“巧設情境”突破物理概念教學中的難點

鄢琴

（重慶市第八中學）

摘 要：概念教學是物理教學中的重點，不同的物理概念需要不同的教學方法。以“機械功”這一概念為例，結合多年的教學經驗，在教學中巧妙設置情境，讓學生在任務驅動、自主探究的過程中順理成章地得出物理概念，并且深刻理解概念中的難點，即距離為什么是“力的方向”上移動的距離。

關鍵詞：物理概念；機械功；創設情境

“機械功”是初中物理教學中一個既抽象又重要的力學概念。筆者對比人教版和滬科版教材“機械功”一節的編寫：都偏重于對“機械功”的感性認識和理解，用了較多的篇幅列舉生活中的事例，讓學生體會做功的兩個必要因素。但是，在最后得出功的概念時卻直接給出，沒有任何說明。因此，大多數老師在處理“功”這一概念時，也都采用直接給出的方法。學生學完本節之后，仍會留下兩大疑問：第一，距離為什么是指力的方向上移動的距離？第二，功為什么就等于力和力的方向上移動距離的乘積？

筆者認為在進行“機械功”這一概念的教學時，應該將重點放在力和距離這兩者的定量分析上。這樣做的好處有三：第一，順理成章得出功的概念，符合知識在學習的過程中自然生成的教學理念。第二，突破機械功概念中的難點即“距離”為什么是“力的方向”上移動的距離。第三，與物理學史上“功”這一概念的建立過程較吻合。

怎樣才能實現對力和距離的定量分析呢？

一、創設情境，提出任務

為將生活實例引入課堂，調動學生的積極性，便于學生參與、觀察、記錄和分析，教師設計了一個任務情境：“請一名女同學將一名男同學豎直提升10cm?！?/p>

二、設計方案，進行實驗

經過熱烈討論，學生設計操作了“一人提，兩人抬，用杠桿，用滑輪”四個實驗。

1.女生直接提男生，沒有成功。此時這個力沒有顯示出成效。

2.女生請小伙伴幫忙抬起男生，順利完成任務，此時這個力顯示出成效。對比兩次結果，學生初步認識到“成效”的含義。

3.女生借助超大杠桿順利將男生提起來，力顯示出成效。

4.學生借助滑輪組來完成任務，力顯示出成效。

三、記錄數據，分析數據

每一組實驗后，教師均引導學生根據前面學過的知識，在忽略機械自重和摩擦的情況下，分別計算四次的動力大小，得出四組數據：

四、分析數據，得出結論

教師首先引導學生觀察、分析表格中的數據，發現第2、3、4次方案中，力和距離的大小都不相同。

教師提問一：通過對比發現，這三組數據中力和距離大小有怎樣的特點？

學生分析：動力越小的時候，動力作用點移動的距離越大。（學生初步感受到，省力就要費距離，力和距離是有定量關系的。）

教師提問二：在忽略機械自重和摩擦的情況下，完成的任務完全相同，那么三次動力顯示出的成效就應該完全相同。應該用怎樣的一個量來反映這個成效呢？僅僅用力的大小可以嗎？

學生分析：不可以，因為三次力的大小是不相等的。同理，僅僅用距離來反映這個成效也不可以。

學生進一步分析：三次動力和距離的乘積相等。于是想到我們恰好就可以用這個乘積來反映這三次的成效相同，也就是這個力所做的功。

教師提問三：請同學們進一步思考關于距離有沒有特殊的要求？在這里教師應該著重引導學生借助第三組數據。

學生分析得出：我們仔細畫出杠桿的模型會發現動力F應該乘以距離h而不是距離s才會與其他組數的乘積相等。因此，在功的計算公式中，距離應該選擇在力的方向上移動的距離。

五、解題應用，拓展延伸

上述表格中的數據，全部是在理想情況下計算得出，那么在實際生活中又會是怎么樣呢？可以讓學生在采用第四種方法完成任務的時候用彈簧測力計來測一下實際所需要的動力，我們會發現這個動力比理想值要大，說明實際情況下，動力所做的功更多，為什么呢？留作學生的思考，為后面的機械效率做好鋪墊。

通過設疑、實驗、記錄和定量分析，采取“問題鏈”的方式，關于“機械功”的概念瓜熟蒂落，學生不僅知其然，更知其所以然。這就是巧設情境、任務驅動、自主探究、科學分析的妙用！

編輯 李建軍