何雙寶

（海東市第一中學(xué) 青海 海東 810700）

引言

在中學(xué)物理教學(xué)中，演示實(shí)驗(yàn)起著探索物理規(guī)律、提升學(xué)生的洞察力和培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力等很重要的作用。新課程標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)生能自主地參與物理規(guī)律的探索，讓學(xué)生更多地參與到演示實(shí)驗(yàn)中，是符合新課程標(biāo)準(zhǔn)要求的。

1.物理教學(xué)現(xiàn)狀

傳統(tǒng)課堂由于進(jìn)度要求、器材限制、還有與生活實(shí)際聯(lián)系不緊、教師重視程度不夠等各方面原因，演示實(shí)驗(yàn)學(xué)生參與的程度是有限的，但隨著人們思想認(rèn)識不斷提高和學(xué)校實(shí)驗(yàn)條件的不改善、教學(xué)設(shè)備的進(jìn)步、教師教學(xué)理念更新，為學(xué)生能更多地參與到演示實(shí)驗(yàn)中創(chuàng)造了條件。

2.合理創(chuàng)新演示，實(shí)驗(yàn)開展高中物理教學(xué)

“曲線運(yùn)動”是生活中最常見、物理學(xué)中最典型的物理模型，優(yōu)美的曲線造就的典型模型“平拋運(yùn)動”和“圓周運(yùn)動”更是離不開人們的生活。我們不要忘了生活中有很多能夠讓學(xué)生參與到其中的演示實(shí)驗(yàn)。結(jié)合本校教學(xué)實(shí)踐，我們做了一些有益的嘗試。在有趣的體驗(yàn)中，讓學(xué)生學(xué)會曲線運(yùn)動。

2.1 創(chuàng)設(shè)情境，感知運(yùn)動

會玩就會學(xué)，讓部分同學(xué)參與演示曲線運(yùn)動方向、條件和曲線運(yùn)動的處理等實(shí)驗(yàn)中。

2.1.1 閱讀教材內(nèi)容，聯(lián)想生活中雨傘甩水，用硬塑料墊板和木棍制成的陀螺，在白紙上旋轉(zhuǎn)，并在轉(zhuǎn)盤滴上墨水，墨滴的離心是沿直線運(yùn)動的，多數(shù)學(xué)生產(chǎn)生了疑問：不該是曲線嗎？當(dāng)學(xué)生在教師在啟發(fā)引導(dǎo)下把直線反向延長，奇妙的是，它居然與陀螺的投影圓相切，學(xué)生這才明白，每一小墨滴展示的是陀螺上該點(diǎn)運(yùn)動的方向即曲線運(yùn)動方向。實(shí)驗(yàn)的過程不是毫無目的的玩，而是要發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)問題的根源，學(xué)生在玩得過程中就找到了學(xué)習(xí)的樂趣。

2.1.2 怎樣處理曲線運(yùn)動呢？結(jié)合教材P3內(nèi)容和例題，引導(dǎo)學(xué)生①自制紅蠟塊演示；②小球+細(xì)線懸掛演示。筆擋細(xì)線沿水平方向勻加速移動，小球參與水平方向和豎直方向的運(yùn)動。學(xué)生發(fā)現(xiàn)，不管是紅蠟塊還是小球，都是斜著運(yùn)動的，當(dāng)某一方向加速時，運(yùn)動軌跡居然是曲線。教師應(yīng)適時啟發(fā)學(xué)生，斜著的曲線運(yùn)動是不是可以投影到水平方向和豎直方向？從兩個演示中體會到曲線運(yùn)動可以是兩個直線運(yùn)動的合成，而合運(yùn)動和分運(yùn)動具有等時性、兩個分運(yùn)動又彼此具有獨(dú)立性。物理知識并不神秘，必須學(xué)會觀察實(shí)驗(yàn)，思考其中原因，大膽假設(shè)，小心求證，才能發(fā)現(xiàn)其中規(guī)律，進(jìn)而找到解決問題的辦法。

2.1.3 曲線運(yùn)動條件的研究，自己動手，總結(jié)規(guī)律，享受成功喜悅。全班同學(xué)參與演示，觀察合力方向與速度方向不在一條直線上：①斜拋橡皮擦后畫出運(yùn)動軌跡，標(biāo)出速度方向、受力方向；②細(xì)線+小球在水平桌面圓周運(yùn)動，畫出運(yùn)動軌跡，標(biāo)出速度方向和受力方向；③部分同學(xué)參與演示：小球+磁鐵。

其中①斜拋橡皮擦還可以分析上升減速和下降加速的原因。演示實(shí)驗(yàn)的效果可以更上一層樓，突出了新的知識只能通過實(shí)地實(shí)驗(yàn)而得到，不是由自我檢討或者被動的袖手旁觀就可以得到的。

2.2 循序漸進(jìn)，激發(fā)潛能

提出問題：飛機(jī)投彈怎樣才能命中目標(biāo)？平拋運(yùn)動在空中轉(zhuǎn)瞬即逝，優(yōu)美的曲線運(yùn)動隨即成為歷史，沒有留下具體可供研究的東西。要研究平拋運(yùn)動的特點(diǎn)，必須先得到其運(yùn)動軌跡。

2.2.1 學(xué)生實(shí)驗(yàn)研究平拋運(yùn)動，經(jīng)歷如何得到小球運(yùn)動軌跡，使用什么器材，有哪些注意事項(xiàng)、怎樣證明運(yùn)動軌跡為拋物線、怎么求初速度、誤差來源。做完實(shí)驗(yàn)學(xué)會利用excel軟件處理物理問題；

2.2.2 部分同學(xué)參與平拋豎落儀演示，證明合運(yùn)動和分運(yùn)動具有等時性、兩個分運(yùn)動具有獨(dú)立性，體會簡單的器材也能解決大的問題。麥克斯韋說：一項(xiàng)演示實(shí)驗(yàn)，使用的材料越是簡單，學(xué)生越熟悉，就越能透徹地獲得所驗(yàn)證的結(jié)論。

2.2.3 部分同學(xué)在教師指導(dǎo)下利用數(shù)字化演示儀器和電腦、智慧平臺展示對平拋運(yùn)動軌跡的描繪和處理，展現(xiàn)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的魅力，激發(fā)全體學(xué)生對現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的興趣。

2.3 建構(gòu)模型，總結(jié)歸納

動員全體同學(xué)參與演示，歸納總結(jié)圓周運(yùn)動的向心力特點(diǎn)，兩種探究方式結(jié)合起來，為向心力學(xué)習(xí)、理解、應(yīng)用做好實(shí)驗(yàn)上的準(zhǔn)備。

2.3.1 課外活動帶學(xué)生到操場沙坑，利用塑料袋大中小三個、沙土、紙杯探究，塑料袋的大小可以改變軌道半徑、紙杯可以改變沙土質(zhì)量、角速度大小可以由實(shí)驗(yàn)者控制。食指掛上裝有沙土的塑料袋，讓它沿水平面（豎直平面）做圓周運(yùn)動。讓學(xué)生體會到：①m不變、r不變時，ω越大，F(xiàn)就越大；②ω、m不變時，r越大，F(xiàn)越大；③ω、r不變時，m越大，F(xiàn)越大。

2.3.2 經(jīng)歷了操場沙坑利用大中小三個塑料袋、沙土、紙杯的探究，四名同學(xué)在教師指導(dǎo)下參與利用向心力演示器探究向心力的實(shí)驗(yàn)，其中一名同學(xué)把探究過程利用手機(jī)的希沃軟件投影到屏幕上供全體同學(xué)觀看，使得大家對演示條件、過程、現(xiàn)象清晰明了，數(shù)據(jù)記錄與處理信手拈來，總結(jié)得出向心力表達(dá)式F=mω2r也就不在話下。由于目標(biāo)明確、準(zhǔn)備充分、計(jì)劃得當(dāng)，學(xué)生參與向心力演示器探究實(shí)驗(yàn)非常積極，收到了很好的效果。

2.4 提煉模型，回歸生活

帶領(lǐng)部分同學(xué)參與演示：

2.4.1 在水平濕滑的道路上騎車或駕車轉(zhuǎn)彎時，都要減速行駛；在高速公路和鐵路彎道處，路基都要設(shè)計(jì)成傾斜的，這有什么秘密呢？學(xué)生只有對水平雪地的直觀印象，但當(dāng)他們參與了轉(zhuǎn)動陀螺上墨滴的離心、漏斗中小球的圓周運(yùn)動的演示探究和觀看兩個冰舞者的視頻后就恍然大悟。

2.4.2 利用塑料袋+沙土、細(xì)線+橡皮擦、筆桿+橡皮演示圓周運(yùn)動，探究分析水流星臨界速度、離心現(xiàn)象等；

2.4.3 利用塑料袋+沙土在臺秤演示豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動中的超重失重現(xiàn)象、騎自行車在凹陷路面和凸起路面上行駛，體驗(yàn)拱橋模型中的超重和失重。

讓學(xué)生參與到曲線運(yùn)動演示實(shí)驗(yàn)的實(shí)際操作中，注重探究式教學(xué)，采用多元化、多方位的教育形式，是新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求。在組織教學(xué)中要創(chuàng)設(shè)一個良好的探究科學(xué)知識的氛圍，改變過去以學(xué)生觀察為主的演示實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，讓學(xué)生積極地、主動地、直接地參與到演示實(shí)驗(yàn)中去，讓學(xué)生的個性得到發(fā)展，才能得到展示。同時為以后學(xué)習(xí)帶電粒子在電磁場中的運(yùn)動做好準(zhǔn)備。

很多簡單的演示既可以在課堂完成，也可以在課外完成。課外的演示在家中完成，可以改變家庭教育觀念，確立會玩才會學(xué)，會學(xué)定會玩的理念。物理知識離不開生活實(shí)際，死讀書不接觸物是學(xué)不好物理的。

3.研究總結(jié)與啟示

3.1 借助科學(xué)方法，滲透物理思想

物理思想是創(chuàng)立和發(fā)展物理學(xué)科理論的過程，對知識和方法概括而形成的一種科學(xué)認(rèn)識，貫穿于整個物理教學(xué)中。所以，如何在教學(xué)中滲透物理思想，是值得人們深思的問題。對此，本人在平拋運(yùn)動的課堂演示實(shí)驗(yàn)中采用“運(yùn)動分解”的方法將復(fù)雜的平拋運(yùn)動分解成兩個簡單的直線運(yùn)動，再通過對兩個分運(yùn)動的合成得到平拋運(yùn)動的規(guī)律。這樣邏輯結(jié)構(gòu)緊湊、循序漸進(jìn)的教學(xué)方式為學(xué)生的思維發(fā)展鋪設(shè)了合理的邏輯通道，使學(xué)生在掌握科學(xué)方法的同時，充分體味其間的奧妙，進(jìn)一步使學(xué)生對平拋運(yùn)動的認(rèn)識由一般方法層面提升至物理思想層面，最后能夠形成一種“分解、合成的思想”，從而使得平拋運(yùn)動的教學(xué)效果有一個質(zhì)的提升。

3.2 結(jié)合認(rèn)知結(jié)構(gòu)，降低教學(xué)難度

奧蘇貝爾強(qiáng)調(diào)，學(xué)生的學(xué)習(xí)應(yīng)該是有意義的接受學(xué)習(xí)，即通過新知識與學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的已有觀念相互作用，引起新舊知識間的同化。據(jù)研究表明：當(dāng)學(xué)生在面對一些陌生知識時，焦慮水平會明顯上升，這種消極的情緒將會抑制人的思維活動，不利于新知識的同化，所以教學(xué)開始，教師就應(yīng)及時向?qū)W生點(diǎn)明。平拋運(yùn)動在形式上雖然是一個新的運(yùn)動，但本質(zhì)僅僅是對前面知識的綜合運(yùn)用。

再結(jié)合學(xué)生原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，把曲線運(yùn)動包含的知識與直線運(yùn)動、力的合成與分解和牛頓定律等舊知識緊密聯(lián)系起來，使學(xué)生看到曲線運(yùn)動不過是直線運(yùn)動的合成。這樣既易于學(xué)生對新知識的同化，又增強(qiáng)了學(xué)生克服困難的信心。

3.3 演繹推理結(jié)論，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證規(guī)律

曲線運(yùn)動的教學(xué)一直存在著兩種不同的路徑，一種是實(shí)驗(yàn)歸納法，通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，總結(jié)運(yùn)動規(guī)律，另一種是理論推演法，在學(xué)生原有的知識基礎(chǔ)上，經(jīng)演繹推理得到結(jié)果。在深入考量這兩種方法的優(yōu)劣的基礎(chǔ)上，本人認(rèn)為可先采用簡單的生活實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生認(rèn)識曲線運(yùn)動的現(xiàn)象，再引導(dǎo)學(xué)生演繹推理，最后再用較為理想化的環(huán)境進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方式。讓學(xué)生由表及里的認(rèn)識知識概念的規(guī)律及本質(zhì)。這種教學(xué)設(shè)計(jì)既可以兼顧二者之長，又能夠彌補(bǔ)二者之短，一方面依靠演繹推理層次清晰與邏輯嚴(yán)密的特點(diǎn)，使學(xué)生能夠系統(tǒng)地獲取知識，形成知識網(wǎng)絡(luò)，另一方面，采用實(shí)驗(yàn)法對演繹推理的結(jié)果予以驗(yàn)證，加強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識。由此看來，該教學(xué)設(shè)計(jì)不但提升了教學(xué)的效果，同時也契合了學(xué)生的思維水平。

結(jié)束語

綜上所述，對于學(xué)生參與演示實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新，在高中物理教學(xué)中是一項(xiàng)非常有現(xiàn)實(shí)意義的研究，進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生體會到物理知識就存在于生活中，把學(xué)習(xí)自覺地和日常生產(chǎn)生活、工農(nóng)業(yè)、國防和科學(xué)技術(shù)結(jié)合起來，老師教的輕松，學(xué)生玩得愉快、學(xué)的開心，在潛移默化中達(dá)成了物理學(xué)科的核心素養(yǎng)。

頭腦不是一個要被填滿的容器，而是一支要被點(diǎn)燃的火把，我們不但把演示實(shí)驗(yàn)做好，而且要積極引導(dǎo)學(xué)生參與進(jìn)來，只有這樣才能落實(shí)立德樹人根本任務(wù)，體現(xiàn)物理課程的育人功能。