來自“重力勢能”的教學(xué)探討

馬 英

(南京市江寧高級中學(xué) 江蘇 南京 211100)

教材是教師實(shí)施新課改的重要依據(jù)．隨著新課程改革的不斷推進(jìn)，教材在不斷調(diào)整和完善．處于教學(xué)一線的我們，常常都會對教材的編排產(chǎn)生困惑．認(rèn)真鉆研教材變化，仔細(xì)揣摩編者意圖，準(zhǔn)確把握新課程精神，創(chuàng)造性地使用新教材，是教師面臨的重要課題．在重力勢能的教學(xué)中，筆者和同行就新教材中兩個(gè)問題進(jìn)行了深入的探討，現(xiàn)整理如下，供大家參考．

1 教材插圖之爭

為分析重力做功的特點(diǎn)，人教版《物理·必修2》[1]，通過圖1中3幅插圖的分析，得出結(jié)論：物體運(yùn)動時(shí)，重力對它做的功只跟它的起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān)，而跟物體運(yùn)動的路徑無關(guān)．

圖1

對比一下某教學(xué)設(shè)計(jì)中的3幅插圖，如下圖2,物體沿不同路徑從A運(yùn)動到B.

圖2

圖1中B的高度不變但位置在變化，圖2中B的位置則完全不變．顯然圖2很好地控制了“位置“變量，突出了不同路徑，更能體現(xiàn)“重力做功只跟它的起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān)，而跟物體運(yùn)動的路徑無關(guān)．”教材的安排似乎相形見絀了．我們不妨這樣理解，雖然教材中的結(jié)論是“物體運(yùn)動時(shí)，重力對它做的功只跟它的起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān)”，但編者的意圖是，重力做的功只跟它始末位置的高度有關(guān)．突出高度，淡化了位置，為追尋重力勢能的定量表達(dá)式奠定更好的基礎(chǔ)．這樣看來，教材的安排又在情理之中．

2 “微元法”方法之爭

先看一則教學(xué)實(shí)錄．

師：在圖1(b)中，根據(jù)功的定義式，尋找位移以及重力與位移的夾角，求得

WG=mglcosθ=mgh1-mgh2

圖1(c)中小球運(yùn)動軌跡為曲線，怎樣求重力的功呢？

生：根據(jù)圖1(b)的方法，連接AB,則位移為l′，如圖3(a)，可得WG=mgl′cosα=mgh1-mgh2．

師愕然．

師：“那如果是任意的曲線呢？比如像圖3(b)，又怎樣呢？”

圖3

生愕然……

顯然，學(xué)生的回答出乎意料之外，將學(xué)生引到教材“微元”的方法上來則是教師的意圖．學(xué)生的方法合理嗎？由于重力是恒力，恒力的功可直接用定義式W=Flcosα求解，那么學(xué)生連接AB尋求位移以及重力與位移的夾角是完全合理的．同理，對圖3(b)仍然可以采用同樣的方法，只不過學(xué)生對知識不熟悉，抑或是短時(shí)間內(nèi)欠缺深層次的思考等原因無法回答而已．因此，又一個(gè)問題擺在我們的面前：有必要用微元法嗎？

首先，學(xué)生和教材的方法，采用的是兩種不同的思維方式．學(xué)生類比圖1(b)，得到WG=mgl′cosα=mgh，是尋求重力方向上的位移，即將位移分解的思維方式．我們來看教材在分析圖1(b)時(shí)的一段描述：物體沿傾斜直線運(yùn)動的距離是l，在這一過程中重力做的功是

WG=mglcosθ=mgh1-mgh2

從表達(dá)式的形式可以看出，教材對圖1(b)分析時(shí)，是在尋求位移方向上的力，即分解重力的思維方式．若以教材的思維方法來分析圖1(c)，曲線上任意一點(diǎn)相對于初位置A的位移大小方向都在變化，位移方向上的力相應(yīng)的也是變力，微元法運(yùn)用就順理成章了．其次，“學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法，發(fā)展自主學(xué)習(xí)能力，養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣，能運(yùn)用物理知識和科學(xué)探究方法解決一些問題”是高中物理課程的總目標(biāo)之一．愛因斯坦也曾說，“方法比知識更重要．”微元法作為一種重要的思想方法，貫穿了高中物理知識始末．在功的學(xué)習(xí)中滲透微元法，既是教材和諧統(tǒng)一的體現(xiàn)，更重要的是讓學(xué)生體驗(yàn)到微元法所承載的科學(xué)思維方式．

新課程呼吁大家積極參與，沒有現(xiàn)成的經(jīng)驗(yàn)可以照搬，新教材的把握更是仁者見仁智者見智．踐行新課標(biāo)，推動新課改則是我們不變的追求．以上僅是筆者對“重力勢能”教學(xué)的粗淺看法，懇請同行批評指正．

參考文獻(xiàn)

1 人民教育出版社課程教材研究所，物理課程教材研究開發(fā)中心.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書《物理·必修2》.北京：人民教育出版社，2010.64