“巧設(shè)情境”突破物理概念教學(xué)中的難點(diǎn)

鄢琴

（重慶市第八中學(xué)）

摘 要：概念教學(xué)是物理教學(xué)中的重點(diǎn)，不同的物理概念需要不同的教學(xué)方法。以“機(jī)械功”這一概念為例，結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，在教學(xué)中巧妙設(shè)置情境，讓學(xué)生在任務(wù)驅(qū)動(dòng)、自主探究的過(guò)程中順理成章地得出物理概念，并且深刻理解概念中的難點(diǎn)，即距離為什么是“力的方向”上移動(dòng)的距離。

關(guān)鍵詞：物理概念；機(jī)械功；創(chuàng)設(shè)情境

“機(jī)械功”是初中物理教學(xué)中一個(gè)既抽象又重要的力學(xué)概念。筆者對(duì)比人教版和滬科版教材“機(jī)械功”一節(jié)的編寫：都偏重于對(duì)“機(jī)械功”的感性認(rèn)識(shí)和理解，用了較多的篇幅列舉生活中的事例，讓學(xué)生體會(huì)做功的兩個(gè)必要因素。但是，在最后得出功的概念時(shí)卻直接給出，沒(méi)有任何說(shuō)明。因此，大多數(shù)老師在處理“功”這一概念時(shí)，也都采用直接給出的方法。學(xué)生學(xué)完本節(jié)之后，仍會(huì)留下兩大疑問(wèn)：第一，距離為什么是指力的方向上移動(dòng)的距離？第二，功為什么就等于力和力的方向上移動(dòng)距離的乘積？

筆者認(rèn)為在進(jìn)行“機(jī)械功”這一概念的教學(xué)時(shí)，應(yīng)該將重點(diǎn)放在力和距離這兩者的定量分析上。這樣做的好處有三：第一，順理成章得出功的概念，符合知識(shí)在學(xué)習(xí)的過(guò)程中自然生成的教學(xué)理念。第二，突破機(jī)械功概念中的難點(diǎn)即“距離”為什么是“力的方向”上移動(dòng)的距離。第三，與物理學(xué)史上“功”這一概念的建立過(guò)程較吻合。

怎樣才能實(shí)現(xiàn)對(duì)力和距離的定量分析呢？

一、創(chuàng)設(shè)情境，提出任務(wù)

為將生活實(shí)例引入課堂，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，便于學(xué)生參與、觀察、記錄和分析，教師設(shè)計(jì)了一個(gè)任務(wù)情境：“請(qǐng)一名女同學(xué)將一名男同學(xué)豎直提升10cm。”

二、設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

經(jīng)過(guò)熱烈討論，學(xué)生設(shè)計(jì)操作了“一人提，兩人抬，用杠桿，用滑輪”四個(gè)實(shí)驗(yàn)。

1.女生直接提男生，沒(méi)有成功。此時(shí)這個(gè)力沒(méi)有顯示出成效。

2.女生請(qǐng)小伙伴幫忙抬起男生，順利完成任務(wù)，此時(shí)這個(gè)力顯示出成效。對(duì)比兩次結(jié)果，學(xué)生初步認(rèn)識(shí)到“成效”的含義。

3.女生借助超大杠桿順利將男生提起來(lái)，力顯示出成效。

4.學(xué)生借助滑輪組來(lái)完成任務(wù)，力顯示出成效。

三、記錄數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)

每一組實(shí)驗(yàn)后，教師均引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)前面學(xué)過(guò)的知識(shí)，在忽略機(jī)械自重和摩擦的情況下，分別計(jì)算四次的動(dòng)力大小，得出四組數(shù)據(jù)：

四、分析數(shù)據(jù)，得出結(jié)論

教師首先引導(dǎo)學(xué)生觀察、分析表格中的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)第2、3、4次方案中，力和距離的大小都不相同。

教師提問(wèn)一：通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，這三組數(shù)據(jù)中力和距離大小有怎樣的特點(diǎn)？

學(xué)生分析：動(dòng)力越小的時(shí)候，動(dòng)力作用點(diǎn)移動(dòng)的距離越大。（學(xué)生初步感受到，省力就要費(fèi)距離，力和距離是有定量關(guān)系的。）

教師提問(wèn)二：在忽略機(jī)械自重和摩擦的情況下，完成的任務(wù)完全相同，那么三次動(dòng)力顯示出的成效就應(yīng)該完全相同。應(yīng)該用怎樣的一個(gè)量來(lái)反映這個(gè)成效呢？?jī)H僅用力的大小可以嗎？

學(xué)生分析：不可以，因?yàn)槿瘟Φ拇笮∈遣幌嗟鹊摹Ｍ恚瑑H僅用距離來(lái)反映這個(gè)成效也不可以。

學(xué)生進(jìn)一步分析：三次動(dòng)力和距離的乘積相等。于是想到我們恰好就可以用這個(gè)乘積來(lái)反映這三次的成效相同，也就是這個(gè)力所做的功。

教師提問(wèn)三：請(qǐng)同學(xué)們進(jìn)一步思考關(guān)于距離有沒(méi)有特殊的要求？在這里教師應(yīng)該著重引導(dǎo)學(xué)生借助第三組數(shù)據(jù)。

學(xué)生分析得出：我們仔細(xì)畫出杠桿的模型會(huì)發(fā)現(xiàn)動(dòng)力F應(yīng)該乘以距離h而不是距離s才會(huì)與其他組數(shù)的乘積相等。因此，在功的計(jì)算公式中，距離應(yīng)該選擇在力的方向上移動(dòng)的距離。

五、解題應(yīng)用，拓展延伸

上述表格中的數(shù)據(jù)，全部是在理想情況下計(jì)算得出，那么在實(shí)際生活中又會(huì)是怎么樣呢？可以讓學(xué)生在采用第四種方法完成任務(wù)的時(shí)候用彈簧測(cè)力計(jì)來(lái)測(cè)一下實(shí)際所需要的動(dòng)力，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)這個(gè)動(dòng)力比理想值要大，說(shuō)明實(shí)際情況下，動(dòng)力所做的功更多，為什么呢？留作學(xué)生的思考，為后面的機(jī)械效率做好鋪墊。

通過(guò)設(shè)疑、實(shí)驗(yàn)、記錄和定量分析，采取“問(wèn)題鏈”的方式，關(guān)于“機(jī)械功”的概念瓜熟蒂落，學(xué)生不僅知其然，更知其所以然。這就是巧設(shè)情境、任務(wù)驅(qū)動(dòng)、自主探究、科學(xué)分析的妙用！

編輯 李建軍