“不正经”的物理课

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本节课所采用的教材为人民教育出版社出版的义务教育阶段物理教材《物理》,具体涉及的是八年级下册的第八章《运动和力》中的第一节《牛顿第一定律》。

《牛顿第一定律》并非直接来源于实验,而是科学家通过“实验—推理”这一途径总结得出的,这一概念对于大多数八年级学生来说显得较为抽象且难以理解。为了有效攻克这一教学难点,本文作者特意挑选了学生日常熟悉的生活用品作为实验工具,例如滑板车、水杯、铁锹等。此外,实验地点也选在了会议室进行,这样的选择极大地丰富了传统实验平台的功能。

通过这种方式,一方面提升了教学的直观性原则;另一方面,也彰显了将生活融入物理学习,再将物理知识应用于社会的教学理念;此外,师生间的互动频繁,既突显了学生的主体地位,又体现了教师的主导作用。这样的教学方式,有效培养了学生的观察能力、思维能力、实践操作技能以及沟通表达能力。

开场

老师:请推动那辆小滑板车,当它开始移动时,车上的彩色LED灯会不断地闪烁,看起来非常可爱。然而,它仅仅运动了不到两米就停了下来。这表明,若想使物体持续运动,必须要有力量来支撑。是这样吗?

生:是的。

师:你来推一推。

学生们施加的力量超过了老师,因此小滑板车行驶得更远,然而并未超过三米,最终便停下了。

师:运动真的需要力来维持吗?我们来一起探究。

探究

教师提前布置了以下实验“工具”,用以检验牛顿第一定律:一块木门斜靠在主席台边缘,充当斜面;斜面底部铺设了一条浴巾;浴巾一侧,地面平铺着一条旧床单;而旧床单旁边则是光滑的地面。

随后,教师指示一名学生沿斜面标记位置释放玻璃杯,并观察其在浴巾上滑行的距离;另一名学生同样从斜面相同点释放玻璃杯,记录其在床单上的滚动长度;第三名学生重复此操作,记录玻璃杯在光滑地板上的滚动距离。

显而易见开yunapp体育官网入口下载手机版,玻璃杯在浴巾、床单以及地板上滑行的轨迹十分清晰。师生们随即展开了热烈的讨论——

老师提问:为何玻璃杯在浴巾上滑行的路程最短,而在地板上滑行的路程却是最长的呢?

生:因为浴巾对玻璃杯的阻力最大,地板对玻璃杯的阻力最小。

老师问:假如在水平地板的旁边存在一个光滑的表面,并且这个表面对于玻璃杯来说没有任何阻力,那会怎样呢?

生:玻璃杯会一直滚下去,运动到对面的墙壁,再弹回来。

师:如果没有那堵墙呢?

生:玻璃杯会继续向前运动下去。

师:运动多远才会停下来呢?

生:光滑平面有多长,玻璃杯就运动多远。

师:光滑平面无限长。

生:玻璃杯运动无限远。

导师:该平面极为平坦且长度无限,玻璃杯将自今日起持续运动,直至明日,再从明日运动至后日……

师:物体的运动需要力来维持吗?

生:不需要。

师:(再推小滑板车)小滑板车为什么运动一会儿就停下来了呢?

生:那是因为有阻力作用。

讲述

人类对于“运动与力的相互作用”的理解,历经了一段蜿蜒曲折、漫长艰辛的探究历程:

亚里士多德在探讨“运动与力的联系”时提出,物体若要保持运动状态,必须依赖力的作用。这一基于日常观察和表面现象形成的错误见解,历经近两千年仍被广泛接受。当然,若你们与亚里士多德先生犯了同样的错误,那么恭喜你们,已经踏上了成为他弟子的道路。这同样是一桩值得自豪的成就,苏格拉底被誉为柏拉图的导师,而柏拉图又成为了亚里士多德的恩师开元棋官方正版下载开元ky888棋牌官网版,这三位先哲共同被尊称为“古希腊三大智者”。

伽利略通过科学设想与多次实验,设想若能获得一块极为光滑的平面,且该平面摩擦力为零,那么小车在滑行过程中速度将不会降低,能够持续以恒定速度前进。在此基础上,笛卡尔等人进一步拓展了研究,他们认为:若一个运动中的物体未受到任何力的干扰,其速度的大小将保持不变,同时运动的方向也将保持不变,物体将继续沿着既定方向以恒定速度移动。

牛顿对伽利略等先辈的研究成果进行了归纳总结,进而提炼出了广为人知的牛顿第一定律:在不受外力影响的情况下,所有物体要么保持静止,要么维持匀速直线运动。牛顿第一定律被誉为经典力学的基础性定律之一,正因如此,牛顿有言:“我之所以能看得更远,是因为我站在巨人的肩膀上。”他还向我们传达了一个道理,那就是通过合作学习,我们才能展现出非凡的才华。

运用

物体在未受外力作用时,能够维持其静止或以恒定速度沿直线运动的状态,这种特性被称为惯性。所有物体均具备惯性这一特性,而牛顿的第一定律,即描述物体惯性的定律,亦常被称作惯性定律。

惯性在生活中的应用无处不在。比如,泼水时,盆和水的对话——

我们一起向前运动吧(盆对水的约定)。

我与你不离不弃(水对盆的承诺)。

开始,盆和水一起运动起来。

突然,主人稳住了手里的盆,不再运动。

可是,水还不离不弃地坚守着与盆的约定,继续向前运动。

原来,这不是盆毁约,是水的惯性使然。

再如:铁锹与铁锹柄的对话——

操作过程中,需用铁锹将沙石抛掷开。不料,“哐当”一声,铁锹突然跌落至地面,原因在于铁锹的柄部出现了松动。

师:(一脸严肃)难道学校只有这把水货铁锹?

校长:(连忙上前赔礼)对不起,是我没检查,我来帮您套紧。

师:有没有同学能把铁锹套在铁锹柄上呢?

生:(自告奋勇)我来。

学生将铁锹的柄部插入套具,随后将铁锹倒置,使柄端朝下,紧接着在地面连续敲击数下,铁锹便稳固地固定在了柄上。

师:你能解释其中的道理吗?

铁锹与铁锹柄之间达成了一种默契:共同朝下移动。然而,若铁锹柄突然停止,铁锹则会因惯性作用,继续沿原方向向下运动,从而确保铁锹稳固地嵌套在铁锹柄中。

师:精彩极了,你比老师的表述更浪漫。

体验

教师挑选了一名学生现场操作自行车,亲自感受骑行:当自行车达到一定速度后突然刹车,此时骑行者会向前倾斜,学生能够明确阐述人向前倾斜的成因。若骑行速度更快,紧急刹车时可能会发生人仰马翻的情况,这完全是由于惯性的作用。因此,骑行时不能像赛车手那样追求速度,必须重视速度控制,将安全放在首位。

坐在120公里每小时飞驰的汽车副驾驶座上,若未系好安全带,一旦司机紧急制动,我们的身体便会迅猛前冲,有可能会撞上驾驶台,更严重者,甚至可能突破挡风玻璃,被抛出车外。

高潮

师生观看炕糍粑的视频——《10秒钟的诱惑》。视频配文如下:

为这10秒钟的视频,

可谓兴师动众,煞费苦心。

与同事分享糍粑的美味,

是一件极快乐的事。

一展厨艺,

不是我的梦想。

欣赏糍粑华丽翻身,

才是我的初衷。

当你沉迷王者荣耀时,

由于惯性,你会争分夺秒。

当你沉醉阿基米德时,

由于惯性,你会见缝插针。

选择了一时的荣耀,

便失去黄金般的光阴。

你知道吗,

这是惯性使然。

反思

在评课环节,有教师表示:本节课成功激发了所有学生的热情,使得每个人都投入到了课堂活动中,即便是那些在老师看来学习有困难的学生,也变得口若悬河、思维敏捷。为何这节物理课能如此受到学生的喜爱?原因就在于它打破了常规,显得颇为轻松有趣。

实验区域显得颇为随意。在这堂课中,教师并未引领学生们进入实验室,而是选择了会议室;实验设备并未被移至教室讲台进行演示,而是让学生们围成一圈,中间便形成了师生共同操作的“实验场所”,这样的布局使得每位学生的参与度得到了显著提升。

实验所用的器材并不起眼。它包括带有彩色LED灯的小型滑板车;用于验证牛顿第一定律的简易“装备”——一块大木门、一条浴巾、一条旧床单、以及光滑的地板;还有盆子和水、铁锹及其柄、一辆自行车,以及制作炕糍粑的炊具等等。这些器材都可以轻易地从我们身边找到,虽然它们没有实验室中的斜面和小车那样精致,但它们的价值却无法估量。学生们对这些器材感到非常亲切自然,对它们的爱戴之情溢于言表。

师生表述“不正经”。无限延展的平滑表面、玻璃杯滑行的距离无尽头、祝贺各位成为亚先生的门生、牛顿曾言:唯有携手共学,方能成就非凡之才、这所学校难道仅有这把质量不高的铁锹吗、你的描述比老师的更加富有诗意”,以及《10秒钟的诱惑》视频的文字说明……正是这样的“不拘一格”的物理课堂,营造出了民主、平等、和谐、安全的学术环境,让学生们倍感愉悦,积极参与其中。

(作者单位分别系湖北省洪湖市教研室、湖北省洪湖市第一中学)

《中国教师报》2019年08月28日第5版

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