn)生強(qiáng)烈對(duì)比，激發(fā)了學(xué)生求知欲。教師通過適時(shí)引導(dǎo)，分析出在地球上的任何物體都會(huì)被地球吸引，會(huì)受到一個(gè)力的作用，從而引出重力的概念。

2.2 重力方向的教學(xué)設(shè)計(jì)和難點(diǎn)突破

2.2.1 創(chuàng)設(shè)情境,引導(dǎo)思維

教師提出問題：“請(qǐng)同學(xué)們拿出身邊的小物體或粉筆頭，將它們舉高后釋放，觀察它們?cè)谥亓Φ淖饔孟略鯓舆\(yùn)動(dòng)？通過實(shí)驗(yàn)，你認(rèn)為重力的方向怎樣？”并讓學(xué)生在活動(dòng)單上畫出重力方向的示意圖，在這過程中，學(xué)生進(jìn)行小組討論、交流，并向全班同學(xué)分享作圖的成果。在實(shí)際課堂教學(xué)中，學(xué)生呈現(xiàn)出了三種比較有代表性的答案：筆直向下、垂直向下和豎直向下。

教師再提出問題：“為什么物體在重力作用下的運(yùn)動(dòng)方向是豎直向下的？”以此來引導(dǎo)學(xué)生說出作圖依據(jù)，教師最終對(duì)答案進(jìn)行簡(jiǎn)要評(píng)價(jià)。

設(shè)計(jì)意圖：考慮到學(xué)生用眼睛無法捕捉物體下落時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡，所以讓學(xué)生通過思考分析，嘗試畫出重力方向的示意圖，而不是讓學(xué)生觀察完物體下落的活動(dòng)后，就直接進(jìn)入下一內(nèi)容的學(xué)習(xí)。

學(xué)生觀察現(xiàn)象，思考分析，作圖實(shí)踐，交流展示，分享結(jié)果，說明判斷依據(jù)，由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象思考問題本質(zhì)，學(xué)生的科學(xué)思維能力得到了鍛煉。課堂教學(xué)漸入佳境，學(xué)生的注意力更為專注。

2.2.2 創(chuàng)新演示,得出結(jié)論

在飲料瓶里盛有一定的紅墨水，在瓶子底部鉆一小圓洞，調(diào)節(jié)瓶蓋的松緊程度，使得水可以從瓶底洞平穩(wěn)流出來，同時(shí)采用密封性較好的錐形塞子作為堵洞的工具。

課堂上教師提出問題：“水為什么會(huì)從瓶底洞里流出？”引導(dǎo)學(xué)生觀察流水的軌跡，并說明流水的方向直觀反映了重力的方向。如圖1所示，鐵架臺(tái)1用于固定瓶子和墊放盛水的玻璃水槽，玻璃水槽可以盛接流出的水，鐵架臺(tái)2用于平衡玻璃水槽。上述這些物品都被放在一塊長木板上，木板下面是一對(duì)可以調(diào)節(jié)高度的升降臺(tái)。

圖1

圖2

把一個(gè)盛有紅墨水的玻璃水盤放在木板上，通過不斷改變一端升降臺(tái)的高度，以改變木板的傾斜程度，利用直角三角尺引導(dǎo)學(xué)生觀察流水的軌跡總是與水平面垂直(如圖2)。由此分析得出重力方向的結(jié)論。另外，可以用專業(yè)軟件把每次實(shí)驗(yàn)結(jié)果在教室的大屏幕上呈現(xiàn)。

最后把重垂線懸掛并固定在鐵架臺(tái)2的金屬桿上，提出問題：“請(qǐng)大家根據(jù)演示并結(jié)合重力方向的結(jié)論，說明重垂線的工作原理”，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出重垂線的工作原理。

設(shè)計(jì)意圖：通過自制教具，直觀演示重力的方向，讓學(xué)生通過觀察，得出重力的方向,這樣做能更深入、全面地培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，意識(shí)到生活和物理密不可分。另一方面，通過上述教學(xué)步驟，學(xué)生的認(rèn)知由淺入深，循序漸進(jìn)地得出重力的方向豎直向下且不會(huì)改變的結(jié)論，同時(shí)，演示的現(xiàn)象能夠和豎直的定義完全對(duì)應(yīng)起來，使科學(xué)結(jié)論更具有說服力。

2.3 重力大小的教學(xué)

2.3.1感受活動(dòng)，科學(xué)猜想

教師提出問題：“日常生活中我們是如何感受重力大小的？”讓學(xué)生結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行思考，總結(jié)感受重力大小的方法，再經(jīng)過篩選，決定用手掂量物體的方式來感受重力的大小，最后教師指出：用感官來判斷重力大小是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?，需要進(jìn)行科學(xué)測(cè)量，并再次提出問題：“請(qǐng)大家回憶一下，在實(shí)驗(yàn)室中用來測(cè)量力的儀器是什么？”引出彈簧測(cè)力計(jì)的使用。

學(xué)生結(jié)合上述活動(dòng)，對(duì)可能影響重力大小的因素進(jìn)行猜想，并說出依據(jù)，在實(shí)際教學(xué)中，學(xué)生猜想出影響重力大小的因素分別是體積、材料和質(zhì)量等，之后教師引導(dǎo)學(xué)生回憶控制變量方法。

設(shè)計(jì)意圖：結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生容易想到在日常生活中，利用自身感官可以初步判斷重力的大小，這樣做既可以通過質(zhì)疑引出彈簧測(cè)力計(jì)的使用，也為探究影響重力大小因素的教學(xué)做鋪墊，還為學(xué)生猜想影響重力大小的因素提供思路，便于他們?nèi)ビ^察、分析和討論。同時(shí)，通過對(duì)學(xué)生各種猜想的思路和依據(jù)進(jìn)行深入的追問和挖掘，培養(yǎng)和提高學(xué)生的科學(xué)思維能力。

2.3.2 驗(yàn)證猜想，排除無關(guān)因素

使用生活中常用的兩塊大小完全相同的百潔布，把它們疊放在一起并用橡皮筋固定住，然后用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出這兩塊百潔布的重力的大小，雙手用力壓縮每塊百潔布，使其都發(fā)生形變，并用橡皮筋分別將其固定住，再用橡皮筋把這兩塊發(fā)生形變的百潔布整體固定起來，用彈簧測(cè)力計(jì)再次測(cè)出這兩塊百潔布的重力大小(如圖3)。用手機(jī)投屏技術(shù)呈現(xiàn)每次彈簧測(cè)力計(jì)的指針位置，并讓學(xué)生記錄下其數(shù)值大小。教師再通過提問，引導(dǎo)學(xué)生觀察出在整個(gè)過程中，兩塊百潔布的材料和質(zhì)量都沒發(fā)生變化，重力大小也沒發(fā)生變化，但是其體積發(fā)生了很明顯的變化。學(xué)生通過思考、討論，得出結(jié)論：在質(zhì)量和材料這兩種因素都不變的情況下，物體的重力不隨體積的改變而改變，即體積不是影響重力大小的因素。

圖3

圖4

選取質(zhì)量都相同的袋裝紅豆、綠豆、大米這三樣物體，分別作為學(xué)生小組探究實(shí)驗(yàn)的對(duì)象(如圖4)，由于體積因素已經(jīng)被排除，每個(gè)小組均多次測(cè)量出其中一種材料的重力大小，最終匯總所有小組的測(cè)量數(shù)值。之后引導(dǎo)學(xué)生類比百潔布演示實(shí)驗(yàn)的思考過程，分析得出：“在排除了體積因素且質(zhì)量不變的情況下，物體的重力不隨材料的改變而改變”，從而得出結(jié)論：材料也不是影響重力大小的因素。

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生經(jīng)歷感受、觀察、分析、科學(xué)猜想、交流等環(huán)節(jié)，一方面能夠進(jìn)一步提升學(xué)生的思維品質(zhì)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)參與度；另一方面使得學(xué)生明白了對(duì)待科學(xué)猜想需要通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行驗(yàn)證。此外，演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生小組實(shí)驗(yàn)生動(dòng)形象、便于學(xué)生觀察，也易于學(xué)生理解消化，使得學(xué)生能夠順利觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并分析得出相關(guān)的科學(xué)結(jié)論，最終把體積和材料這兩種因素進(jìn)行了排除，同時(shí)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量才是最有可能影響重力大小的因素，為最終探究重力與質(zhì)量的定量關(guān)系做鋪墊。

2.3.3 科學(xué)探究，確立定量關(guān)系

教師引導(dǎo)學(xué)生先觀察實(shí)驗(yàn)桌上的器材，并通過思考來制定實(shí)驗(yàn)方案，同時(shí)全班每位學(xué)生都可以通過交流分享，對(duì)實(shí)驗(yàn)方案和步驟進(jìn)行補(bǔ)充和完善，探討實(shí)驗(yàn)方案的可行性。在整個(gè)教學(xué)過程中教師對(duì)每位學(xué)生的思考成果進(jìn)行客觀的評(píng)價(jià)，最終確定實(shí)驗(yàn)方案。在此基礎(chǔ)上教師給出了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法，并對(duì)一些需要注意的事項(xiàng)進(jìn)行了提示，學(xué)生開始小組實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，利用數(shù)學(xué)圖像進(jìn)行處理、分析，最終歸納得出結(jié)論。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生通過“探究重力與質(zhì)量定量關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，不僅學(xué)習(xí)到了科學(xué)探究和論證所必備的基本步驟和方法，提高了科學(xué)思維能力，而且也明白了嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、一絲不茍的態(tài)度之可貴。

3 教學(xué)反思

初二學(xué)生剛接觸物理，思維大都處在感性層面，所以教師在課堂上，一方面要啟發(fā)學(xué)生思考，讓學(xué)生深刻體驗(yàn)物理概念的建構(gòu)過程；另一方面，在實(shí)驗(yàn)演示和學(xué)習(xí)情境的設(shè)計(jì)中，要盡可能引起學(xué)生思維的共鳴，激發(fā)他們觀察的興趣。同時(shí)要提高實(shí)驗(yàn)演示的可視度，在學(xué)生的認(rèn)知范圍內(nèi)，自然而然地結(jié)合已有知識(shí)，利用科學(xué)方法得出正確的結(jié)論。