楊金虎

與物理概念相比，物理觀念更具普遍性和綜合性。從高中物理教學的角度來看，物理觀念是解釋現實生活和自然現象的基礎，它涵蓋了物質觀、運動與相互作用觀以及能量觀等方面。在物理教學中，教師需要正確區(qū)分物質觀念和物質知識。物質知識是基于理性化的人類經驗，并且是人類理性認識的產物，它具有一定的主觀性，是對事實和觀點的支撐。而物質觀念則是對知識觀念的支持，它涉及我們對物質本質和特征的理解，其關系如圖1所示。

學生通過課堂教學媒介學習具體的物理知識，并將其沉淀下來形成個人的物理思維和物理觀念。學生學業(yè)能力的提升與思維能力的發(fā)展以及對學科的理解密切相關，這不僅僅是簡單的學科知識積累。因此，筆者摒棄傳統的知識本位思想，以人教版高中物理必修1“彈力”為例，嘗試構建學生物理觀念的具體路徑。

一、創(chuàng)設游戲情境，實現課程導入

師（演示操作）：同學們，老師手中有一根彈簧和一根電線，分別對其施加外力，你們觀察到什么現象？

生A：老師，彈簧的形狀發(fā)生了改變。

生B：老師，電線的體積有所改變。

師：根據實驗結果，現在請同學們分別對桌子上的彈簧、氣球、橡皮泥、尺子等施加外力，你們觀察到了什么？發(fā)現了哪些異同？

學生間進行交流和分享。

生A：老師，我發(fā)現了橡皮泥、電線等物體在發(fā)生形變后無法恢復。

生B：老師，我發(fā)現物體的彈性形變有很多種，如壓縮、拉伸和彎曲等。

（設計意圖：結合實際生活中的物體，讓學生的在體驗中感受物理知識，強化同學間的合作與交流。）

教師借助多媒體設備向學生展示杭州第19屆亞運會上的視頻集錦。

師：同學們，在這場運動會中有非常多的精彩瞬間值得我們回味，請同學們結合剛才播放的視頻選段，思考一下，視頻中的運動項目有哪些共同點呢？

生A：跳板、撐竿跳和射箭項目都需要借助工具外出，在運動期間，物體會發(fā)生形變。

師：這位同學總結得非常好，接下來，我們將學習本節(jié)課的內容——彈力。

（設計意圖：從剛才的動手操作到觀看亞運會視頻材料，通過創(chuàng)設情境的方式，幫助學生回憶，進而引出本章節(jié)的內容。）

師：同學們，你們還記得初中教材中對“力”的定義嗎？力有哪些作用呢？

生B：力是物體間的相互作用。

生C：力可以改變物體運動狀態(tài)或者使物體發(fā)生形變。

師：同學們，剛才我們利用身邊的物體施加外力，那如果是桌子、尺子以及彈簧秤呢？請結合我們的日常生活，回憶這些物體是如何發(fā)生形變的，在發(fā)生形變的時候有哪些異同？

生A：橡皮泥在發(fā)生形變后是無法恢復的，但是有些如彈簧等，發(fā)生形變后，將外力撤掉，還可以恢復。

教師總結：通過剛才的實驗，同學們進行交流，并得出結論，物體在撤掉外力后可以恢復原有形狀的，稱為彈性形變，最常見的有氣球、彈簧等；反之，有些在撤掉外力后無法恢復原狀，如橡皮泥、電線等。

二、圍繞問題，展開討論

師：同學們，當用力拉彈簧時，彈簧一定會恢復原有狀態(tài)嗎？一定會發(fā)生彈性形變嗎？

教師借助一個小彈簧，向學生演示實驗。

學生通過仔細觀察、發(fā)現，當我使用不同力度拉彈簧時，彈簧的形變不同，甚至會發(fā)生塑性形變，由此學生進行討論，并總結。

（設計意圖：在學生原有認知的基礎上，結合初中所學物理知識，給出彈性形變的概念，讓學生直觀地感受“量變到質變”的過程。）

師：同學們，剛才我們還給桌子、椅子施加了外力，你們觀察到桌子和椅子發(fā)生形變了嗎？

生A：發(fā)生了，只是我們看不到。

生B：沒有，我沒有感受到桌子的變化。

為此學生又展開了新一輪的交流。

為了讓學生理解物體的微小形變，我提出問題：同學們，像彈簧、氣球等在受到外力作用的時候，會發(fā)生較為明顯的形變，那說明物體只要受到外力作用就一定會發(fā)生形變嗎？

借助教學器材，邀請兩名學生上講臺進行實驗演示（如圖2），學生通過觀察實驗全過程，思考這一現象發(fā)生的原因。

A同學沿著圖中F的方向，向桌子施加了一個向下的壓力，此時光點向下移動，放手后，光點開始向上移動。

（設計意圖：讓學生通過動手實驗的方式，利用光點移動來判斷桌子在受到外力后發(fā)生了形變，只是這種形變比較微小。）

接著，我拿起提前準備好的塑料水瓶用力一捏，“同學們，你們看到了什么？”

學生一起說塑料水瓶發(fā)生了明顯的形變，被捏癟了。

緊接著，我問：“如果我換成玻璃杯呢？”（此時拿起手中的玻璃杯，用力捏，臉上出現痛苦的表情）。

師：老師剛才已經用了很大的力氣捏玻璃杯，但是我們用眼睛無法看到玻璃杯的變化，那玻璃杯是否發(fā)生形變呢？請同學們以小組的形式展開討論。

A組代表：我們可以在玻璃杯中裝滿帶有顏色的水，插上帶有細管的瓶塞，觀察玻璃杯液面變化的情況，相較于自來水，帶有顏色的水更易于觀察。

我將自己準備好的實驗器材拿出來，展示給學生看，說：“剛才A組同學說得非常好，老師已經提前準備了一套實驗設備，現在請一位同學上臺演示，同學們看一下水杯發(fā)生了怎么樣的變化?！?/p>

此時學生從玻璃瓶的中間用力，玻璃瓶中細管的液面緩慢上升。

師：那如果我們從玻璃杯的兩側用力，猜測一下，細管液面會發(fā)生變化嗎？

生A：對玻璃杯兩側用力，細管液面會下降。

師：剛才幾組實驗，說明了一個什么問題呢？

生B：生活中有些物體形變過程是我們肉眼看不到的，但的的確確是存在的，這屬于微小形變。

（設計意圖：通過實驗分解的方式，讓學生觀察微小形變發(fā)生的過程，同時又利用實驗放大微小形變，如借助細管，讓學生觀察細管液面的變化程度等，因而得出一切物體在受到外力作用的時候會發(fā)生形變，只是形變程度不同。）

三、探索彈力本質，形成物理觀念

教師向學生展示撐竿跳運動視頻，并引導學生觀察視頻，思考撐竿跳的原因。

生A：運動員在撐竿的過程中，撐桿會發(fā)生形變，這個形變在恢復的過程中給運動員產生了一個外力，促使運動員往高處跳。

師：這到底是一個怎么樣的過程呢？教師將準備好的小車、彈簧、鉤碼拿出來，組裝成實驗器材，并展開演示實驗。

實驗一：拉動彈簧，在彈簧恢復過程中，小車的運動狀態(tài)是否發(fā)生改變呢？

實驗二：拉動彈簧，使其發(fā)生塑性形變，此時再拉動彈簧，彈簧是否恢復，與其接觸的小車運動狀態(tài)是否發(fā)生改變呢？

生A：實驗一中的小車運動狀態(tài)發(fā)生改變，這是因為受到彈簧的作用。

生B：實驗二中的小車未發(fā)生運動，這是因為彈簧已經發(fā)生了塑性形變，無法給到小車外力。

師：若是我們將實驗中的彈簧換成木塊，讓其與小車接觸，小車是否會發(fā)生運動？為什么呢？

生C：小車不會運動，因為木塊未能給小車一個力的作用。

師：那現在有哪位同學結合剛才的實驗，總結一下什么是彈力？

生A：物體發(fā)生彈性形變后，因為其要恢復原來的狀態(tài)，會對與它接觸的物體之間產生作用，這個力就稱為“彈力”。

師：A同學概括得非常好，彈力是指兩個相互接觸的物體之間，由于相互擠壓發(fā)生彈性形變而產生力的作用。

師：現在，我們請同學們利用身邊的物體感受一下彈力，相互交流，嘗試說出在這個場景下什么是施力物體，什么是受力物體，判斷一下彈力產生的原因。

（設計意圖：通過對比實驗，讓學生觀察實驗現象和實驗結果，總結彈力是什么，并分析彈力是如何產生的，彈力產生的三要素，這是本節(jié)課的教學難點和重點。）

A同學拿著一本書放在水平桌面上。

A同學的同桌說道：將一本書放在書桌上，此時桌面對書有一個向上的支持力，說明書對書桌是一個向下的壓力。

回顧剛才的視頻，運動員撐竿跳的時候，我們可以明顯地看到撐桿被運動員壓彎，撐桿發(fā)生彈性形變；運動員在跳板時，跳板同樣被壓彎，此時跳板發(fā)生了彈性形變，撐桿、跳板都有彈力產生。

生A：兩個物體相互接觸就產生了彈力。

師：那如果是兩個靜止的木塊呢？雖然它們相互接觸，但是沒有擠壓，是不是沒有彈力產生呢？

生B：應該是兩個物體相互接觸，且發(fā)生擠壓。

師：那我們將水氣球放在泡沫板上，分別觀察水氣球和泡沫板的變化。

生A：泡沫板發(fā)生了向下的形變，若是要恢復，則是方向向上，因而對水氣球的支持力是向上的。

生B：水氣球的形變方向是向上的，恢復原有形狀的過程方向是向下的，因而給泡沫板一個向下的力。

師：泡沫板對水氣球的支持力是垂直于接觸面的，且指向水氣球；水氣球對桌面的壓力是與施力物體恢復狀態(tài)的方向相同，因而是垂直于接觸面且指向被壓物體。

師：同學們，那我們觀察一下教室的吊燈，教室的吊燈是用一根繩子懸掛一個白熾燈，處于靜止狀態(tài)，哪位同學分析一下白熾燈的受力情況？

四、聯系例題，學以致用

問題1：用力擠壓教室內的地板，教室地板未發(fā)生形變，因此有學生認為，當物體足夠堅硬，物體在受到外力時不會發(fā)生形變，你覺得這種說法正確嗎？

生A：這種說法是錯誤的。任何物體在受到外力作用后都會發(fā)生形變，沒有物體能夠在受力時完全不發(fā)生形變。實際上，所有的物體都具有一定的彈性，無論是堅硬的金屬、巖石，還是柔軟的橡膠，它們都會在受到外力作用下發(fā)生形變。

問題2：關于形變，下列說法正確的是（? ）

A．物體形狀的改變叫彈性形變

B．物體受到外力作用后發(fā)生的形狀改變叫非彈性形變

C．只有發(fā)生彈性形變的物體才可以產生彈力

D．任何物體在外力的作用下都能發(fā)生形變，受力后不發(fā)生形變的物體是不存在的

（設計意圖：理解彈性形變和非彈性形變的區(qū)別有助于學生更好地掌握彈力的概念，培養(yǎng)學生的物理觀念。）

五、教學反思

物理學科中的知識往往是零散的，即使學生掌握了大量具體知識與技能，也不能從物理學的角度去認識自然、理解自然、改造自然，也就無法培養(yǎng)出物理核心素養(yǎng)。在實際教學過程中，教師需要采取恰當、生動的方法引導學生將物理知識與生產、生活密切聯系起來。教師應該重視物理情境的創(chuàng)設，讓學生置身于真實的物理場景中，還原物理概念和物理規(guī)律的建構過程。

（作者單位：東營市勝利第二中學）

編輯：溫雪蓮