經歷探究過程,體驗科學方法

學習科學探究方法，提高自主學習能力，養成良好的思維習慣，能運用物理知識和科學探究方法解決一些問題是新的普通高中物理中課程總目標之一。實現這一目標的最佳方式是促使學生采用探究式學習方式來學習知識，即學生自己親身經歷科學探究的各個環節，通過自己積極的思維活動來解決問題。而與之對應的教學方式就是探究式教學。課堂探究式教學，就是學生在教師的引導下，像科學家發現真理一樣，通過自己的大腦去獨立思考、探究、學習，不斷發現事物變化的起因和內部聯系，從中找出規律。

牛頓第二定律是高中力學部分的重點，是動力學的核心定律，是學習后續知識的基礎。牛頓第二定律是在實驗基礎上建立起來的重要定律，所以在教學中要首先讓學生了解本節要研究的問題——a與f、m的定量關系。因此，探究a與f、m的定量關系宜在教師引導下，通過學生的主動探索去獲取。在這里，本文結合自己對牛頓第二定律的教學實踐談談如何在教學中進行探究式教學。

一、設計情景，提出問題，啟發分析，尋找相關量

教師引入：我們知道力是物體運動狀態改變的原因，力是物體產生加速度的原因，物體的加速度與力有關。與力有什么樣的關系?還可能與什么有關?

學生思考。舉例回答：用不同大小的力拉同樣質量的車，力大時速度增加快。而用同樣大小的力拉空車，速度增加得快，拉滿載貨物得車，速度增加得慢；說明還與物體質量有關。

教師歸納：從生活中例子可以知道物體質量一定時，受力越大，它獲得的加速度越大；而物體受力一定時，它的質量越大，獲得的加速度越小。

教師進一步引導學生提出問題：然而物理學并不滿足于這樣定性描述，下一步研究什么?

學生回答：研究它受的力、它的質量有什么定量關系。

教學反思：在科學探究過程中，提出問題的重要性并不亞于解決問題。所以，在教學中應培養學生發現問題、提出問題的能力。教師從熟悉的現象中提出問題，引起思維的撞擊，有助于激發學生解決問題的興趣。而通過引導學生提出問題，則可激發學生手腦并用進行“實驗探究”，讓學生能在簡單層次像科學家那樣去“主動發現”o下面通過實驗探究學生在前面提出的問題。

二、學生分組設計實驗。教師引導探究規律

這是本節課的重點，是實驗探究過程。教師讓學生自己設計實驗方案、分組討論、改進實驗方法、深化思維，教師可作適當引導。對沒有設計方案、不知道如何做實驗的同學，教師應給予指導，盡可能讓學生自己設計，讓他們體驗科學探索的過程，感受探索的艱難，學習科學的研究方法，同時去嘗到成功的喜悅。這就體現出了“以學生發展為本”的理念。對于沒有設計出實驗的小組，教師則可通過提供解決思路，并對于學生的思考予以肯定，促進學生解決問題、設計出實驗。

(一)選擇實驗方法與裝置

教師引導：本實驗是研究物體運動的加速度a與物體所受外力F的關系及物體運動的加速度與物體的質量M的關系。當一個物理量與多個量有關系時，我們采用控制變量法研究它們間的關系。請同學們設計實驗，選擇器材。

實驗器材：光滑長木板、鉤碼、砝碼、小車、細線、打點計時器、紙帶、夾子。

裝置如圖：

教師提問：如何測力F，質量M，加速度a?

學生討論回答。教師歸納：力F可由所掛鉤碼重算出，當鉤碼質量遠小于小車質量時，可近似認為鉤碼所受重力大小等于小車所受合外力的大小(強調學過牛頓第二定律就可以明白其中道理，激發學生進一步學習興趣)

教師提問：如何消除木板摩擦力的影響?

學生討論回答，教師歸納：平衡摩擦法。將光滑木板一端墊起，使放在它上表面的物體所受重力沿斜面的分量Gl=Mgsinθ與摩擦力f-μMgcosθ相等，即μ=tgθ，此時無論物體質量怎樣變化，只要μ=tgθ成立，就一定存在G1＝f，于是實現了化“變”為“不變”，即平衡了摩擦力之后的環境就等效于物體不受摩擦力的作用，這樣小車的合外力等于對小車的拉力。

(二)學生分組實驗

1.實驗共需完成幾組實驗?

2.每次實驗要記錄哪些數據?

通過討論，教師歸納，確定下列表格中的數據。

(1)加速度與受力關系

三、分析歸納，得出規律

從分組實驗中抽樣，將記錄結果向全班展示并引導學生分析，在實驗所得數據中，我們得到幾組M一定時a與F的值，以及F一定時a與M的值，從這幾組數據中較難看出M一定時，a與F、M的關系。為了使實驗數據較為明顯、盲觀地反映其中蘊涵的規律，常常利用圖像來處理實驗數據，即運用圖像的科學方法來描述它們之間的關系。然后引導學生作圖。

教師提問：通過圖像得出什么結論?

(1)當m不變時，a與F的關系是——

(2)當F不變時，a與m的關系是——

教學反思：這一過程把知識傳授轉變為學習過程的親身體驗，讓學生的思維模式向科學的思維模式傾斜，使他們從中受到了科學的方法教育，如：列表法、近似法、等效法、圖像法等，并使他們在心理、態度、情感等非智力因素方面得到了潛移默化的鍛煉，從探究中獲得經驗，提高了學生的能力和素質。