創(chuàng)設問題情境,突破規(guī)律教學

物理規(guī)律（包括物理定律、定理、原理、法則、公式等）反映了物理現(xiàn)象、物理過程在一定條件下必然發(fā)生、發(fā)展和變化的規(guī)律。它反映了物質運動變化的各個因素之間的本質聯(lián)系，揭露了事物本質屬性之間的內(nèi)在聯(lián)系。在一定意義上說，物理規(guī)律揭示了在一定條件下某些物理量間內(nèi)在的、必然的聯(lián)系。

學生形成物理概念和掌握物理規(guī)律之間存在著不可分割的、辯證的聯(lián)系。一方面，形成物理概念是掌握物理規(guī)律的基礎，概念不清就談不到掌握規(guī)律；另一方面，掌握物理規(guī)律可以使我們從運動變化中，從物理對象與物理現(xiàn)象的聯(lián)系中去進一步更深入地理解物理溉念。另外，有些概念本身就是建立在物理規(guī)律的基礎之上，如電阻就是建立在對同一導體電壓與電流之比是一常數(shù)這個實驗規(guī)律之上的。所以，二者是相輔相成、相互促進的。

整個中學物理是以為數(shù)不多的基本概念和基本規(guī)律為主干而構成的一個完整的體系，是由基本概念、基本規(guī)律和基本方法及其相互聯(lián)系構成了學科的基本結構。其中，基本概念是基石，基本規(guī)律是中心，基本方法是紐帶。要使學生掌握學科的基本結構，就必須使學生學好基本規(guī)律。所謂物理知識的應用，主要是指運用物理概念，特別是運用物理規(guī)律解釋現(xiàn)象、解決物理問題。在中學物理教學中，學生的智力和能力，也主要是在觀察、實驗、探索和分析物理現(xiàn)象，理解、掌握和運用物理概念和物理規(guī)律的過程中不斷發(fā)展起來的。所以，我們應當在抓好物理概念教學的基礎上，認真抓好物理基本規(guī)律。

在中學階段，學生在學習物理規(guī)律中常見的問題和心理障礙主要是：感性認識不足，相關的準備知識不足，日常生活中形成的錯誤觀念的干擾，思維定勢帶來的負遷移，抽象思維能力不強和不會運用物理規(guī)律說明、解釋現(xiàn)象，分析解決實際問題等。因此，在物理教學中，創(chuàng)設必要的教學情境以幫助學生對物理規(guī)律的理解和掌握是十分必要的。

一、在矛盾中創(chuàng)設規(guī)律問題情境

世界萬物均處于矛盾運動之中，矛盾是促進事物發(fā)展的根本條件。在具體解決問題的過程中，矛盾是相對思維的沖撞，是學生認知的沖突，如果矛盾解決了，也即問題解決了。

【案例一】

對牛頓第一定律的突破

牛頓第一定律是較抽象的物理規(guī)律，教師可先通過演示實驗提出兩個相互矛盾的觀點：a、把小車輪朝上放在桌面上，用手推小車使其運動，停止用力時，小車就靜止，按照人們的生活經(jīng)驗提出“力是使物體運動的原因”。b、把小車翻過來，輪子朝下，向前一推，手離開了小車，小車還能繼續(xù)向前運動，又得出：“物體的運動不需要力來維持”，“力不是使物體運動的原因”。

【情境開發(fā)】

1.上述情境中所得的結論哪一個符合牛頓第一定律或者都不符合?

2.你能對上述情境中運動的小車進行受力分析嗎?

3.你若認為上述情境中所得的結論不正確，你認為錯誤的原因是什么?

【情境反思】

引起學生認知的矛盾沖突，創(chuàng)設了問題情境，喚起學生強烈的求知欲望，以高度集中的注意力去探究上面提出的問題。這樣的問題情境能較好地突破學生對物理規(guī)律的理解和深化，培養(yǎng)善于質疑物理規(guī)律，質疑權威，形成良好的科學素養(yǎng)。

二、在習題中創(chuàng)設經(jīng)典物理規(guī)律問題情境

【案例二】

伽利略的理想實驗

如右圖所示，伽利略理想實驗將可靠的實驗事實和嚴謹?shù)倪壿嬎季S結合起來，更深刻地揭示了自然規(guī)律。伽利略的“斜面實驗”程序如下：

①減小第二個料面的傾角，小球在這料面上仍然要達到原來的高度。

②兩個對接的抖面，讓靜止的小球沿一個料面滾下，小球將滾上另一個抖面。

③如果沒有摩擦，小球將上升到釋放的高度。

④繼續(xù)減小第二個抖面的傾角，最后使它成水平面，小球沿水平面做持續(xù)勻速運動。

【情境開發(fā)】

請按程序先后次序排列，并指出它究竟屬于可靠的事實，還是通過思維過程得到的結論。下列選項正確的是（）

A.事實→推論③→事實→推論④

B.事實→推論③→推論①→推論④

C.事實→推論①→推論③→推論④

D.事實→推論①→事實③→推論④

【情境所感】

面對這一問題，我們在教學中注意到許多學生不加思索地選擇了錯誤選項A。深入了解后方知道學生在學習新課時大多只注意伽利略理想實驗的結論，這也是長期以來物理規(guī)律教學的極大缺失，并沒有在意其思想和過程。所以，學生不知道理想實驗是不是實實在在的實驗，更不知道這個理想實驗是在“理想化”和“極限”的科學思想指導下的一種基本實驗事實的推理過程和思維活動。如果把這個失敗的學習情境放在牛頓第一定律教學過程去讓學生討論，就可以加深學生對理想實驗這種思維活動的理解，并從中學到“理想化”和“極限”推理等的科學方法。當然，亡羊補牢，為期不晚。

三、在“理想”與“現(xiàn)實”的矛盾中創(chuàng)設經(jīng)典物理規(guī)律問題情境

經(jīng)典物理規(guī)律的得出往往是建立在“理想化”和“極限”推理的科學思想指導下的，但在現(xiàn)實世界中，即使是再好的實驗器材也無法完美驗證。但如果教師能恰當好處地利用這個“理想”與“現(xiàn)實”的矛盾而創(chuàng)設問題情境。那么，規(guī)律也許會得到活化理解，會得到升華。

【案例三】

由“機械能相互轉化守恒定律”到“能量守恒定律”

在新授“能量守恒定律”時，教師首先創(chuàng)設了這樣的情境：我們已學過動能和勢能可相互轉化，如果不考慮摩擦力的因素，動能和勢能在相互轉化過程中，機械能總量保持不變。這是理想情況，但在現(xiàn)實中卻并非如此。于是教師做了單擺實驗，觀察到單擺上升高度逐漸降低，說明動能、勢能相互轉化過程中機械能并不守恒。這不是違背了機械能守恒定律嗎?

【情境開發(fā)】

1.擺球為什么上升的高度逐漸降低?

2.這里存在著哪些能量轉化呢?轉化掉的機械能變成了什么形式的能了?

3.把轉化掉的機械能加上現(xiàn)存的機械能還等于原來的機械能總量嗎?

【情境延伸】

在上述問題情境的基礎上，學生分組討論，展開辨證。接著教師也就很自然地新授了“能量守恒定律”。這樣既起到了知識的過渡與延伸，又起到了對原有知識的深化、活化理解和對新知識的模型建構。既起到了很好的教學效果，又培養(yǎng)了學生的思維方法和科學素養(yǎng)。

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