在物理課堂教學中,傳授新課的方法主要有:講授法、提問討論法、模擬發現法和邊講邊實驗法等。其中講授法主要是教師用語言傳授知識,學生間接地獲得知識的重要方法。筆者想結合《動量定理》,就講授法談一些看法。
1 教學過程簡介
1.1 引入新課
師:上節課我們學習了兩個很重要的物理概念,一個是動量,另一個是沖量。細心的同學一定會發現這兩個物理量的單位實質是一樣的(做簡單推導),這難道是一種巧合嗎?這兩個物理概念之間是否有關系?帶著這個問題我請同學們先看這里(講臺上擺放著一粒足球及等質量的鐵球)。這是一粒足球,它的質量為450g;這是一個鐵球,它的質量也是450g。在足球比賽中,足球的最大速度莫過于進攻一方隊員用強大的腳力射門后球的速度,一般來講該速度會達到每小時100公里左右,也就是每秒30米。我們常常會看到防守隊員用頭將球頂回去。大家試想想看,如果是這個鐵球,速度也達到每秒30米,也就是鐵球的動量與足球的動量大小一樣,隊員敢用頭去頂同樣動量大小的鐵球嗎?生活經驗告訴我們,他們絕對不敢,老師也不會去做這樣的實驗,但下面這兩個實驗我們可以做。教師緊接著做兩個演示實驗:①雞蛋從同一高度自由釋放,一個落在海綿上,一個落在石板上,結果第一種情況下雞蛋沒有破,第二種情況下雞蛋破了。②第一冊課本緒論中提到的實驗:“蛋碎瓦全,還是瓦碎蛋全”。結果實驗顯示是瓦碎蛋全。在實驗結束后教師請一個同學來回答為什么運動員不能用頭去頂以30m/s速度飛來的鐵球。學生回答不很全面。教師指出:上述兩個實驗中雞蛋沒有破的原因都與海綿有關,海綿比較柔軟,而鐵球比較硬,根據相對性原理,如用頭去頂高速飛來的鐵球,相當于以很高的速度用頭去碰鐵塊,其結果與剛才所實驗的雞蛋落到瓦片上一樣,結果是不言而喻的。對于這些現象可能有些同學都有一些了解,但作為高中學生來說,僅定性地了解這些物理現象是不夠的,要有一定的定量分析,為了能更好地定量地分析剛才我們所提到的物理現象,下面讓我們一起來學習新的一節內容:動量定理(板書)。
1.2新課教學
①教師簡單的理論推導
教師在副板書上邊說明邊推導 :假設在一個光滑的水平面上,一個質量為M的物體在水平恒定拉力F的作用下從靜止開始做勻加速運動,我們研究其某一過程,即從速度v1到v2的過程,利用牛頓運動定律及運動學的公式可得:Ft=Mv2-Mv1 。
②教師對動量定理公式的說明
A.這個方程是矢量方程
由于方程左邊是矢量,右邊也是矢量,故動量定理是矢量方程,在利用動量定理解決問題時,需先確定一個正方向。
B.動量定理公式也可改寫為:F=Δpt
其物理意義是物體所受的合外力等于物體動量的變化率。
C.動量定理不僅適用于恒力,也適用于隨時間變化的變力
教師在板書C之前先與同學一起利用剛學過的動量定理解決一個問題:在光滑水平面上立著一豎直墻,一個質量為10g的乒乓球以3m/s的速度水平撞向墻,結果以2m/s的水平速度反彈,已知相互作用時間為0.01s,試求豎直墻對乒乓球的作用力大小。
利用此例題有兩個目的:其一,讓學生學會利用動量定理解基本的問題,尤其是如何定義正方向;其二,在求出作用力大小為50N后,告知學生這個力通過研究,發現是隨時間變化的(為本節最后總結時播放視頻資料打下伏筆),對于變力,動量定理還適用嗎?以此形式告知學生:實驗證明動量定理不僅適用于恒力,也適用于隨時間變化的變力,因此我們有時就把這樣的力稱為平均作用力。
③動量定理的應用
師:在我們學習了動量定理后,我想請一位同學利用動量定理解釋本節課開始時我們所觀察到的現象。先來解釋雞蛋下落為何落在海綿上不會破,而落在石板上卻破了。教師請一位學習較好的同學一起與教師在黑板的副板書上推導撞擊時雞蛋所受沖力的數學表達式:
設雞蛋的質量為m,雞蛋從高為h處自由下落,與地接觸的時間為t(即在t時間內雞蛋從運動到靜止),強調研究對象、研究過程、使用定律等三要素,最后導出表達式:
=mg+m2ght。
估計:雞蛋質量m=50g,重力加速度 g=10m/s2,下落高度 h=0.5m。
分兩種情況討論:
(1)t=0.01s(相當于落在石板上),代入上式可得:=33mg。
(2) t=1s(相當于落在海綿上),代入上式可得:=1.3mg。
通過此番推導,同學們基本上已經清楚了雞蛋破與不破的原因。在此基礎上教師進一步引入緩沖的概念,并指出緩沖就是利用延長物體與物體之間相互作用的時間以減少相互作用力。并指明緩沖就是動量定理的一個應用。為加深同學們對此內容的理解,教師請幾位同學來介紹一下在我們實際生活中還有哪些事例是屬于緩沖現象。學生基本上都能回答,如:在體育運動中跳高有海綿墊、跳遠到沙坑、接迎面飛來的籃球,手接觸到球以后,兩臂隨球后引至胸前才把球接住,以延長籃球與手的接觸時間,以減小球對手的作用力等事例。
教師進一步用一個實驗提出一個問題,一個杯子壓一條紙帶,如何將紙帶拉出而杯子不動,請一個同學上臺表演,并請同學解釋剛才這個實驗中是利用到緩沖了嗎?經過師生間的幾次問答與互動,最后可讓同學清楚認識到這個實驗中將紙帶拉出而杯子不動的原因實際上體現的就是避免緩沖的發生。
最后教師指出,今天我們學習了動量定理,知道了緩沖是一種符合動量定理的物理現象,正像其他物理現象一樣,根據我們不同的目的與需求,有時需要利用緩沖,而有時則需要防止緩沖現象的發生,以得到較大的作用力。此后再請一位同學來告訴我們在生活中有哪些是屬于這一類事例的。學生會回答出如沖床、用鐵錘釘釘子等事例。
④觀看視頻資料《動量定理的應用》作為本節課的回顧與總結
在該部分,教師播放從某高校網站下載的長為4min的有關動量定理應用的真實視頻資料,在播放過程中,教師在關鍵地方(如:利用靈敏的壓力傳感器測出從0.45m高度下落的乒乓球對地面的沖力隨時間變化的沖力圖線)使用暫停鍵插入必要的說明。
2 幾點思考
本節課中教師的講授占有相當大的比例,這似乎與目前大部分探究課中均以學生活動多而教師講得比較少的情況有不同之處,由此引發了本人對講授法的幾點思考。
2.1 要重新正確認識講授法
現在人們通常在反思以往的中學物理教學時,都認為教師講得太多,每當這時,都會不自覺地把應試教育歸咎于講授法的問題,其實這是對講授法的誤解。講授法作為一種課堂教學方法,它本身不存在對與錯的問題,只存在其長處與短處問題。其長處在于學生的思維隨著老師的引導,進行有規律的、嚴密的邏輯思維,也便于學生深刻理解和系統掌握物理知識。其短處在于動手體驗知識的機會較少,學生必須繃緊神經,緊跟教師的思維,如偶爾出現“掉隊”,教學效果肯定就不理想。其實,一堂成功的課,它不可能僅采用單一的教學方法,肯定要穿插采用不同的教學方法,從中利用一種方法的長處彌補另一方法的短處,以達到最佳的教學效果。本節課在使用講授法的同時,也采用了提問討論法及邊講邊實驗法等,讓學生在教學中的各個環節,都能在教師的引導下進行主動積極的思維活動,從而避免了單一講授法可能帶來的不利影響。
2.2 在新課程理念下對講授法非但不能摒棄,而且還應加強
《普通高中物理課程標準》中指出:高中物理課程應促進學生自主學習,讓學生積極參與、樂于探究、勇于實驗、勤于思考。通過多樣化的教學方式,幫助學生學習物理知識與技能,培養其科學探究能力,使其逐步形成科學態度與科學精神。由此可見,科學探究法是今后高中物理教學中很重要的方法。但這并不意味著要摒棄講授法,正如高中物理課標組組長廖伯琴教授所說:“今后高中物理教學中該講授的,還是要講授?!备咧姓n標中只有對少部分的教學內容明確規定要用科學探究法,而其余相當多的教學內容還是應由教師根據不同的校情(學校具體情況)、生情(生源的具體情況)、師情(教師本身的特點)及教師所能擁有的教學資源選擇恰當的教學方法。因此我們有理由相信,就目前我國的教育現狀而言,講授法非但不能摒棄,而且還應加強,讓講授法在新課程理念下富有新的內涵。
2.3 能否正確對待講授法是高中新課程能否順利進行的關鍵
講授法是一種傳統而古老的教學方法。廣大教師在長期的教學實踐中已熟悉并掌握了這一教學方法。高中新課程改革將于今年秋季在我省全面展開,改革的成敗關鍵在教師,而教師對這場教學改革主動性及認可度相當部分取決于我們怎么評價廣大教師長期習慣運用的講授法及由此而帶來的教學效果。教育改革也正像其他改革一樣,必須實現“軟著陸”,在過渡階段須為改革留有一定的“緩沖區”。筆者認為,教育領導者應充分肯定講授法可作為重要的“緩沖區”之一,在肯定的基礎上,使廣大教師認識到單一的講授法可能帶來的不理想的教學效果,從而引導廣大教師轉變教育思想與教育觀念,使之逐漸步入新課改的軌道。切不可把“滿堂灌”等教學現象歸咎于講授法,對講授法橫加指責,使廣大教師產生抵觸情緒,其結果只能是適得其反,從而影響新課改的順利進行。所以,從某種程度上可以說,能否正確對待講授法是高中新課程能否順利進行的關鍵。
參考資料:
[1]《普通高中(物理課程標準)》中華人民共和國教育部制訂 人民教育出版社 2003年4月第一版
[2]《物理教學論》 閻金鐸主編 廣西教育出版社 1996年12月第1版
(欄目編輯鄧 磊)
注:本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。