在天體運動中尋找“萬有引力”的身影

張志榮

高中物理“萬有引力定律”的重點是萬有引力定律的理解及應用，那么，教師該如何引領學生去尋找“力”的身影、探索“力”的大小、獲得“力”的感性認識呢？我認為，少一些單項灌注，多一些情境設置；少一些機械重復，多一些新穎個性，少一些空的理論，多一些建模過程，以此創設新穎、多元和高效的高中物理學習新時空。

一、少一些單項灌注，多一些情境設置

“萬有引力”牽扯到地球、月球、太陽等多個天體運動，如何沿著牛頓的足跡，帶領學生在現有知識的狀態下，重新“發現”萬有引力定律，緊靠一張嘴巴、一支粉筆，緊靠教師的單項灌注是不夠的。創設一些新穎、個性、具體的情境，才能長久地吸引學生的注意力，才能在“萬有引力”的世界中盡情翱翔、盡情收獲。

比如，在教學伊始，可以通過多媒體課件展示：畫面1：八大行星圍繞太陽運動；畫面2：月球圍繞地球運動；畫面3：人造衛星圍繞地球運動；畫面4：地面上的人向上拋出物體，物體總落回地面。

在課堂中，通過PPT課件展示“第一個稱量地球的卡文迪許”的事跡，通過“卡文迪許實驗”，讓學生通過“扭轉角度由通過光標的移動”，直觀地感受物體間的萬有引力，以此跨過時間的長河，感受那個“開創了測量弱力的新時代”。

課末，動態演示“假如沒有了萬有引力，一切物質都將飛散到宇宙之中的科幻畫面”。

二、少一些機械重復，多一些新穎個性

幾乎每一節公開課都繞不開“一只歷史上最著名的蘋果落下來打在牛頓的頭上”的故事，年年歲歲花相似。偏偏有一個教師舍棄“蘋果故事”，從牛頓的“日記”開始：

我不知道世人怎樣看我，但我自己以為我不過像一個在海邊玩耍的孩子，不時為發現比尋常更為美麗的一塊卵石或一片貝殼而沾沾自喜，至于展現在我面前的浩瀚的真理海洋，卻全然沒有發現。

這樣的“開頭”比之“蘋果故事”更有吸引力：原來牛頓竟是那么謙遜，但又是那么好奇；深感自己的渺小，但卻又那么的自信，但就在這樣的過程中，他發現了另一片更大的、更鮮活有力的世界，同時也成就了一個最精彩的自己。

三、刪除一些“假大空”的理論，新添一些建立物理模型的過程

就“萬有引力定律”而言，其中的理論多多，比如：行星為何能圍繞太陽做圓周運動？月球為什么能圍繞地球做圓周運動？……與其反復給學生闡述這些理論，不如多一些課件展示，動態演示衛星繞地球轉動的畫面，然后啟發學生積極思考、大膽猜想。學生有可能提出下列方案：

（1）用天平（或秤）稱量：因為地球的質量十分大，用天平（或秤）根本無法稱量；

（2）根據公式m=pv計算地球的質量：地球的體積可以知道，但地球的密度不均勻，故此法也無法測出地球的質量；

（3）用萬有引力定律計算。

在學生反復談論的基礎導航啟發學生自己總結得出：應選定一顆繞地球轉動的衛星，測定衛星的軌道半徑和周期，利用公式求出地球質量。在自主、合作、探究的氛圍中，學生的思路漸漸明晰：在研究天體的運動問題中，我們近似地把一個天體繞另一個天體的運動看作勻速圓周運動，萬有引力提供天體做圓周運動的向心力，人造地球衛星繞地球做勻速圓周運動，根據前面學習的圓周運動的知識，結合牛頓運動定律來解答。

不難發現，這個過程就是一個幫助學生建立物理模型的過程，物理建模能力是學生應該具備的一種能力，模型思想需要師生雙方不斷地用心感悟，不斷經歷“問題情境—建立模型—求解驗證”之過程逐步積累經驗，掌握建模方法，逐步形成運用模型去進行物理思維的習慣。

總之，只要教師引領得法，悉心創設學生學習高中物理的“內環境”和“外環境”，那么，學生的潛能、思維和能力必將得到最大的鍛造和開發。但愿師生能夠開啟真正學習高中物理課程的興趣大門，也但愿這扇門通向學生豐富的內心，通向物理學的廣闊原野，通向豐富多彩的現實，也通向多彩多姿的未來。

編輯 溫雪蓮