關于“重力”教學的思考與建議

吳長標

(江蘇省南京市六合區教育局教研室，江蘇 南京 211500)

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關于“重力”教學的思考與建議

吳長標

(江蘇省南京市六合區教育局教研室，江蘇 南京 211500)

本文分析了不同版本初中物理教科書中“重力”知識點的呈現方式，提出“重力”教學的建議.

重力；呈現方式；教學建議

初中物理“重力”教學主要圍繞重力概念引入，從重力大小和方向展開.《義務教育物理課程標準》(2011年版)關于“重力”的要求是：通過常見事例或實驗，了解重力.據此，重力的教學目標如下：通過實例知道由于地球的吸引而使物體受到的力叫做重力；會用彈簧測力計測量物體所受重力；通過實驗探究影響重力大小的因素，得到物體重力大小與質量的關系；通過實驗感知重力的方向.其中探究重力大小與質量的關系和判定重力的方向是本節教學的重點和難點，關于這兩個知識點不同版本的教材呈現方式如表1.

表1

續表

從表1可以看出，各版本教材在“重力的大小”這個知識點上的呈現方式大致相同，在“重力的方向”這個知識點上，蘇科版教材較好地體現了課標理念，基于學生的認知水平，注重學生的探究、發現.

1 關于“重力大小”的教學思考

1.1 教學設計要基于學生的認知水平

教學的起點是學情，教學設計要符合學情、貼近學生的心理、認知特點，要有必要的猜想、探究環節，因為“猜想與假設”是實驗探究活動的前提.

八年級學生的生活經驗是：一桶水比一杯水重，大蘋果比小蘋果重，一個西瓜比一只蘋果重.他們的直觀感受是：體積大的物體所受重力大.學生還有這樣的認識“鐵比棉花重”，因此他們會猜測：物體所受的重力可能會與體積和密度有關.考慮到教學的容量和難度問題，各版本教材的設計都是直接告訴學生重力與質量有關.學生中有疑惑：重力與體積、密度好像也有關？這樣的設計是否基于學生的直觀生活實際？是否考慮了學生的疑惑？是否阻礙了學生猜想等能力的培養？值得我們研究.

1.2 實驗探究要符合邏輯，便于找出物理規律

教材探究的是不同個數的鉤碼所受重力與質量的關系，這樣的探究似乎不合邏輯，顯得多余.因為已知重力與質量有關，一個鉤碼與兩個、三個鉤碼的質量和重力雖然是不同的，但是質量與重力均是成倍數增加的，那么重力與質量的比值自然是相同的，測幾個有意義嗎？這是探究嗎？能得出“重力與質量成正比”這個結論嗎？

即使不用鉤碼，用不同的鐵塊來做，由于控制變量法在學生頭腦里根深蒂固，也易使學生形成錯誤的認識：同一物質的物體所受重力與其質量成正比，不同物質就不一定了.教材這樣的設計影響了學生建構完整的物理規律和養成良好的思維方式.

設計的記錄表格中有質量、重力欄，為什么還要有重力與質量的比值欄？這樣的設計是否缺少了探究的環節，把探究變成了驗證？是否忽視了對學生在數據采集、分析、歸納、總結等方面能力的培養？基于以上的分析，筆者提出以下教學建議.

2 關于“重力大小”的教學建議

2.1 引發猜想，設計驗證實驗

在引出重力的概念后，教師提出問題1：物體所受重力的大小與什么有關？引導學生結合生活經驗進行猜測，學生可能會有以下猜想：(1) 物體的重力可能與體積有關；(2) 物體的重力可能與質量有關；(3) 物體的重力可能與密度有關……

教師出示事先準備好的實驗器材：木塊A、B，鋁塊C、D(木塊A與鋁塊C體積相同，木塊B與鋁塊D質量相同)，天平和測力計.

問題2：如何設計實驗，驗證你的猜想?如何設計表格，記錄數據？

教師啟發學生用測力計測不同物體所受重力，生生交流設計出表格2.

表2

問題3：比較木塊A和鋁塊C的測量結果，你能得出什么結論？比較木塊B和鋁塊D的測量結果，你能得出什么結論？比較木塊A和木塊B的測量結果，你能得出什么結論？

在實驗探究之前，學生清楚控制什么變量，要觀察什么變化.這樣一組問題的設計，可引導學生順利得出：物體所受重力與質量有關，質量越大，重力越大，物體所受重力與體積、密度無關.

2.2 實驗數據分析

問題4：重力與質量到底有什么關系？如何尋找它們之間的關系？

教師啟發學生：質量與重力是兩個不同的物理量，單位不同，加和減是沒有意義的，乘積也各不相同，似乎沒有什么規律可尋.引導學生想到除，即重力與質量之比.通過師生、生生交流，完善表2，設計出表3.

表3

問題5：上述結論是否具有普遍意義？老師準備了三種水果：蘋果、梨、桔子，質量已事先測出并貼在水果表面，你能設計實驗驗證這個結論嗎？學生通過思考，設計出表4.

表4

這樣的設計注重了探究的完整性、真實性，邏輯嚴謹，測量簡捷，有利于學生自主建構物理規律，有利于學生思維能力的培養，不足之處是增加了教學的容量和難度.

3 關于“重力方向”的教學思考

3.1 要不要探究

小學四年級科學(下冊)在解釋“蘋果熟了，為什么總是落向地面”時寫道:“牛頓的第一個解釋是：某種看不見的力把蘋果拉向地面，這種力使其他東西掉下來時，也都落向地面，這個力來自地球.它使地面上的萬物都受到垂直向下的重力.”這說明學生的腦海里已有了重力方向是垂直向下的概念，要糾正學生的認識，實驗探究是必要的，這一點蘇科版教材做得較好.

3.2 怎樣探究

由于重力的方向看不見，學生又沒有學過二力平衡的知識，所以有必要講清通過什么來顯示重力的方向.蘇科版教材首先就要求學生“觀察懸線OA的方向”，是否顯得突兀，目的不明？最后“剪斷懸線OA，觀察小球下落的方向”，是否順序顛倒？

3.3 怎樣引導學生準確表達

學生觀察懸線OA的方向，往往會表述為“垂直板面向下”，怎樣過渡到“垂直水平面向下”即“豎直向下”？

4 關于“重力方向”的教學建議

(1) 如圖1所示，用手拿著小球放在O點正下方，松手后觀察小球下落方向，記下小球落點.引導學生悟出：小球從靜止開始自由下落的方向就是所受重力的方向.

(2) 如圖2所示，用細線將小球懸掛起來，燒斷細線(不要剪斷，避免擾動)，觀察小球下落方向，記下小球落點.引導學生悟出：將小球懸掛起來靜止時，懸線的方向就是小球所受重力的方向.將判定重力方向(隱性)轉化為觀察懸線方向(顯性)，滲透了物理思想方法教育.

(3) 如圖3所示，為便于觀察懸線的方向，在木板上放置盛有適量水的水槽，為增強演示效果，可滴幾滴紅墨水.

(4) 如圖4所示，緩慢改變木板的傾角α，觀察懸線OA的方向.學生觀察到：懸線的方向并不總是跟木板表面垂直，而是始終與水平面垂直.

引導學生悟出：小球所受重力的方向始終與水平面垂直向下.告訴學生：“垂直水平面向下”即為“豎直向下”，教會學生將“生活語言”變成“物理語言”，訓練學生準確表述物理現象或規律的能力，此方法也為今后探究浮力的方向總是豎直向上的留下埋伏.

劉炳昇，李容.義務教育教科書八年級下冊[M].南京：江蘇鳳凰科學技術出版社，2012：49-50.