創(chuàng)設(shè)復(fù)習(xí)情境 促進有效教學(xué)
——淺析“圓周運動復(fù)習(xí)”教學(xué)案例

謝建寅

(溫州市第二外國語學(xué)校 浙江 溫州 325000)

“以實驗為基礎(chǔ)，以思維為中心，以問題為主線”是物理的學(xué)科特色，改變原本單調(diào)乏味的復(fù)習(xí)課，采用情境教學(xué)法創(chuàng)設(shè)學(xué)生熟悉的生活情境，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力.教師設(shè)計演示實驗、分組實驗等多種方式引導(dǎo)學(xué)生觀察、分析、推理，還原物理規(guī)律的發(fā)生過程，讓學(xué)生體驗真實的情境，突破教學(xué)難點.正所謂千言萬語說不清，一看實驗就分明.本文將以“圓周運動復(fù)習(xí)”為案例探討教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)對課堂有效教學(xué)形成的影響.

1 實例一：創(chuàng)設(shè)生活情境

利用自行車的傳動裝置，復(fù)習(xí)描述圓周運動相關(guān)物理量.

現(xiàn)代人的出行理念提倡綠色、低碳、環(huán)保，自行車是一種不錯的選擇，作為自行車王國，自行車在生活中隨處可見，學(xué)生非常熟悉.

【實物展示】在講臺上展示實物自行車,如圖1所示.

圖1 實物自行車

【課件展示】自行車的傳動裝置主要由齒輪和鏈條組成,如圖2所示.

將自行車直接搬上講臺，馬上激起學(xué)生的興趣.在自行車牙盤、飛輪、后輪輪胎分別作上標(biāo)記，緩慢轉(zhuǎn)動腳踏板，引導(dǎo)學(xué)生觀察它們的運動快慢情況.對比分析B,C兩點的運動，相同時間，轉(zhuǎn)過的齒輪數(shù)相同，即通過的弧長相同，所以線速度大小相同.對比分析A,B兩點的運動，轉(zhuǎn)一周所花的時間相同，即周期相同；相同時間，轉(zhuǎn)過的角度相同，即角速度相同.利用學(xué)案，學(xué)生推導(dǎo)描述圓周運動快慢的線速度、角速度、周期、轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系.

在復(fù)習(xí)了相關(guān)概念及其聯(lián)系的基礎(chǔ)上，給出腳踏板轉(zhuǎn)動周期，小組討論分析要測出自行車前進速度，還需要測量哪些物理量？如何利用這些物理量推導(dǎo)出自行車前進的速度？

【課件展示】變速自行車的飛輪和多層牙盤,如圖3所示.

引導(dǎo)學(xué)生討論分析變速自行車的變速原理，利用之前推導(dǎo)的自行車前進速度的相關(guān)表達(dá)式，猜測如何提供自行車速度，并通過實物自行車加以驗證.

圖3 變速自行車的飛輪和牙盤

給出現(xiàn)代汽車工業(yè)中具有廣泛應(yīng)用的無極變速(圖4)，讓有興趣的學(xué)生在課后進一步分析研究.

圖4 無極變速機構(gòu)

分析與點評：以生活為素材創(chuàng)設(shè)情境，強烈激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.

以符合學(xué)生生活經(jīng)驗的自行車傳動裝置分析作為課堂導(dǎo)入，符合高中學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，快速集中學(xué)生注意力，強烈激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，充分調(diào)動學(xué)生的思維.以情境為載體，以問題為主線，由淺入深，層層遞進，引導(dǎo)學(xué)生回顧復(fù)習(xí)圓周運動相關(guān)物理量及其聯(lián)系，并解決實際問題.給出無極變速的相關(guān)信息，為感興趣的學(xué)生開了一扇窗，滲透了自然科學(xué)從生活中來、到生活中去的科學(xué)本質(zhì).

2 實例二: 創(chuàng)設(shè)實驗情境

分組體驗“水流星”，分析豎直面上圓周運動規(guī)律. “水流星”實驗要求水不能灑出來,如圖5所示.到了約定的時間，請兩個學(xué)生代表上來展示(課前準(zhǔn)備的器材繩子長度分兩種，長的1 m左右，短的僅20 cm).教師讓兩位學(xué)生將轉(zhuǎn)速慢慢降下來，直到有水灑出來.兩個不同繩長的“水流星”對應(yīng)著不同半徑的圓周運動，兩者形成鮮明對比.讓展示的學(xué)生總結(jié)操作的技巧，學(xué)生自然提到轉(zhuǎn)得快一點，教師進一步提問,剛才兩組誰轉(zhuǎn)動得更快？并提出理論推導(dǎo)與實驗現(xiàn)象的矛盾：當(dāng)水恰好灑出來時，容器底部對水的壓力為零，此時以水為研究對象，滿足方程

解得

即繩子越長，線速度應(yīng)該越大.實驗現(xiàn)象是繩子長的可以轉(zhuǎn)得很悠閑水也不會灑出來，繩子短的必須很賣力地轉(zhuǎn)動.

圖5 水流星

學(xué)生分組討論，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)得出在這里轉(zhuǎn)動得快，指的是角速度，因此向心力表達(dá)式應(yīng)該選擇

mg=mω2r

解得

繩子越長，半徑越大，角速度應(yīng)該越小，轉(zhuǎn)動得較慢，符合實驗結(jié)果.

分析與點評：利用實驗創(chuàng)設(shè)情境，提高科學(xué)素養(yǎng).

復(fù)習(xí)課利用實驗創(chuàng)設(shè)情境來代替枯燥乏味的理論推導(dǎo)和教師的“滿堂灌”，讓學(xué)生從被動地接受、記憶轉(zhuǎn)變?yōu)榉e極主動地感受、觀察、思考.通過教師引導(dǎo)，讓學(xué)生在矛盾的問題情境中思維搖擺起來，激發(fā)其探究的興趣，激活內(nèi)在學(xué)習(xí)動機，培養(yǎng)質(zhì)疑精神，鍛煉創(chuàng)造性思維，加深物理規(guī)律與生活的聯(lián)系.

3 實例三: 創(chuàng)設(shè)習(xí)題情境

理論推導(dǎo)水平面上圓周運動規(guī)律，用實驗加以驗證.

在轉(zhuǎn)盤上放置一個物塊，以較慢速度做勻速圓周運動，引導(dǎo)學(xué)生討論分析向心力來源及特點.實驗演示轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速加快，物塊從轉(zhuǎn)盤上飛出.讓學(xué)生分析計算：材料相同，質(zhì)量分別為2m,m的A,B兩物塊，放在圓盤上隨圓盤一起轉(zhuǎn)動，距圓盤轉(zhuǎn)軸距離分別為2R,R,隨著圓盤角速度的增加，哪個物塊先發(fā)生滑動？如圖6所示.

圖6 物塊隨圓盤轉(zhuǎn)動

投影展示學(xué)生的推導(dǎo)過程，教師對解題過程作出規(guī)范,并通過實驗驗證推導(dǎo)結(jié)果，改變A,B兩物塊的位置，再次實驗，還是半徑為2R的物塊先飛出，與質(zhì)量無關(guān)，符合預(yù)期.最后讓學(xué)生對“大轉(zhuǎn)盤”類沖關(guān)電視節(jié)目(圖7)選手提出建議.

圖7 沖關(guān)“大轉(zhuǎn)盤”

分析與點評：培養(yǎng)理論聯(lián)系實際，學(xué)以致用的意識.

圓盤上物塊的運動是典型的水平面上的勻速圓周運動，作為選考復(fù)習(xí)，學(xué)生對此類問題應(yīng)該熟練掌握.教師通過設(shè)計實驗加以驗證，創(chuàng)設(shè)科學(xué)探索的情境，學(xué)生經(jīng)歷理論推導(dǎo)和實驗觀察，多角度體驗圓周運動規(guī)律，豐富了感性認(rèn)識.讓學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)建立在感性認(rèn)識的基礎(chǔ)上，進行重組和改造，幫助學(xué)生知識的同化和順應(yīng).