“惯性”一节的教学,课本是先给出惯性定义,再演示“静止的物体具有惯性”实验,验证一切物体都有惯性。这种安排,其特点是:先理论、后实验。教学实践表明:教材精炼,简捷明快有余,生动活泼不足,学生不易接受。究其原因,学习“惯性”前学生头脑中具有的惯性现象材料太少,而且没有演示运动的物体也具有惯性,课本只提供一个“惯性小实验”,缺乏足够的感性认识。因此,学生总感生硬,难以接受。鉴此,我们改变教法:先实验、后理论,变验证型教法为探索型教法。
本课题按照“展示现象→分析思考→整理扩展→巩固应用”的模式展开教学.通过教学程序的设计,充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用,利用惯性实验的新奇,激发学生的学习兴趣,通过惯性概念的建立和应用,发展学生抽象思维的能力,分析问题和解决问题的能力。
1、激疑,引出“惯性”课题
1)公路上行驶的汽车紧急刹车时,乘客向前倾,为什么?
2)坐在汽车内的旅客,当车突然开动时,人向后仰。为什么?
3)把铁盆里的水泼出去,盆还在手里而水泼出去了,为什么?
身边现象,人所共知。学生却不能解释,激起阵阵疑团,欲罢不能。教师趁机引出“惯性”课题。
2、观察抽象 建立概念
概念是从具体事例、实验事实中抽象出来的,只有首先为学生提供丰富典型的感性材料,才能从中抽象出本质特征,形成概念.
为此,在引出惯性概念之前,先演示课本书上的惯性小实验,在用一张小纸条平放在表面较光滑的水平桌面上,在小纸条上立放一个钢笔帽,迅速抽纸条等实验。学生看到:当突然抽去底下物体的时候,上面的物体能保持原位不动,这个结果出乎学生的意料,激起学生的探究欲望.由此得出:静止的物体有保持静止的性质.既然静止的物体有保持静止的性质,那么运动的物体又有什么性质呢?
举例:离开枪口的子弹失去了推力,还能继续前进.演示:运动的小车突然停止,车上的木块继续前滑.两个事例表明:运动的物体有保持原来运动速度和运动方向的性质.
小结:静止的物体有保持静止状态的性质,运动的物体有保持匀速直线运动的性质.进一步归纳得出:任何物体都有保持原来运动状态的性质,这种性质叫做惯性.接着让学生举出生活和生产中的惯性例子.初步建立起惯性的概念.
3、激趣,建立“惯性”概念
1)学生做“抽尺”实验:把盛着墨水的敞口墨水瓶置于课桌边缘,下压直尺或三角尺。用手沿水平方向突然快速抽走直尺,墨水瓶巍然不动。学生疑虑:墨水瓶为啥安全无恙?
教师演示“打板落蛋”实验(略)。学生嘀咕:鸡蛋为啥没落地摔碎?
师生共同得出:实验表明,一切静止的物体都具有保持静止状态的性质。
2)教师演示“摸拟摔伤”实验:把玩具娃(头内暗置盛红墨水的敞口塑料水瓶)直立在小车上,手推小车沿桌面匀速平动。当车遇障碍物受阻停止运动时,玩具娃前倾,摔得头破血流。
师:小车匀速运动,玩具娃的运动状态怎样?
生:跟车相同,做匀速直线运动。
师:车停时玩具娃脚受车向后的摩擦阻力作用,脚的运动状态发生了怎样的变化?
生:由运动状态变成静止状态。
师:车停时,玩具娃上身的运动状态怎样?
生:继续向前运动,摔倒跌伤。
师:运动的物体具有怎样的性质?
生:具有保持匀速直线运动状态的性质。
水到渠成。教师给出惯性定义:一切物体都有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质。
4、虚拟想象 强化概念
虚设一个与真实情况相反的物理条件,并以此推出一系列想象性的荒谬结果,用反面的荒谬启迪人们对正面真实的认识,这就是虚拟情景.
对于惯性,学生常有疑问:物体真的有惯性吗?对此,教师引导发问:“假如某一时间地球上的物体突然失去了惯性,这对我们生活的世界将有什么样的影响呢?”引起学生的想象和讨论.
正在进行比赛的运动场上,所有的球离开球拍后,因没有惯性而无法前行,掉落地上.足球、篮球、排球、羽毛球、乒乓球,甚至跳远、跳高等运动项目都将无法进行.
离开枪口的子弹,因没有惯性无法向前射出,至多掉落在开枪者自己的眼前.美国霸权主义者最先进的核弹,如果正用来打击别国,也只能落在自己的跟前爆炸而自取灭亡.
地球以360米/秒的速度不停地自西向东自转,离开地面的人因没有惯性而不会随地球一起运动,当他重新落回地面时,将落在原位置的西边.假如一个中国人离开地面数小时,当他降落到地面时,或许已经站在加拿大的国土上.
许多物理现象自然形成,永久存在,人们司空见惯,习以为常,对其中隐藏着的科学真理难有深刻的理解.虚拟情景以其“虚”、“谬”、“奇”的特点,与真实世界形成强烈的反差,使人虚中见实,无中见有,从反面看到真实的直观,从而加深了对客观世界真理性的认识.
5、比喻联想 深化概念
惯性是一切物体的固有属性,在任何情况下,物体的惯性都始终存在.学生却提出这样的问题:“惯性是物体保持原来运动状态不变的性质,那么,当物体的运动状态改变(即做变速运动或曲线运动)时,它的惯性岂不消失了吗?”要消除这样的疑问,无论用理论的推导或实验的证明都是困难的.然而我们却可以用下面的比喻来解除疑问.每个学生都有阅读的本领,但并不是每时每刻都在阅读,即使在劳动,阅读的本领照样存在;每个人都有睡觉的习性,但并不是每时每刻都在睡觉,即使在学习,睡觉的习性仍旧存在.同样的道理,物体有惯性,即有保持原来运动状态的性质,即使它的运动状态发生变化(做变速运动或曲线运动),它的惯性也同样存在,只不过没有直接表现出来罢了.惯性是物体的固有属性,不管这个物体在做什么运动,是否受到力的作用,物体的惯性始终存在.
6、对照比较 辨别概念(惯性 惯性定律区别)
比较是物理教学中较为常用的一种思维方法,对既有联系又有区别的不同知识进行比较,可以区别它们的相同点和不同点,使知识系统化,加深理解和记忆的效果.学生容易把惯性和惯性定律混淆起来,两者的区别和联系可列表对比如下:
区别:1).前者是物体的固有属性,后者是物体的运动规律
2).前者在任何情况下都存在,后者只有当物体不受外力作用时才遵守
联系:惯性定律是物体在不受外力作用时,物体惯性的直接表现
7、实例分析 应用概念
从具体事例中抽象出惯性概念,这只是实现了从感性认识上升到理性认识的第一次飞跃.学习的目的在于应用,教学中应指导学生从理性认识回到实践,实现认识上的第二次飞跃.应用惯性知识解释实际问题的例子是很多的.如:
1)汽车突然开动、刹车、转弯时,车内乘客的倒向如何?
2)匀速向前行驶的汽车里的乘客,向外跳车时,向哪个方向跳不容易摔倒?
3)在匀速向前行驶的车厢里的乘客,分别向前跳远和向后跳远,哪一次跳得更远?
4)在匀速向前行驶的车厢里的乘客向外掷石子,以相等的速度分别向前和向后掷出,哪一次掷得更远?
5)在匀速、加速、减速向前行驶的车厢里的乘客,竖直上跳,当他落下时,分别落在原位置的哪一侧?
上述各例,从惯性知识的单一应用,到惯性与速度知识的综合应用,从简单的匀速问题到较复杂的变速问题,层层深入,步步提高.在分析讲解中,引导学生掌握解答惯性问题的思路与方法,不但加深了学生对惯性知识的透彻理解,而且大大提高了学生分析问题和解决问题的能力.