經(jīng)歷探究過程,體驗(yàn)科學(xué)方法

學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法，提高自主學(xué)習(xí)能力，養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣，能運(yùn)用物理知識(shí)和科學(xué)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(biāo)之一。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的最佳方式是促使學(xué)生采用探究式學(xué)習(xí)方式來學(xué)習(xí)知識(shí)，即學(xué)生自己親身經(jīng)歷科學(xué)探究的各個(gè)環(huán)節(jié)，通過自己積極的思維活動(dòng)來解決問題。而與之對(duì)應(yīng)的教學(xué)方式就是探究式教學(xué)。課堂探究式教學(xué)，就是學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，像科學(xué)家發(fā)現(xiàn)真理一樣，通過自己的大腦去獨(dú)立思考、探究、學(xué)習(xí)，不斷發(fā)現(xiàn)事物變化的起因和內(nèi)部聯(lián)系，從中找出規(guī)律。

牛頓第二定律是高中力學(xué)部分的重點(diǎn)，是動(dòng)力學(xué)的核心定律，是學(xué)習(xí)后續(xù)知識(shí)的基礎(chǔ)。牛頓第二定律是在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上建立起來的重要定律，所以在教學(xué)中要首先讓學(xué)生了解本節(jié)要研究的問題——a與f、m的定量關(guān)系。因此，探究a與f、m的定量關(guān)系宜在教師引導(dǎo)下，通過學(xué)生的主動(dòng)探索去獲取。在這里，本文結(jié)合自己對(duì)牛頓第二定律的教學(xué)實(shí)踐談?wù)勅绾卧诮虒W(xué)中進(jìn)行探究式教學(xué)。

一、設(shè)計(jì)情景，提出問題，啟發(fā)分析，尋找相關(guān)量

教師引入：我們知道力是物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的原因，力是物體產(chǎn)生加速度的原因，物體的加速度與力有關(guān)。與力有什么樣的關(guān)系?還可能與什么有關(guān)?

學(xué)生思考。舉例回答：用不同大小的力拉同樣質(zhì)量的車，力大時(shí)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(zhì)量有關(guān)。

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

教師進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生提出問題：然而物理學(xué)并不滿足于這樣定性描述，下一步研究什么?

學(xué)生回答：研究它受的力、它的質(zhì)量有什么定量關(guān)系。

教學(xué)反思：在科學(xué)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(xué)中應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題的能力。教師從熟悉的現(xiàn)象中提出問題，引起思維的撞擊，有助于激發(fā)學(xué)生解決問題的興趣。而通過引導(dǎo)學(xué)生提出問題，則可激發(fā)學(xué)生手腦并用進(jìn)行“實(shí)驗(yàn)探究”，讓學(xué)生能在簡(jiǎn)單層次像科學(xué)家那樣去“主動(dòng)發(fā)現(xiàn)”o下面通過實(shí)驗(yàn)探究學(xué)生在前面提出的問題。

二、學(xué)生分組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。教師引導(dǎo)探究規(guī)律

這是本節(jié)課的重點(diǎn)，是實(shí)驗(yàn)探究過程。教師讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、分組討論、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法、深化思維，教師可作適當(dāng)引導(dǎo)。對(duì)沒有設(shè)計(jì)方案、不知道如何做實(shí)驗(yàn)的同學(xué)，教師應(yīng)給予指導(dǎo)，盡可能讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)，讓他們體驗(yàn)科學(xué)探索的過程，感受探索的艱難，學(xué)習(xí)科學(xué)的研究方法，同時(shí)去嘗到成功的喜悅。這就體現(xiàn)出了“以學(xué)生發(fā)展為本”的理念。對(duì)于沒有設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)的小組，教師則可通過提供解決思路，并對(duì)于學(xué)生的思考予以肯定，促進(jìn)學(xué)生解決問題、設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)。

(一)選擇實(shí)驗(yàn)方法與裝置

教師引導(dǎo)：本實(shí)驗(yàn)是研究物體運(yùn)動(dòng)的加速度a與物體所受外力F的關(guān)系及物體運(yùn)動(dòng)的加速度與物體的質(zhì)量M的關(guān)系。當(dāng)一個(gè)物理量與多個(gè)量有關(guān)系時(shí)，我們采用控制變量法研究它們間的關(guān)系。請(qǐng)同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，選擇器材。

實(shí)驗(yàn)器材：光滑長木板、鉤碼、砝碼、小車、細(xì)線、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、夾子。

裝置如圖：

教師提問：如何測(cè)力F，質(zhì)量M，加速度a?

學(xué)生討論回答。教師歸納：力F可由所掛鉤碼重算出，當(dāng)鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量時(shí)，可近似認(rèn)為鉤碼所受重力大小等于小車所受合外力的大小(強(qiáng)調(diào)學(xué)過牛頓第二定律就可以明白其中道理，激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)興趣)

教師提問：如何消除木板摩擦力的影響?

學(xué)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(shí)無論物體質(zhì)量怎樣變化，只要μ=tgθ成立，就一定存在G1＝f，于是實(shí)現(xiàn)了化“變”為“不變”，即平衡了摩擦力之后的環(huán)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(duì)小車的拉力。

(二)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)

1.實(shí)驗(yàn)共需完成幾組實(shí)驗(yàn)?

2.每次實(shí)驗(yàn)要記錄哪些數(shù)據(jù)?

通過討論，教師歸納，確定下列表格中的數(shù)據(jù)。

(1)加速度與受力關(guān)系

三、分析歸納，得出規(guī)律

從分組實(shí)驗(yàn)中抽樣，將記錄結(jié)果向全班展示并引導(dǎo)學(xué)生分析，在實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)中，我們得到幾組M一定時(shí)a與F的值，以及F一定時(shí)a與M的值，從這幾組數(shù)據(jù)中較難看出M一定時(shí)，a與F、M的關(guān)系。為了使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)較為明顯、盲觀地反映其中蘊(yùn)涵的規(guī)律，常常利用圖像來處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，即運(yùn)用圖像的科學(xué)方法來描述它們之間的關(guān)系。然后引導(dǎo)學(xué)生作圖。

教師提問：通過圖像得出什么結(jié)論?

(1)當(dāng)m不變時(shí)，a與F的關(guān)系是——

(2)當(dāng)F不變時(shí)，a與m的關(guān)系是——

教學(xué)反思：這一過程把知識(shí)傳授轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)過程的親身體驗(yàn)，讓學(xué)生的思維模式向科學(xué)的思維模式傾斜，使他們從中受到了科學(xué)的方法教育，如：列表法、近似法、等效法、圖像法等，并使他們?cè)谛睦怼B(tài)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(jīng)驗(yàn)，提高了學(xué)生的能力和素質(zhì)。