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物理課堂教學(xué)嘗試論文
[摘要]：尚未實(shí)行《普通高中物理課程標準》之時(shí)，以高一“力的合成”課為例，探討如何將探究思想引入高中物理課堂教學(xué)中。
[關(guān)鍵詞]：普通高中物理課程標準、探究性學(xué)習、互成角、度二力的合成、平行四邊形法則、創(chuàng )造能力
教育部頒布的《普通高中物理課程標準(實(shí)驗)》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《高中新課程標準》)，對課程目標提出：知識與技能、過(guò)程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀(guān)的三維要求�！陡咧行抡n程標準》在課程實(shí)施上提出“應促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習，讓學(xué)生積極參與、樂(lè )于探究、
勇于實(shí)驗、勤于思考�！囵B學(xué)生科學(xué)探究能力，使其逐步形成科學(xué)態(tài)度與科學(xué)精神�！毕Ｍ眠@種方法來(lái)培養具有創(chuàng )新能力的人才，落實(shí)素質(zhì)教育。
我校尚未實(shí)行《高中新課程標準》及其教材，但在教學(xué)中，引人探究思想來(lái)優(yōu)化課堂教學(xué)。我們不僅重視知識和技能的傳授，同時(shí)創(chuàng )造條件進(jìn)行探究性實(shí)驗，讓學(xué)生“經(jīng)歷科學(xué)探究過(guò)程，認識科學(xué)探究的意義，嘗試應用科學(xué)探究的方法研究物理問(wèn)題，驗證物理規律�！睆闹袑W(xué)會(huì )獲取知識和實(shí)驗技能的方法，體驗到探求知識的樂(lè )趣，同時(shí)培養科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。
現以高一“力的合成”這堂課作一些嘗試，談?wù)劰P者的作法和看法，和同行商榷。
高一“力的合成”傳統的教法以及人教版教材的安排：由教師從演示實(shí)驗總結出力的合成法則，再由學(xué)生做驗證性實(shí)驗。需要兩節課才能完成這部分教學(xué)內容。
我們將這堂課作了改動(dòng)：突出合力和分力的“等效代替”關(guān)系→用“等效代替”思想師生共同設計測定互成角度兩個(gè)力合力的方法→再由學(xué)生測定互成角度兩力的合力→師生討論總結出力的合成法則。這樣，用一節課就能完成這部分的主要教學(xué)內容。具體做法如下。
1、創(chuàng )設物理情景，為新課和探究實(shí)驗鋪墊
一堂優(yōu)化的課，教師應該精心研究引人新課的教學(xué)，讓學(xué)生興趣盎然地開(kāi)始學(xué)習。
好的引人新課教學(xué)應為學(xué)生創(chuàng )設物理情景，為新課和探究實(shí)驗做好鋪墊，使教師能順利和諧地開(kāi)始教學(xué)。本課一開(kāi)始按順序向學(xué)生展示圖l(a)、(b)、(c)三幅圖(*圖1(a)、(b)、(C)中五幅取自現行人教版初中物理第一冊,2001年5月版)，讓學(xué)生敘述三幅圖各自的含意。
在學(xué)生敘述過(guò)程中，教師插話(huà)點(diǎn)明圖(a)中兩個(gè)桶表示同一個(gè)桶，圖(b)中兩個(gè)木箱表示同一個(gè)木箱，圖(C)中兩個(gè)夯表示同一個(gè)夯塊。此中隱含著(zhù)作用效果相同的啟示。
師：從物理學(xué)角度看，這三幅圖有什么共同點(diǎn)?
生：每幅圖左側都是兩個(gè)力作用在同一物體上，右側是一個(gè)力作用在該物體上，二者的作用效果相等。
師：生活中、生產(chǎn)活動(dòng)中，這種情況很多，學(xué)物理應重視這種情況。我們把它寫(xiě)下。
【板書(shū)l】如果一個(gè)力對物體作用產(chǎn)生的效果跟兩個(gè)力(或幾個(gè)力)共同作用產(chǎn)生的效果相同時(shí)，我們就可以用這個(gè)力來(lái)代替那兩個(gè)力(或幾個(gè)力)。
教師指著(zhù)板書(shū)l再讀一遍，并說(shuō)在初中我們也是遇到這種情況，我們把……(引導學(xué)生回答)
教師根據學(xué)生的回答，在板書(shū)l之后寫(xiě)上：
【板書(shū)2】這個(gè)力就叫做那兩個(gè)力的合力，那兩個(gè)力就叫做這個(gè)力的分力。
教師在板書(shū)l之上，邊說(shuō)邊添上。
【板書(shū)3】合力與分力
2、突出合力和分力關(guān)系的實(shí)質(zhì)----等效代替
師：大家一起找一找，在合力和分力的定義中，關(guān)鍵詞是哪幾個(gè)?
生：作用效果相同，可以相互代替。
教師在板書(shū)1和2之下的正中寫(xiě)上：
【板書(shū)4】等效代替
師：在物理學(xué)中，只有等效才能代替(在板書(shū)4的等效和代替之間，添上)；要代替必須等效(在上述之下添上，使板書(shū)4成為等效代替)。
師：求兩個(gè)力的合力，叫做二力的合成；求幾個(gè)力的合力，叫做力的合成。
【板書(shū)5】力的合成
3、以“等效代替”思想為指導，師生共同設計探究實(shí)驗
師：在初中，我們曾用實(shí)驗討論同一直線(xiàn)上二力的合成，并得到相應的結論。
今天我們要用實(shí)驗來(lái)討論互成角度二力的合成規律。具體方法：先從實(shí)驗求出互成角度兩個(gè)力的合力，然后從實(shí)驗結果再來(lái)討論互成角度兩個(gè)分力和它們合力有什么關(guān)系，從中找到它們的規律。
師：已知互成角度的兩個(gè)力，如何找它們的合力呢?請同學(xué)和我一起想辦法來(lái)設計一個(gè)求合力的實(shí)驗。(讓同學(xué)討論幾分鐘)
教師在黑板上用兩組“三根橡皮筋串聯(lián)”之后再并聯(lián)作為受力物體，再用兩根細繩和兩個(gè)5N的彈簧測力計仿照人教版(2003年6月)高一物理教材“學(xué)生實(shí)驗二：驗證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗方法。但教師不能把實(shí)驗方法告訴學(xué)生，關(guān)鍵是由教師引導，由學(xué)生自己得出實(shí)驗方法。
具體方法如下：
師：合力和分力關(guān)系的實(shí)質(zhì)是“等效代替”，如何利用“等效代替”的關(guān)系來(lái)求互成角度兩個(gè)力的合力呢?
(教師在黑板上，用兩個(gè)5N彈簧測力計通過(guò)兩細繩，并讓兩細繩成較大角度拉并聯(lián)橡皮筋)
師：橡皮筋受互成角度兩個(gè)力的作用而伸長(cháng)。這兩個(gè)力或幾個(gè)力作用在同一點(diǎn)上，這樣的力就叫做共點(diǎn)力。如何知道互成角度兩個(gè)力的大小和方向呢?
生：兩個(gè)力的大小由兩個(gè)測力計讀出來(lái)。兩個(gè)力的方向沿兩細繩的方向，畫(huà)出細繩的方向就是兩力的方向。
師：(保持兩力拉橡皮筋的位置不變)找合力必須保證合力的作用效果和兩分力共同作用效果相同。因此，我們非常關(guān)心這兩個(gè)互成角度力的作用效果如何。
在實(shí)驗中，如何知道這兩個(gè)力的作用效果呢?
生：在橡皮筋伸長(cháng)的端點(diǎn)做個(gè)記號。
(請一位同學(xué)到黑板上演示)
師：如何根據“等效代替”來(lái)找合力呢?
(教師用一個(gè)彈簧測力計通過(guò)細線(xiàn)拉橡皮筋，故意讓橡皮筋的端點(diǎn)一次在所做“記號”的上方，另一次在“記號”的下方)
師：這個(gè)力的作用效果和兩個(gè)分力作用效果相同嗎?
生：不相同。
師：如何才能保證兩次的作用效果相同?
生：把橡皮筋的端點(diǎn)拉到剛才所做“記號”處。
(教師在黑板用彈簧測力計演示，并保持測力計不動(dòng))
師：現在作用效果相同了。如何知道這個(gè)力，也就是合力的大小和方向呢?
生：由彈簧測力計讀出力的大小，畫(huà)出細繩的方向就是這個(gè)力的方向。
師：這樣我們就求出互成角度兩個(gè)力的合力了。
今天我們不僅要求出合力，而且要找到兩個(gè)分力和合力有什么關(guān)系，即它們之間的規律。
怎樣找這個(gè)規律呢?我們規定：從同一個(gè)作用點(diǎn)出發(fā)，按同一個(gè)標度畫(huà)出兩個(gè)分力和合力的大小和方向，然后從圖上找出它們之間有什么關(guān)系。
請注意，今天是研究互成角度兩個(gè)力和合力的關(guān)系，所以實(shí)驗時(shí)，兩個(gè)力之間的角度應該大些，效果才明顯，最好角度大于90°，學(xué)生實(shí)驗過(guò)程從略。
4、重視“交流－評估－總結”過(guò)程
師：合力求出來(lái)了，力的圖示也畫(huà)好了。我們找一找它們有什么關(guān)系。
生：合力好像是兩個(gè)分力的角平分線(xiàn)。
師：你只說(shuō)合力和分力方向的關(guān)系，這種關(guān)系正確嗎?它們的大小有什么關(guān)系呢?
生：為什么兩個(gè)分力之和不等于合力呢?
師：互成角度兩力的大小之和不等于它們的合力的大小!互成角度兩個(gè)分力和合力有什么關(guān)系?
生：……
師：同學(xué)們可以把合力的端點(diǎn)跟兩個(gè)分力的端點(diǎn)用虛線(xiàn)連接起來(lái)，看看我們所作的力的圖示像什么圖形?
生：像棱形。
生：像正方形。
生：像平行四邊形。
生：是普通四邊形。
師：平行四邊形包含正方形和棱形。從你們實(shí)驗的圖示看，同意合力和分力的關(guān)系組成一個(gè)平行四邊形的同學(xué)，請舉手。(大約有1/3的同學(xué)舉手)
師：我們暫時(shí)認定互成角度兩個(gè)分力的大小和方向與合力的大小和方向組成一個(gè)平行四邊形，再做一次實(shí)驗看看這個(gè)結論是否正確。
學(xué)生再次實(shí)驗過(guò)程略。
師：再次實(shí)驗，看看兩個(gè)分力和合力的圖示像什么圖形。
眾生：像平行四邊形。
師：今天我們通過(guò)實(shí)驗找到了互成角度兩個(gè)力和它們合力的關(guān)系。
【板書(shū)6】力的平行四邊形定則
如果用表示兩個(gè)力的線(xiàn)段作為鄰邊畫(huà)平行四邊形，那么合力的大小和方向就可以用這鄰邊間的對角線(xiàn)表示出來(lái)。這種方法叫做力的平行四邊形法則后面的教學(xué)過(guò)程從略。
5、幾點(diǎn)說(shuō)明
(1)在合力與分力的定義中，我們自己加了“我們就可以用這個(gè)力來(lái)代替那兩個(gè)力”這幾個(gè)字。這是為了突出合力和分力的“等效代替”關(guān)系，我們也是以“等效代替”關(guān)系為基礎，師生共同設計測定合力的實(shí)驗。這樣才能讓學(xué)生逐步理解合力與分力的關(guān)系是“等效代替”關(guān)系。
(2)為了在45分鐘內，完成上述的探究任務(wù)，因此在本課探究活動(dòng)中，學(xué)生大膽猜想結論和自己設計驗證猜想的實(shí)驗這兩個(gè)過(guò)程，改由教師引導、師生共同設計實(shí)驗所代替�？梢�(jiàn)，本課不算嚴格意義上的探究性教學(xué)，只能算作將探究思想引入高中課堂教學(xué)的一種嘗試。
(3)2004年9月16日在本校進(jìn)行了一堂本文介紹的研究課，校外有20多位物理教師參加。在課后的評議會(huì )上，大家對本課給予肯定，認為這樣的課有新意，符合新課改精神。課后學(xué)生反映，愿意上這樣的課，希望多上這樣的課。
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