簡單也能蘊育精彩——用氣球探究力的奧秘

楊以明

（浙江寧波高新區外國語學校，浙江 寧波 315040）

氣球是普通的兒童玩具，以氣球作為實驗載體承載著“力”的教學怎樣的重任，蘊育怎樣力的精彩呢？

首先，有必要理清“力”要學什么？

2011年版《初中科學課程標準》中對力沒有明確的要求，力作為物理科學中最基本的概念之一，我們應該從力的感知、力的本質、力的作用效果、力的單位、力的測量等五個層面理解.考慮一堂課的容量，可以把力的感知、力的概念包括力的作用是相互的、力的作用效果放在一節課中學習.在實踐中，多數教師把力的作用效果放在力的概念之中或之后教學.從力的認識發展觀來看，對力的概念的科學認識是人們經過長期實踐形成的.我國古代的《墨經》中記載：“力物之所以奮也.”所以，把對力的感知和力的作用效果緊密聯系教學更合乎人們的認知.把力的內涵中的難點受力物體施力物體的關系，力的作用是相互的剝離出來獨立成體，這樣本節課著力從“力之效”，“力之本”和“力之迷”3個面層層推進，步步深入效果更佳.

選擇怎樣的實驗手段輔助力的學習？

氣球是很好的實驗材料，細細思量，氣球耳熟能詳、容易取材，操控性好，幾乎可以演示本節所有力學現象.

1 用氣球實驗展示力之效

具體實驗和實驗引發的思考如下：

【實驗與思考1】

輕輕壓一下放在桌子上的氣球（如圖1），你看到什么現象？為什么？

氣球壁薄彈性好，用手輕輕壓一下，原來的形態被打破而發生形變.一方面顯示力的存在，另一方面說明力可以改變物體的形狀.輕輕的壓出于安全考慮，防止氣球爆炸產生安全隱患.

圖1

【實驗與思考2】

輕輕撥一下放在桌子上的氣球（如圖2），你又看到什么現象？為什么？

圖2

輕輕撥一下氣球，立即原來靜止狀態被打破而

發生運動.再次演示了力的存在，只不過是通過物體的運動狀態發生改變來證實.

實驗與思考1和實驗與思考2的實驗具有片面性，力的發生在人和物體之間，需要通過實驗替代法將力的存在以推廣，使之具有廣泛性.所以需要追加實驗與思考3.

【實驗與思考3】

把課本放在桌子的氣球上面，實驗效果和上面的那個活動相似？為什么？

課本放在氣球上，氣球發生形變.力不僅可以發生在人或動物與其他物體間，也可發生在兩個任意物體間，前提是只要物體發生形變或者運動狀態發生改變.

歸納上面3個實驗得到的結論是：力可以使物體發生形變，也可以使物體的運動狀態改變，包括速度的變化和運動方向的變化.

2 用氣球分析說明力之本

將上述3個實驗集中分析進行提煉.

現 象 力的具象 關鍵字詞 施力物體 受力物體氣球被手壓而形變形變 壓 手 氣球氣球被課本壓而形變形變 壓 課本 氣球氣球被撥而由靜變動動靜變化 撥 手 氣球

通過學生討論把類似的問題拓展到生活和生產的其他力現象得出：力是物體對物體的作用.一個物體受到力的作用，一定有另一個物體對它施加這種作用.力總是發生在兩個相互作用的物體間.一個物體能否產生力的作用呢？為此增設實驗與思考4.

【實驗與思考4】

放在水平桌面上的氣球沒有外界因素影響將會怎樣？對著氣球吹氣，你看到什么現象？為什么？

在沒有受到外力的作用下，氣球保持原來的靜止形態不變，由于氣球的質量很小，運動狀態很容易改變，一旦有風吹草動，氣球的運動狀態發生改變，將由靜變動.該實驗可以說明兩個問題，一個物體不可能產生力的作用；無形的物體間也會產生力的作用.

3 用氣球實驗探究力之迷

力的全面解讀必須在物體間是否相互接觸和力的作用是相互加以突破.下面的實驗與思考的巧妙設計為揭示力的兩個謎團作出了答案.

【實驗與思考5】

將兩個氣球放在水平桌面上自然挨著（如圖3），氣球間有力的作用嗎？為什么？

圖3

兩個氣球在水平桌面上自然挨著放在一起.判斷氣球間是否有力的作用，唯一的標準是有沒有力的作用效果.在現實情況面前，憑人的肉眼很難觀察到哪個氣球發生形變，所以，從實事求是科學的本質出發，很難準確判斷.假設借題展開：熟透的蘋果從樹上掉到地面上，蘋果在掉下前并沒有和地面接觸為什么會掉下來？該現象說明什么？經過辨析不難得出，接觸的兩個物體不一定發生力的作用，不接觸的兩個物體可能發生力的作用；力的作用和物體與物體是否接觸無關.

【實驗與思考6】

將兩個氣球壓一起，突然松手（如圖4），你又觀察到什么？該現象說明什么？

圖4

壓一起的兩個氣球都發生了形變，突然松手后，兩個氣球向相反方向彈射，實驗現象非常明顯.稍加分析實驗現象就能輕易得出：力總是成對出現，同時產生同時消失.施力物體同時也是受力物體，受力物體同時也是施力物體；力的作用是相互的.至于將兩小車靠近每個小車上各放一根條形磁鐵來演示力的作用是相互的操控性差了許多，因為這個實驗效果受到小車受到的摩擦力和磁鐵磁性強弱的嚴重制約.

為了推進課堂的生成，需要把力的作用是相互的原理賦予活力，于是就有了下面的實驗.

【實驗與思考7】

松開扎氣球的線，將氣球的口朝下，迅速松手（如圖5），你觀察到什么？該實驗有什么前瞻性意義？

隨著呲呲的放氣聲，氣球會向高處竄出，火箭升空不就是這個原理嗎！如果將氣球平放在桌面上，氣球會貼著桌面飛竄，以此說明汽艇或者噴氣式飛機的原理.

圖5

縱觀本節課，氣球的系列實驗將整堂課的各個知識點巧妙地串聯起來，形成了力的體系.很明顯，氣球作為本節課的明線，同時隱藏著一條暗線——力的作用效果，每一個實驗現象都要從力的作用效果感知力，分析力、歸納力的初步規律.不容易吸引人眼球的氣球還可以在壓強、浮力，質量守恒定律等諸多教學中得到的巧用，精彩還會延續.我們不完全認同“簡單就是美”，但是，只要我們用心去做，把簡單做到極致就是不簡單.簡單也能蘊育精彩.