物理教学——让学生的思维不断走向深入

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  教学案例:
  
  人教版新课程《物理》共同必修(1)第三章《相互作用》第 3 节《摩擦力》。
  学生在初中定性地学习过摩擦,包括滑动摩擦和静摩擦等内容,并掌握了增大和减小摩擦的方法,还通过实验的方法定性地研究了滑动摩擦力与表面状况有关。高中物理《课标》在这里的要求是,“通过实验认识滑动摩擦、静摩擦的规律,能用动摩擦因数计算摩擦力”。摩擦力大小的计算和方向的判断对学生来说是个难点,而摩擦力又是高中力学三类常见的力之一,是受力分析的基础。本节课学习的成败对以后学习牛顿运动定律的应用、动能定理的应用以及摩擦力做功与产生热能的关系等问题都将带来影响,所以本节课在物理教学中的地位和作用是非常重要的。
  现取其中的一个教学片断,谈在物理教学中,如何让学生的思维不断走向深入?
  
  过程一:让学生的思维经历模糊阶段
  
  教学活动
  
  问题:设方木块与平板间摩擦系数为μ,当放着方木块的平板被慢慢地绕着左端抬起,α角由0°增大到90°的过程中,滑块受到的摩擦力将
  A.不断增大
  B.不断减少
  C.先增大后减少
  D.先增大到一定数值后保持不变
  教师引导:要计算摩擦力,应首先弄清属滑动摩擦力还是静摩擦力。若是滑动摩擦,可用f =μFN 计算,式中μ为滑动摩擦系数,FN是接触面间的正压力。若是静摩擦,一般应根据物体的运动状态,利用物理规律(如F合=0或F合=ma)列方程求解。
  学生:经过老师的引导,学生有了一个思路,首先是要分析出是滑动摩擦力还是静摩擦力?合作、讨论。知道认真分析物体的运动状态及其变化情况是解决问题和关键。
  学生甲回答:A答案是认为物体一直静止,简单地把物体受到的摩擦力当作是静摩擦力。
  学生乙回答:B答案是简单地把物体受到的摩擦力当作是滑动摩擦力来处理。
  学生丙回答:D答案认为物体运动拮的的正压力不变,实际上正压力随着α的增大而不断减小。
  教师与学生共同归纳:事实上,滑块所受摩擦力的性质随着α角增大会发生变化。开始时滑块与平板将保持相对静止,滑块受到的是静摩擦力;当α角增大到某一数值α0时,滑块将开始沿平板下滑,此时滑块受到滑动摩擦力的作用。当α角由0°增大到α0过程中,滑块所受的静摩擦力f的大小与重力的下滑力平衡,此时f=mgsinα,f随着α增大而增大;当α角由α0增大到90°过程中,滑块所受滑动摩擦力f =μFN = μmgcosα,f随着α增大而减小。
  经过这一过程共同研究和讨论,学生对摩擦力的认识实际上是经历了一个清晰阶段。学生虽然有多种不同的答案,这是由模糊走向清晰的必然。
  
  思考:
  摩擦力是物理教学中的难点,这节课突破难点的方法是利用我们身边随手可见的例子和简单的学生实验来进行的,一定要注意避免的是把知识点强加给学生,应该让学生自己去感受、去体会。滑动摩擦力这个概念的难点在于滑动摩擦力的方向和物体相对运动方向相反,而不是和物体运动方向相反,滑动摩擦力的计算等等。静摩擦力则更是一个难点集中的知识点,包括静摩擦力有无的判断、静摩擦力方向的判断、静摩擦力大小的判断等等,这些问题不可能在我们这一节课就能完全解释清楚,让学生全部了解,应该让学生先熟悉解决问题的基本方法,然后在以后的学习中逐步解决这些问题,因为静摩擦力不止一次地将会出现在将来的学习中。
  在学生的思维遇到困惑时,此时不需要教师的讲解,学生也许能够顿悟出其中的一些规律,然而,为了让学生的思维清晰而有条理,教师不是机械的灌输,而是简短的点拔,使学生的思维更加明朗化、条理化,使思维由模糊走向清晰,由无序走向有序,由感性走向理性,由理性走向深入。
  
  过程三:让学生的思维经历生成阶段
  
  教学活动
  小组合作探究自行车匀速前进和自然滑行时,前后轮所受摩擦力的方向?
  这是生活中的实际问题,学生会出现若干种答案,但学生自己生成的内容,最后要统一到正确的思维状态下。
  (1)匀速前进时:(教师提醒可用假设法)
  由于人通过链条给后轮一个力,使后轮顺时针转动。设轮与地面接触处光滑,则轮应加速顺时针转动,说明轮有相对地面向后转动的趋势,由于静摩擦力的方向与物体的运动趋势方向相反,故后轮所受静摩擦力f1的方向向前,如图甲所示。前轮转动是由于前轮受到力的作用,若设前轮与地面接触处光滑,则前轮就不会转动,故前轮相对地面有向前的运动趋势,其所受摩擦力f2向后,如图甲所示。
  (2)自行车自然滑行时:
  人不再给后轮施加力的作用,由于惯性人和车应向前滑行,此时前、后轮的转动都是由于受到地面给它们施加了摩擦力作用,即前、后轮都有相对地面向前运动的趋势,前、后轮受的摩擦力都应向后,如图乙所示。
  
  
  思考 :
  本片断,教师给学生提供的实例,完全建立在过程一和过程二的基础上的,如果没有过程一和过程二这样的经历,学生不会理解摩擦力的规律,不会有一波高过一波的新思维。然而,教师提供材料,如果学生没有自己自主支配的时间,没有静思默想的时间,还是不会有自己的创造,本片断中,教师只是旁敲侧击的几句话,其余时间全部是学生自己“思考和合作研究摩擦力”,所以只有给足了学生的时间,学生才会奇思妙想,才会去浮想联翩,才会去异想天开,才会有精彩的生成。
  总之,物理教学中, 要想让学生在物理学习中更多地获益,物理教师自己必须对教材有一个透彻的理解,善于组织更多的资源来丰富自己的教学活动。根据需要加强或削弱某些内容,考虑知识点如何以怎样的载体呈现,根据需要对某些内容与练习重新整合。在尊重教材的基础上,从生活实际出发,把物理问题转化为具体的生活场景图,让学生在“玩”、“做”、“想”、“动”中,再辅之以教师恰当的引导,引导学生在解决现实的和富有挑战性问题的过程中了解物理问题的生活原型,理解物理知识的内涵,寻找解决问题的一般规律,感受内在的物理思想和方法,让学生在猜想、探究和验证中理解知识形成和发展的规律,经历物理知识“再创造”的过程,抽象的物理知识无疑将在这一日常生活现象的支撑下得以生动诠释。在这样的物理课上,不只是思维在涌动,更有一种诗意在流淌。
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