“重力”教學課例的改進

(上海師大附中附屬龍華中學，上海 200232)

1 學情分析

對于初中生而言，重力的學習不僅是對“力的基本概念”和“運動狀態的改變”知識的鞏固和拓展，也為今后學習各種其他力的概念、完善對力的理解打下基礎。根據《上海市初中物理學科教學基本要求》將本節內容的學習水平確定為B級。

2 教學設計

2.1 教學引入

讓學生觀看太空宇航員視頻、在教室中跳躍并下落，引導學生觀察并進行對比，同時結合上節課所學“物體運動狀態的改變”的知識，感受重力的存在；再提出問題：“視頻中宇航員做了哪些游戲和動作？如果在教室里完成這些動作，結果又會怎樣？為什么？”引導學生思考和討論，引入重力的定義。

設計意圖：從學生的認知角度看，任何物體在空中釋放時，它們都會向著地面下落。本節課以視頻中的現象與生活中的現象產生強烈對比，激發了學生求知欲。教師通過適時引導，分析出在地球上的任何物體都會被地球吸引，會受到一個力的作用，從而引出重力的概念。

2.2 重力方向的教學設計和難點突破

2.2.1 創設情境,引導思維

教師提出問題：“請同學們拿出身邊的小物體或粉筆頭，將它們舉高后釋放，觀察它們在重力的作用下怎樣運動？通過實驗，你認為重力的方向怎樣？”并讓學生在活動單上畫出重力方向的示意圖，在這過程中，學生進行小組討論、交流，并向全班同學分享作圖的成果。在實際課堂教學中，學生呈現出了三種比較有代表性的答案：筆直向下、垂直向下和豎直向下。

教師再提出問題：“為什么物體在重力作用下的運動方向是豎直向下的？”以此來引導學生說出作圖依據，教師最終對答案進行簡要評價。

設計意圖：考慮到學生用眼睛無法捕捉物體下落時的運動軌跡，所以讓學生通過思考分析，嘗試畫出重力方向的示意圖，而不是讓學生觀察完物體下落的活動后，就直接進入下一內容的學習。

學生觀察現象，思考分析，作圖實踐，交流展示，分享結果，說明判斷依據，由實驗現象思考問題本質，學生的科學思維能力得到了鍛煉。課堂教學漸入佳境，學生的注意力更為專注。

2.2.2 創新演示,得出結論

在飲料瓶里盛有一定的紅墨水，在瓶子底部鉆一小圓洞，調節瓶蓋的松緊程度，使得水可以從瓶底洞平穩流出來，同時采用密封性較好的錐形塞子作為堵洞的工具。

課堂上教師提出問題：“水為什么會從瓶底洞里流出？”引導學生觀察流水的軌跡，并說明流水的方向直觀反映了重力的方向。如圖1所示，鐵架臺1用于固定瓶子和墊放盛水的玻璃水槽，玻璃水槽可以盛接流出的水，鐵架臺2用于平衡玻璃水槽。上述這些物品都被放在一塊長木板上，木板下面是一對可以調節高度的升降臺。

圖1

圖2

把一個盛有紅墨水的玻璃水盤放在木板上，通過不斷改變一端升降臺的高度，以改變木板的傾斜程度，利用直角三角尺引導學生觀察流水的軌跡總是與水平面垂直(如圖2)。由此分析得出重力方向的結論。另外，可以用專業軟件把每次實驗結果在教室的大屏幕上呈現。

最后把重垂線懸掛并固定在鐵架臺2的金屬桿上，提出問題：“請大家根據演示并結合重力方向的結論，說明重垂線的工作原理”，引導學生總結出重垂線的工作原理。

設計意圖：通過自制教具，直觀演示重力的方向，讓學生通過觀察，得出重力的方向,這樣做能更深入、全面地培養學生的觀察能力，意識到生活和物理密不可分。另一方面，通過上述教學步驟，學生的認知由淺入深，循序漸進地得出重力的方向豎直向下且不會改變的結論，同時，演示的現象能夠和豎直的定義完全對應起來，使科學結論更具有說服力。

2.3 重力大小的教學

2.3.1感受活動，科學猜想

教師提出問題：“日常生活中我們是如何感受重力大小的？”讓學生結合生活經驗進行思考，總結感受重力大小的方法，再經過篩選，決定用手掂量物體的方式來感受重力的大小，最后教師指出：用感官來判斷重力大小是不嚴謹的，需要進行科學測量，并再次提出問題：“請大家回憶一下，在實驗室中用來測量力的儀器是什么？”引出彈簧測力計的使用。

學生結合上述活動，對可能影響重力大小的因素進行猜想，并說出依據，在實際教學中，學生猜想出影響重力大小的因素分別是體積、材料和質量等，之后教師引導學生回憶控制變量方法。

設計意圖：結合生活經驗，學生容易想到在日常生活中，利用自身感官可以初步判斷重力的大小，這樣做既可以通過質疑引出彈簧測力計的使用，也為探究影響重力大小因素的教學做鋪墊，還為學生猜想影響重力大小的因素提供思路，便于他們去觀察、分析和討論。同時，通過對學生各種猜想的思路和依據進行深入的追問和挖掘，培養和提高學生的科學思維能力。

2.3.2 驗證猜想，排除無關因素

使用生活中常用的兩塊大小完全相同的百潔布，把它們疊放在一起并用橡皮筋固定住，然后用彈簧測力計測出這兩塊百潔布的重力的大小，雙手用力壓縮每塊百潔布，使其都發生形變，并用橡皮筋分別將其固定住，再用橡皮筋把這兩塊發生形變的百潔布整體固定起來，用彈簧測力計再次測出這兩塊百潔布的重力大小(如圖3)。用手機投屏技術呈現每次彈簧測力計的指針位置，并讓學生記錄下其數值大小。教師再通過提問，引導學生觀察出在整個過程中，兩塊百潔布的材料和質量都沒發生變化，重力大小也沒發生變化，但是其體積發生了很明顯的變化。學生通過思考、討論，得出結論：在質量和材料這兩種因素都不變的情況下，物體的重力不隨體積的改變而改變，即體積不是影響重力大小的因素。

圖3

圖4

選取質量都相同的袋裝紅豆、綠豆、大米這三樣物體，分別作為學生小組探究實驗的對象(如圖4)，由于體積因素已經被排除，每個小組均多次測量出其中一種材料的重力大小，最終匯總所有小組的測量數值。之后引導學生類比百潔布演示實驗的思考過程，分析得出：“在排除了體積因素且質量不變的情況下，物體的重力不隨材料的改變而改變”，從而得出結論：材料也不是影響重力大小的因素。

設計意圖：讓學生經歷感受、觀察、分析、科學猜想、交流等環節，一方面能夠進一步提升學生的思維品質，提高學生學習參與度；另一方面使得學生明白了對待科學猜想需要通過嚴謹的科學實驗來進行驗證。此外，演示實驗和學生小組實驗生動形象、便于學生觀察，也易于學生理解消化，使得學生能夠順利觀察到實驗現象，并分析得出相關的科學結論，最終把體積和材料這兩種因素進行了排除，同時發現質量才是最有可能影響重力大小的因素，為最終探究重力與質量的定量關系做鋪墊。

2.3.3 科學探究，確立定量關系

教師引導學生先觀察實驗桌上的器材，并通過思考來制定實驗方案，同時全班每位學生都可以通過交流分享，對實驗方案和步驟進行補充和完善，探討實驗方案的可行性。在整個教學過程中教師對每位學生的思考成果進行客觀的評價，最終確定實驗方案。在此基礎上教師給出了實驗數據的處理方法，并對一些需要注意的事項進行了提示，學生開始小組實驗，并對實驗數據進行記錄，利用數學圖像進行處理、分析，最終歸納得出結論。

設計意圖：學生通過“探究重力與質量定量關系”的實驗，不僅學習到了科學探究和論證所必備的基本步驟和方法，提高了科學思維能力，而且也明白了嚴謹認真、一絲不茍的態度之可貴。

3 教學反思

初二學生剛接觸物理，思維大都處在感性層面，所以教師在課堂上，一方面要啟發學生思考，讓學生深刻體驗物理概念的建構過程；另一方面，在實驗演示和學習情境的設計中，要盡可能引起學生思維的共鳴，激發他們觀察的興趣。同時要提高實驗演示的可視度，在學生的認知范圍內，自然而然地結合已有知識，利用科學方法得出正確的結論。