黎就圖

[摘 要]高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)倡導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、樂(lè)于探究、勤于思考，以促進(jìn)學(xué)生對(duì)物理的有效學(xué)習(xí)。通過(guò)對(duì)新課內(nèi)容的二次開(kāi)發(fā)，讓學(xué)生觀察、體驗(yàn)發(fā)現(xiàn)物理概念、規(guī)律的過(guò)程，體會(huì)相應(yīng)的研究方法，幫助學(xué)生對(duì)物理概念、規(guī)律、方法、技巧進(jìn)行認(rèn)知和建構(gòu)。文章從四個(gè)方面探討《力的分解》新課內(nèi)容的二次開(kāi)發(fā)，以促進(jìn)學(xué)生的有效學(xué)習(xí)。

[關(guān)鍵詞]高中物理;有效學(xué)習(xí);二次開(kāi)發(fā);力的分解

[中圖分類(lèi)號(hào)]? ? G633.7? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? ? A? ? ? ? [文章編號(hào)]? ? 1674-6058（2021）29-0052-03

在高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)物理的教和學(xué)提出了新的要求，倡導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，讓學(xué)生積極參與、樂(lè)于探究、勇于實(shí)驗(yàn)、勤于思考，通過(guò)多樣化的教學(xué)方式，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)與技巧，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，使其逐步形成科學(xué)態(tài)度與科學(xué)精神。[1]但在當(dāng)前的高中物理教學(xué)中，教學(xué)大多是從教師如何“教”的層面進(jìn)行研究，對(duì)學(xué)生如何有效“學(xué)”的研究較少。有部分教師照本宣科，搞題海戰(zhàn)術(shù)，讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)、感悟知識(shí)的機(jī)會(huì)過(guò)少。有學(xué)者提出：今后有效教學(xué)的研究重點(diǎn)應(yīng)從“教”轉(zhuǎn)向“學(xué)”。[2]如何開(kāi)展以有效學(xué)習(xí)為中心的教學(xué)，本文將結(jié)合《力的分解》新課內(nèi)容的二次開(kāi)發(fā)，從四個(gè)方面進(jìn)行探討，以促進(jìn)學(xué)生的有效學(xué)習(xí)。

我們先閱讀人教版普通高中教科書(shū)物理《力的合成與分解》一節(jié)中力的分解內(nèi)容，如圖1所示。教材中對(duì)力的分解的文字描述非常簡(jiǎn)練，給教與學(xué)留出了很大的空間，為教師和學(xué)生留下很多的開(kāi)發(fā)、拓展和延伸的空間?，F(xiàn)從以下四方面研究。

一、利用“實(shí)驗(yàn)對(duì)教材中一個(gè)已知力究竟怎樣分解，要根據(jù)實(shí)際問(wèn)題來(lái)確定”進(jìn)行開(kāi)發(fā)

一個(gè)已知力究竟怎樣分解，要根據(jù)實(shí)際問(wèn)題來(lái)確定。這樣一句話，對(duì)教師和學(xué)生來(lái)說(shuō)應(yīng)該是存在困惑的。如何根據(jù)實(shí)際問(wèn)題找到這個(gè)已知力的兩個(gè)分力并建構(gòu)出力的平行四邊形模型，我們可開(kāi)發(fā)如下的實(shí)驗(yàn)和例子來(lái)解決困惑。

如圖2（a）所示，靜止在斜面上的物體受到的重力G怎樣分解？這一實(shí)際問(wèn)題，我們可轉(zhuǎn)換為重力G產(chǎn)生的實(shí)際效果來(lái)確定重力G的分解?？蛇M(jìn)行如圖2（b）的實(shí)驗(yàn)，先讓學(xué)生伸直手掌，放一重物，體驗(yàn)重物對(duì)手有垂直手面擠壓的力作用;然后慢慢傾斜，這時(shí)手感覺(jué)到重物不僅有擠壓的力，同時(shí)也有向下滑的趨勢(shì)，說(shuō)明重力還有沿斜面向下的趨勢(shì)。接著我們演示如圖2（c）所示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生觀察、體驗(yàn)在傾斜的長(zhǎng)木板上放置一重物的實(shí)物模型，把長(zhǎng)木板壓彎，感知重力產(chǎn)生了垂直壓斜面的實(shí)際效果，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)有源頭可尋、有現(xiàn)實(shí)生活依據(jù)。從以上的實(shí)驗(yàn)中明確了重力G產(chǎn)生的兩個(gè)實(shí)際效果，建立直角坐標(biāo)系，可以把重力G分解為沿平行于斜面的分力[F1]和垂直于斜面的分力[F2]，如圖2（d）所示，進(jìn)一步理解重力G分解為沿平行于斜面的分力[F1]和垂直于斜面的分力[F2]進(jìn)行分解的現(xiàn)實(shí)物理意義。

二、讓學(xué)生體驗(yàn)一個(gè)已知力的兩個(gè)分力方向的確定

讓學(xué)生積極參與、勇于實(shí)驗(yàn)、在體驗(yàn)中探究思考，是解開(kāi)困惑的鑰匙，是物理基本概念和基本規(guī)律和基本方法形成的有效過(guò)程。

為了讓學(xué)生有效理解斜向右上方拉重物的拉力F[如圖3（a）所示]以及拖拉機(jī)斜向左上方拉犁耙的拉力F[如圖4（a）所示]，兩者的兩個(gè)分力的方向?yàn)槭裁捶纸鉃樗较蚯暗姆较蚝拓Q直向上的方向。可以通過(guò)類(lèi)比實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生親身體驗(yàn)這一過(guò)程。讓學(xué)生坐在椅子上，斜向上伸出右（左）手，讓同伴施加斜向右上方拉力（類(lèi)比斜向上的拉重物的拉力F），如圖3（b），學(xué)生自己會(huì)強(qiáng)烈地感到有水平向前的作用和豎直向上的作用，理解斜向上的拉力會(huì)產(chǎn)生水平向前的作用和豎直向上的作用兩個(gè)實(shí)際效果，進(jìn)而掌握斜向上的拉力按照實(shí)際產(chǎn)生的效果分解為水平向前方向的力和豎直向上方向的力，確定了斜向右上方拉重物的拉力F的兩個(gè)分力的方向，如圖3（c）所示。同理，同伴互換施加斜向左上方拉力（類(lèi)比拖拉機(jī)斜向上拉犁耙的拉力F）確定了拖拉機(jī)斜向左上拉犁耙的拉力F分解為水平向前方向和豎直向上方向的兩個(gè)分力，如圖4（b）所示。

三、引入生活中的物理， 讓物理教與學(xué)回歸生活，體現(xiàn)物理知識(shí)的價(jià)值

分析現(xiàn)實(shí)生活或教材中的物理情境，運(yùn)用物理知識(shí)，提取有效信息，重溫概念、規(guī)律，構(gòu)建理論聯(lián)系實(shí)際的物理模型。讓物理概念、物理規(guī)律與實(shí)際生活聯(lián)系起來(lái)，明白物理概念、物理規(guī)律的來(lái)龍去脈。深度挖掘概念、規(guī)律的內(nèi)涵，有效建構(gòu)物理模型，既回歸了課本又聯(lián)系了生活實(shí)際。

圖5（a）呈現(xiàn)的是千年石拱橋。觀察分析石拱橋的結(jié)構(gòu)，從物理角度理解A石塊重力的作用，明確重力及其產(chǎn)生的兩個(gè)分力的作用，如圖5（b）所示。重力G的兩個(gè)分力[F1]、[F2]起到壓緊、鞏固石橋的作用。學(xué)生通過(guò)可見(jiàn)的物理情境，感悟勞動(dòng)人民的智慧。

感知建筑工地的塔吊支架上懸掛重物拉力的作用效果，我們可以建立生活中的塔吊模型如圖6所示，提出“重物對(duì)繩的拉力如何分解？”圖6中塔吊模型可以理想化為圖7（a）情境，重物懸掛在鋼繩與水平橫桿的交點(diǎn)B位置 ，此時(shí)問(wèn)題變成了如何判斷重物對(duì)B點(diǎn)拉力的作用效果？因此，我們可以利用如圖7（b）所示的實(shí)驗(yàn)器材，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)法構(gòu)建塔吊模型。學(xué)生通過(guò)親身體驗(yàn)，手指受到沿著繩斜向下的拉力和手掌受到桿的壓力如圖7（b）（c）所示，理解結(jié)點(diǎn)B受到豎直向下的拉力可分解為沿AB繩拉伸方向的拉力[FAB]和沿BC桿壓縮方向壓力[FBC]，按照力分解的步驟畫(huà)出拉力的分力，建立力的平行四邊形，如圖7（d）所示。

四、開(kāi)發(fā)生活中隱藏的物理和數(shù)學(xué)問(wèn)題，構(gòu)建數(shù)理模型，培育數(shù)理思維

物理的學(xué)習(xí)和研究，應(yīng)具備一定的抽象思維能力，能夠從現(xiàn)實(shí)生活中的情境抽象出一定的模型，這是至關(guān)重要的?！读Φ姆纸狻分须[藏著眾多生活中的物理和數(shù)學(xué)問(wèn)題，合理地開(kāi)發(fā)和解決這些數(shù)理問(wèn)題，對(duì)學(xué)生的數(shù)理模型構(gòu)建，培育數(shù)理思維尤為重要。

問(wèn)題1.（2018天津）明朝謝肇淛的《五雜組》中記載：“明姑蘇虎丘寺廟傾側(cè)，議欲正之，非萬(wàn)緡不可。一游僧見(jiàn)之，曰：無(wú)煩也，我能正之?！庇紊刻鞂⒛拘◤乃韮A斜一側(cè)的磚縫間敲進(jìn)去，經(jīng)月余扶正了塔身。假設(shè)所用的木楔為等腰三角形，木楔的頂角為[θ]，現(xiàn)在木楔背上加一力[F]，方向如圖8所示，木楔兩側(cè)產(chǎn)生推力[FN]，則（）。

A.若F一定，θ大時(shí)[FN]大

B.若F一定，θ小時(shí)[FN]大

C.若θ一定，F(xiàn)大時(shí)[FN]大

D.若θ一定，F(xiàn)小時(shí)[FN]大

解答：根據(jù)力F產(chǎn)生的實(shí)際效果，作出力的平行四邊形，如圖9所示， 力F、推力[FN]及頂角θ三者的關(guān)系式為[FNsinθ2=F2]，從關(guān)系式可知選項(xiàng)B、C正確，A、D錯(cuò)誤。

點(diǎn)評(píng)：此題是生活中常見(jiàn)的物理情景，根據(jù)力的分解，通過(guò)構(gòu)建力的平行四邊形，由數(shù)學(xué)知識(shí)可知四邊形為菱形，把力的四邊形和數(shù)學(xué)的菱形有效地結(jié)合起來(lái)，建立起數(shù)理模型，解決了數(shù)理難題。

綜上所述，有效地對(duì)高中物理新課內(nèi)容進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，讓學(xué)生通過(guò)親身體驗(yàn)、探索發(fā)現(xiàn)物理概念、規(guī)律的產(chǎn)生和發(fā)展過(guò)程、研究方法，對(duì)促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知和構(gòu)建物理概念、規(guī)律會(huì)起到事半功倍的效果。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?]

[1]? 中華人民共和國(guó)教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）[M].北京：人民教育出版社，2003.

[2]? 余瑤.有效教學(xué)研究的現(xiàn)實(shí)反思與未來(lái)展望[J].教師教育論壇，2018（8）：50-51.

（責(zé)任編輯 易志毅）