巧設(shè)小實(shí)驗(yàn),突破《重力》教學(xué)重難點(diǎn)

鐘柳清

摘 要：學(xué)生在畫物體在斜面上受到的重力方向時(shí)總是容易畫錯(cuò)，探究物體與質(zhì)量關(guān)系的常規(guī)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生感到枯燥、無(wú)聊。巧妙設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，突破了本節(jié)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，取得相當(dāng)好的效果，在此談一些看法。

關(guān)鍵詞：巧設(shè)實(shí)驗(yàn)；突破；重點(diǎn)；難點(diǎn)

《重力》是舊版人教版初中物理第十三章《力和機(jī)械》第二節(jié)內(nèi)容。重力是在前面學(xué)過(guò)的力的一般知識(shí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究力學(xué)中最常見(jiàn)的三種力之一。在分析物體受力時(shí)，重力處于最基礎(chǔ)的地位。本節(jié)重點(diǎn)是通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究重力大小跟物體質(zhì)量的關(guān)系，難點(diǎn)是對(duì)重力方向的理解。

一、對(duì)“探究重力大小跟什么因素有關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

對(duì)于“探究重力大小跟什么因素有關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，教材要求做出關(guān)于影響重力大小的因素的猜想，并用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證想法。在實(shí)際的教學(xué)中，大部分學(xué)生首先會(huì)猜想出重力的大小與物體的質(zhì)量有關(guān)，理由是質(zhì)量越大的物體越重。有的學(xué)生會(huì)提出重力的大小可能跟物體的形狀有關(guān)，理由是形狀不同的物體，感覺(jué)輕重不同。此時(shí)教師往往會(huì)引導(dǎo)學(xué)生排除干擾因素，最后探究物體所受重力跟物體質(zhì)量的關(guān)系。為了方便得出數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確畫出重力與質(zhì)量的關(guān)系圖像，實(shí)驗(yàn)時(shí)提供的器材是已知質(zhì)量值的鉤碼，讓學(xué)生利用彈簧測(cè)力計(jì)直接測(cè)量重力大小。學(xué)生在獲得第一次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后，往往就會(huì)根據(jù)推理直接得出第二次、第三次的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繼而在坐標(biāo)圖像中描出相應(yīng)的點(diǎn)，得出正確的結(jié)論。對(duì)于這種小學(xué)生都會(huì)的推理過(guò)程，中學(xué)生怎么會(huì)有興趣，也失去了實(shí)驗(yàn)中探究的味道。

本實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)突出科學(xué)探究素養(yǎng)中的“猜想”與“分析與論證”兩個(gè)要素。鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)已有的知識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)大膽提出猜想，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的方法之一，教師有必要幫助學(xué)生解開疑惑。本人引導(dǎo)學(xué)生探究此實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)巧妙地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在探究中得到樂(lè)趣，滿足好奇心，達(dá)到預(yù)期的效果。

首先，讓學(xué)生對(duì)“重力的大小跟什么因素有關(guān)？”提出猜想，學(xué)生會(huì)想到物體的重力大小可能跟物體的質(zhì)量、材料和形狀有關(guān)。學(xué)生根據(jù)猜想，提出需要的實(shí)驗(yàn)器材，包括測(cè)量物體質(zhì)量的天平、測(cè)量物體受到的重力大小的彈簧測(cè)力計(jì)，還有質(zhì)量和形狀不同的物體（如，文具袋、鎖匙、錢包、圓珠筆、書包等）。每組只測(cè)量一組數(shù)據(jù)，并把結(jié)果填到黑板設(shè)定的表格中，如下表所示，并在相應(yīng)的重力與質(zhì)量的關(guān)系坐標(biāo)圖中描出相應(yīng)的點(diǎn)。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，雖然各組的數(shù)據(jù)看似有點(diǎn)雜亂無(wú)章，但在坐標(biāo)圖像中顯示它們幾乎都在同一條直線上，說(shuō)明物體所受重力大小與它的質(zhì)量成正比的結(jié)論,表達(dá)式G/m=g（常數(shù)），并且獲得g的取值。

采用不同的物體，在雜亂的數(shù)據(jù)背后很難看出這些數(shù)據(jù)所遵循的規(guī)律，而通過(guò)坐標(biāo)描點(diǎn)可以形象地得出實(shí)驗(yàn)規(guī)律。實(shí)驗(yàn)中取材的隨意性，使得出的結(jié)論可信度更高，而且還驗(yàn)證了重力的大小與物體的材料和形狀無(wú)關(guān)。巧妙設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生枯燥中體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)探究的樂(lè)趣，主動(dòng)參與到課堂學(xué)習(xí)中，同時(shí)有利于學(xué)生分析論證能力的培養(yǎng)。

二、對(duì)重力的方向的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

重力的方向是本節(jié)的一個(gè)重點(diǎn)，也是一個(gè)難點(diǎn)。在實(shí)際教學(xué)中，教師通常把物體懸掛在細(xì)繩上，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)二力平衡知識(shí)，確定重力的方向，即豎直向下或垂直水平面向下。當(dāng)物體放在斜面上時(shí)，學(xué)生卻往往把重力的方向畫成垂直斜面向下。造成這種錯(cuò)誤的原因主要是因?yàn)閷W(xué)生沒(méi)有弄清楚水平面和豎直向下的含義，而往往把豎直向下理解為垂直向下，成為了教學(xué)中的難點(diǎn)。

初中學(xué)生思維處于從直覺(jué)經(jīng)驗(yàn)型思維向邏輯思維的過(guò)渡階段，辯證思維還處在萌芽和初始狀態(tài)上，因此，初中生對(duì)概念的理解、判斷、推理在很大程度上仍然離不開直觀形象的支撐。根據(jù)初中學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，巧設(shè)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生從具體形象的事例中，理解重力的方向。

1.讓學(xué)生明白什么是水平面

水平面是指完全靜止的水所形成的平面，亦指跟這個(gè)平面平行的面。利用三角板、燒杯、水等器材，巧設(shè)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生觀察水平面的特點(diǎn)。在燒杯中裝入適量的水，將燒杯水平或傾斜放置，可以發(fā)現(xiàn)水平面是不可改變的。

2.理解豎直向下的含義

豎直向下是指垂直水平面向下，該方向不可改變。利用前面裝置，把小球用一個(gè)細(xì)繩系在燒杯的蓋子上，把燒杯水平或傾斜放置，利用三角板可以證明，懸掛小球的細(xì)繩始終與水平面垂直，細(xì)繩的方向就是豎直方向，也可以說(shuō)是垂直水平面向下，是不變的，與燒杯是否傾斜無(wú)關(guān)。

3.確定重力的方向

根據(jù)二力平衡知識(shí)，當(dāng)小球靜止時(shí)，小球受到的重力和細(xì)繩對(duì)小球的拉力是一對(duì)平衡力，重力方向與細(xì)繩拉力的方向相反，即重力方向是豎直向下。

為了幫助學(xué)生理解重力的方向，可以在黑板上用直尺隨意畫一條看似豎直的線，讓學(xué)生判斷該直線是否豎直？讓學(xué)生直接利用重力的方向解決問(wèn)題。從而想到利用重力的方向去校準(zhǔn)墻壁是否豎直，如何使畫端正地掛在墻上等等，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的習(xí)慣和能力。在教學(xué)中略施技巧，設(shè)置知識(shí)的臺(tái)階，讓學(xué)生從本質(zhì)上認(rèn)識(shí)重力的方向，化解教學(xué)的難點(diǎn)，使課堂教學(xué)達(dá)到很好的效果。