“知”“法”并行的物理教學初探——以“曲線運動”教學設計為例

趙小鈞

(江蘇省華羅庚中學，江蘇　金壇　213200)

“知”“法”并行的物理教學初探
——以“曲線運動”教學設計為例

趙小鈞

(江蘇省華羅庚中學，江蘇金壇213200)

摘要：物理課的教學設計可按“知識”與“方法”并行的方式，這樣的課堂讓學生學習物理知識和物理方法成為一個有機的整體，與師生的探究活動也是一個有機的整體.

關鍵詞：物理教學；曲線運動；“知”、“法”并行

1問題的提出

中學物理常以知識為主線來設計教學，教師在課堂教學中強調知識及知識獲得過程的重要性，但對于科學家在歸納、總結知識過程中所用的方法基本不提、或是“隱性”處理，導致物理科學方法教學目標不明確、教學內容不確定、教學效果不顯著等問題，筆者認為，在一些物理課的教學設計中可按“知識”與“方法”并行的方式，采用顯性方式進行科學方法教育，明確指出這種科學方法的名稱，傳授有關該方法的知識，揭示方法的形式、操作過程，說明原理.這樣處理，學生可更有目的性地學習物理科學方法，既加深的對知識的理解學習，又讓方法的學習更具有體系性、目的性，下面以人教版高中物理必修2中曲線運動的第一節“曲線運動”為例，探討在教學中實施“知法并行”的方略.

2教學案例

2.1導入新課

物理研究方法之一：觀察法——探索世界的窗口

師：生活中有很多運動情況，我們學習過各種直線運動，包括勻速直線運動、勻變速直線運動等，下面我們就來欣賞一組視頻，看看視頻中這些物體運動的軌跡有什么特點？(展示視頻)

曲線運動的定義：物體的運動軌跡是一條曲線的運動叫曲線運動.

其實，同學們會發現在日常生活中曲線運動比直線運動更普遍，那么，今天我們就來探討一下曲線運動.觀察是最基本、最古老、最直接的科學方法，從某種意義上說，沒有觀察就沒有科學研究.要在科學研究上有所發現、有所創造，必須掌握觀察方法.運用觀察方法，可以為科學研究積累資料、捕捉信息，為理論抽象準備好必不可少的事實基礎.而且，以觀察為始端的科學研究，其最終又須回歸到觀察中去，要用觀察事實來檢驗研究結果的真偽優劣.觀察法是人們探索世界的窗口.

2．2新課教學

物理研究方法之二：圖像法——直觀的看世界

在研究曲線運動之前，得先描繪出曲線運動的軌跡(如圖1所示，用DIS實驗系統實時記錄平拋運動物體的軌跡，強調水平拋出點為零位置，用二維的坐標系來記錄曲線運動的軌跡).借助于高科技讓我們研究運動方便了許多.教師提問：我們要研究一個物體的運動，需要研究哪些物理量？

圖1

(1)曲線運動的位移

圖2

如圖2所示，位移的方向：由O指向A，由于不同的位移，方向不同，所以我們表示位移時用坐標上的分位移表示，以便于計算.

位移的大小(提出位移分量的概念)：xA=lcosθ，yA=lsinθ.

圖像法是根據題意把抽象復雜的物理過程有針對性地表示成物理圖像，將物理量間的代數關系轉變為幾何關系，運用圖像直觀、形象、簡明的特點，來分析解決物理問題，由此達到化難為易、化繁為簡的目的．

(2)曲線運動的速度

物理研究方法之三：實驗方法——“撬開”奧秘的杠桿

請同學們猜測并上講臺來畫出A點速度的方向(如圖3).怎樣直觀形象地表示出做曲線運動物體在某一位置的速度方向？

圖3

圖4

實驗觀察：高速轉動的砂輪與刀具接觸(如圖4)，請一位學生根據觀察，猜測畫出曲線運動某一點的速度方向.

圖5

實驗探究：觀察一般曲線運動――蘸墨水的鋼球脫離軌道后的運動軌跡(如圖5).

(3)小結

①曲線運動的速度方向：沿曲線在該點的切線方向.

再請一位同學上臺畫出平拋軌跡上A、B、C點的速度方向，并總結曲線運動速度方向時刻在改變，所以曲線運動一定是變速運動.

②曲線運動的速度大小：vx=vcosα，vy=vsinα.

物理學是一門以觀察、實驗為基礎的自然科學；物理學概念的形成、物理學規律的發現、物理學理論的建立，都是以實驗為基礎，以實驗觀察結果以及生活生產實踐來檢驗其科學性.上述關于速度方向的實驗，還采用了實驗法中的轉換法，是一種間接測量的方法.物理實驗中常有一些現象因不明顯而不易觀察或直接觀察時，就要借助于力、熱、電、光等方法之間的轉換以間接地實現可觀察、容易觀察或觀察效果明顯的目的.

圖6

(4)運動描述的實例：紅蠟塊在平面內的運動(如圖6)

物理研究方法之四：歸納與演繹——個別與一般的互推

師：紅蠟塊同時參與了哪兩個運動？

生：蠟塊在水平方向上隨著管做勻速直線運動；在豎直方向上蠟塊向上做勻速直線運動.

師：怎樣確定蠟塊的位置和位移？

師：怎樣確定蠟塊的運動速度？

師：怎樣確定蠟塊的運動軌跡？

小結：運動的合成與分解：①蠟塊的運動可分解為豎直向上的運動和水平向右的運動，這兩個運動都叫做分運動，蠟塊實際發生的運動叫做合運動，這樣的平面運動分析方法叫運動的合成與分解.②運動的合成與分解遵循的法則：平行四邊形定則.

在對經驗材料進行整理以便上升為理論知識的過程中，歸納與演繹是運用得最多的邏輯推理方法，是和人類認識“由個別到一般，又由一般到個別”的歷史過程相適應的重要方法.這里是演繹法很好的體現，根據一類事物都具有的屬性、關系和本質，推斷該類中個別事物也具有此屬性、關系和本質.

(5)物體做曲線運動的條件

實驗觀察：把小球水平拋出和豎直向下拋出.請同學們觀察，總結出物體做曲線運動的條件.

實驗探究：在光滑的水平面上具有某一初速度的小球，在運動方向一側放一條形磁鐵，觀察小球的運動.

理論分析：將任意一位置力分解到速度方向和垂直速度方向上加以分析(如圖7).

圖7

①物體做曲線運動的條件：當物體所受合力的方向與它的速度方向不在同一直線上時，物體做曲線運動.

②速度、受力及軌跡三者的關系：軌跡向合外力的方向彎曲.

3案例分析

在本節課里，知識與方法的關系如圖8.

圖8

學生在學習物理知識的同時又學習了物理方法，這樣的課堂讓學生學習物理知識和物理方法成為一個有機的整體，與師生的探究活動也是一個有機的整體.這種從一個個有意義的方法出發，進而探究、解決問題，做到學知識、學方法、用方法，在知識掌握的同時實現了方法的掌握的教學方式，即為“知”、“法”并行模式.該模式是科學探究的自然回歸，它與任何教學研究課題或模式都是不矛盾的，是相輔相成的.在這種教學過程中知識與方法的地位是等同的，體現了在學習物理知識的同時，開展顯性物理方法教育要求.

參考文獻：

劉霽華.以方法為主線的物理教學.物理教學，2008，(8).

張憲魁，王欣.物理學方法論.西安：陜西人民教育出版社，1992.