陸光華

（南京師范大學(xué)蘇州實(shí)驗(yàn)學(xué)校，江蘇 蘇州 215133）

筆者近期參加了由初中、高中物理教師共同參與的貫通研討活動(dòng)，開設(shè)了人教版（2019年版，以下簡(jiǎn)稱“新版”）必修第1 冊(cè)第3 章第1節(jié)“重力與彈力”一課.這既是一次破除學(xué)段壁壘的探討，也是一次高中教師使用新版教材的交流，因此與會(huì)教師的積極性都很高.從活動(dòng)前教研組積極磨課，再到跨學(xué)段的評(píng)課，筆者收獲頗多.

1 學(xué)情與教材分析

1.1 高中兩個(gè)版本教材對(duì)比，確定課時(shí)安排

新課標(biāo)提出，“認(rèn)識(shí)重力、彈力，通過實(shí)驗(yàn)了解胡克定律，”并把“探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系”作為高中物理必做的學(xué)生實(shí)驗(yàn).基于課標(biāo)的要求，新版教材相比于2010 年人教版教材（以下簡(jiǎn)稱“原版”）有了不小的變化，兩個(gè)版本教材教學(xué)內(nèi)容變化，如表1所示.［1，2］

表1 人教版兩個(gè)版本教材對(duì)比

新版教材最大的變化就在于設(shè)置“實(shí)驗(yàn)”欄目，全面陳述了探究胡克定律的實(shí)驗(yàn)過程，并讓學(xué)生自主獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，制作彈簧彈力和伸長(zhǎng)量關(guān)系的F-x 圖像，發(fā)現(xiàn)并概括彈簧彈力與伸長(zhǎng)量的定量關(guān)系，形成胡克定律的結(jié)論.通過實(shí)驗(yàn)探究胡克定律是初中教學(xué)中沒有的內(nèi)容，在高中教學(xué)中應(yīng)給予足夠重視.［3］此外教材刪除了力的基本概念、4種基本相互作用，并將“力的圖示”內(nèi)容放在重力部分呈現(xiàn).總的來講教學(xué)內(nèi)容明顯增加，然而教師用書建議課時(shí)安排卻由原先的3課時(shí)減少為2課時(shí)，從實(shí)際教學(xué)情況來看，這顯然是不夠的.如圖1所示，筆者認(rèn)為安排3個(gè)課時(shí)較為妥當(dāng)，第1課時(shí)重點(diǎn)解決力的圖示、重心、彈力等問題，這也是本次公開課的內(nèi)容；第2 課時(shí)完成學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)；第3課時(shí)主要是解決彈力的有無以及彈力部分的習(xí)題.

圖1 “重力與彈力”教學(xué)內(nèi)容與課時(shí)安排

1.2 了解初中物理教學(xué)情況，明晰教學(xué)方法

這部分知識(shí)難度不大且學(xué)生初中已有所涉及，在高中教學(xué)中不能簡(jiǎn)單地再復(fù)述一遍，否則學(xué)生聽得乏味，不僅起不到很好的教學(xué)效果，還占用了課堂教學(xué)時(shí)間.也不可憑借個(gè)人主觀臆斷對(duì)一些學(xué)生并未掌握的知識(shí)蜻蜓點(diǎn)水一帶而過，甚至避而不談.為此，筆者走訪部分初中物理教師并結(jié)合初中教材與教師用書，把初中教學(xué)內(nèi)容整理如表2所示.［4］

表2 初中相關(guān)教學(xué)內(nèi)容

高一新生，來自于各個(gè)不同的學(xué)校、不同的班級(jí)，不同的教師授課的方式方法、教學(xué)深度、側(cè)重點(diǎn)會(huì)有所不同，學(xué)生掌握也參差不齊.我們?cè)鯓硬拍軠?zhǔn)確把握學(xué)情以學(xué)定教呢？鑒于以上考慮，教研組商定依托導(dǎo)學(xué)案教學(xué)以提高課堂效率.把力的概念、力的表示、重力、彈力等相關(guān)初中知識(shí)以填空、作圖等形式在導(dǎo)學(xué)案上呈現(xiàn).這樣既便于引發(fā)學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的回憶，又有利于教師了解學(xué)生初中相關(guān)知識(shí)的掌握情況.

2 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)、易錯(cuò)點(diǎn)突破的實(shí)踐

知識(shí)點(diǎn)1：重心的概念.

提問，如何畫出如圖2 所示的一串葡萄所受重力的示意圖.提示學(xué)生回憶初中如何畫出一本書所受的重力的，引導(dǎo)他們一本書有很多張紙，每一張都受到重力，我們把重心畫在中間就是一種等效替代的思想.同理，如果在每一個(gè)葡萄上都畫上重力，這樣既凌亂又沒有什么意義，從而把葡萄的作用點(diǎn)等效畫在中間某一顆葡萄上，啟發(fā)學(xué)生重力作用點(diǎn)在某一個(gè)葡萄上并不代表其他葡萄不受重力，認(rèn)識(shí)到重心是重力的等效作用點(diǎn)，是一種等效替代的思想.

圖2 一串葡萄

如圖3所示，同樣是這串葡萄，改變其形狀，學(xué)生不難得出葡萄重心降低了，重心與物體質(zhì)量分布有關(guān).

圖3 改變形狀后的葡萄

分組實(shí)驗(yàn)，用懸掛法確定鐵絲圍成三角形以及薄紙板的重心.通過兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，由學(xué)生在實(shí)踐中體會(huì)應(yīng)用二力平衡確定重心的位置，同時(shí)使他們明白重心既可以在物體上，也可能在物體之外.

知識(shí)點(diǎn)2：力的圖示.

由重心知識(shí)教學(xué)，引入畫出葡萄的重力示意圖與力的圖示.從學(xué)生完成的導(dǎo)學(xué)案來看，筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生錯(cuò)誤較多.力的圖示和力的示意圖是高中學(xué)生應(yīng)當(dāng)熟練掌握的基本技能，是今后受力分析、用作圖法求合力等教學(xué)內(nèi)容必不可少的工具，可以說是貫穿于全部力學(xué)的要求.教學(xué)中應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)力的圖示的作圖步驟，課堂教學(xué)中要讓學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)畫圖，對(duì)出現(xiàn)的典型錯(cuò)誤利用投影展示，并請(qǐng)全體學(xué)生找出問題.關(guān)于力的圖示與力的示意圖學(xué)生容易發(fā)生混淆，所以最后有必要對(duì)兩者進(jìn)行對(duì)比，請(qǐng)學(xué)生歸納兩者的異同.

知識(shí)點(diǎn)3：彈力的概念.

演示：彈簧被小車壓縮，松手后，小車被彈出；橡皮筋被小車?yán)L(zhǎng)，松手后，小車被拉動(dòng).由學(xué)生分析得出：彈簧發(fā)生彈性形變，彈簧要恢復(fù)原狀，對(duì)小車有力的作用；橡皮筋被小車?yán)?，橡皮筋發(fā)生彈性形變，橡皮筋要恢復(fù)原狀，對(duì)小車有力的作用.教師通過復(fù)述，突出“被”“要”，并借用“哪里有壓迫，哪里就有反抗”，讓學(xué)生體會(huì)到彈力是一個(gè)被動(dòng)力、接觸力.分析過程中注意提問學(xué)生：研究對(duì)象是誰？誰發(fā)生形變？誰受力？如果換用橡皮泥、彎曲的銅導(dǎo)線是否可以？至此彈力的概念就水到渠成，并由此引出彈力方向的問題.

知識(shí)點(diǎn)4：彈力方向的判斷.

在知識(shí)點(diǎn)3的演示實(shí)驗(yàn)中，提問學(xué)生彈簧、橡皮筋的彈力方向，并提醒他們關(guān)注物體的形變方向與由此產(chǎn)生的彈力方向之間的聯(lián)系，進(jìn)而提出結(jié)合形變研究常見的壓力、支持力、繩的拉力的方向.

如圖4所示，研究放在桌面上的書所受桌面的支持力以及書對(duì)桌面的壓力的方向，可以用如圖5所示海綿代替演示桌面的形變，用裝滿水的氣球代替書，間接顯示書的形變，同時(shí)讓學(xué)生完成表3.

圖4 桌面上的書

圖5 海綿上的充水氣球

表3 研究壓力、支持力

如圖6 所示，研究電燈與電線所受彈力的方向時(shí)，可以用圖7 所示連有橡皮繩的充滿水的氣球演示，同時(shí)讓學(xué)生完成表4.

圖6 懸掛的電燈

圖7 懸掛的充水氣球

表4 研究拉力

通過實(shí)驗(yàn)演示，學(xué)生總結(jié)得出：彈力方向與物體恢復(fù)形變方向相同；壓力、支持力的方向與接觸面相垂直，繩子拉力沿著繩.可是學(xué)生往往不知道彈力方向應(yīng)該指向受力物體還是施力物體，因而有必要給一些常見的壓力、支持力、拉力的事例，讓他們動(dòng)手畫出力的示意圖，對(duì)于出現(xiàn)的典型問題讓學(xué)生一起找出錯(cuò)誤.最后討論、總結(jié)出：支持力（壓力）總是垂直于接觸面指向被支持（被壓）物體，繩的拉力沿著繩指向繩收縮的方向.

3 反思：力的圖示與力的示意圖，為什么很多學(xué)生出錯(cuò)？

同樣是“力的圖示與力的示意圖”，前幾屆學(xué)生很少出錯(cuò)，可是這一屆學(xué)生在導(dǎo)學(xué)案中的錯(cuò)誤很多，主要有：認(rèn)為力的示意圖可以精確表示力的大??；畫力的圖示時(shí)不給出標(biāo)度，沒有嚴(yán)格按照比例畫出力的大小.

在公開課后的交流研討中筆者了解到，蘇科版8年級(jí)下冊(cè)（2009年12月第2版）第8章章末“信息庫”一欄，介紹了“力的圖示”，力的圖示和力的示意圖兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)之前多數(shù)初中教師都講過.不過他們也提出，同時(shí)講授力的圖示和力的示意圖，學(xué)生很容易混淆，增加了初中學(xué)生學(xué)習(xí)的負(fù)擔(dān).把力的圖示放在高中力學(xué)部分介紹更為合適，因?yàn)檫@個(gè)階段要使用力的圖示解決力的合成與分解等問題，在使用過程中他們自然而然就能熟練掌握.這或許是初中教學(xué)達(dá)成的共識(shí)，有意思的是筆者注意到，蘇科版8年級(jí)下冊(cè)（2012年11月第3版）教材已經(jīng)完全刪除了“力的圖示”的內(nèi)容，初中也就不講了.

但筆者仍然困惑于，為何新版教材第56 頁上分明寫著“在不需要準(zhǔn)確標(biāo)度力的大小時(shí)，通常只需畫出力的作用點(diǎn)和方向，即只 需 畫 出 力 的 示 意 圖，”［2］很多學(xué)生卻視而不見，仍然認(rèn)為力的示意圖可以準(zhǔn)確表示力的大小呢？除了閱讀教材不認(rèn)真以外，還有沒有別的原因？筆者發(fā)現(xiàn)，蘇科版8年級(jí)下冊(cè)教材第50 頁有如圖8 所示的一幅圖，并配有這樣一段文字：“一個(gè)球體所受的重力為10 N，可用一個(gè)豎直向下的帶箭頭的線段表示，圖中的箭頭表示重力的方向；在箭頭旁標(biāo)注的‘G=10 N’表示重力的大小；箭頭線段的起點(diǎn)畫在球心處，表示重力的作用點(diǎn)，即物體的重心.”［5］

圖8 初中教材中重力示意圖

教材把G=10 N 標(biāo)注在圖上，這很容易導(dǎo)致學(xué)生誤以為，力的示意圖可以準(zhǔn)確表示力大小.雪上加霜的是這批學(xué)生在初中時(shí)基本不講力的圖示.初中教學(xué)時(shí)，如果教師未能對(duì)這個(gè)問題引起重視，未能強(qiáng)調(diào)力的示意圖只能粗略表示力的大小，那么學(xué)生高中學(xué)習(xí)階段大面積出錯(cuò)也就不足為奇了.

由此看來，筆者原先備課時(shí)對(duì)初中教材、教學(xué)的分析研究還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，在涉及初高中銜接部分知識(shí)教學(xué)時(shí)，高中教師還必須密切關(guān)注初中教材的變化，否則有的放矢、有效銜接必將是一句空話.