高中物理教学中曲线运动教学问题探究

发表时间:2021/5/26   来源:《教育学文摘》2021年第5期   作者:吴文忠
[导读] 物理作为高中阶段的重难点课程,不管是学习内容
        吴文忠
        鹤岗市第一中学  154100
        摘要:物理作为高中阶段的重难点课程,不管是学习内容、学习方法还是学习过程都与初中物理有着很大差异,难度也大幅提升。高中物理要求学生具备较强的科学探究能力、逻辑思维能力、推理能力和抽象思维能力,要求能够根据所学的知识科学建构物理图景,并能够将其运用到生活中解决物理问题。高中生对于物理学科普遍存在恐惧和畏难心理,没有太大的兴趣。对此,如何排除学生内心对物理学科的抵触,增强他们对物理学习的信心是每位物理教师应当思考的问题。
        关键词:高中物理;曲线运动;问题探究
引言:“曲线运动”这节课的知识点主要讲解了自然界中最为常见的一个运动体系,是高中物理开拓运动知识的承载点。在教材内容的编排上,主要通过曲线运动的条件与特点、运动的合成与分解、匀速圆周运动的概念与规律、匀速圆周运动的实例四大单元。教师要逐步引导学生动脑思考,深入探索,不断提高知识难度。
1.曲线运动教学目标
        “曲线运动”中最关键的两个知识点,便是研究曲线运动的速度方向、物体完成曲线运动所需的条件。教材中最开始便将直线运动与曲线运动进行了比较,指出了最突出的差异,从而引出了曲线运动的速度方向这一问题。然后又通过列举一些生活中常见的现象作出定理:曲线运动中的速度方向时刻都在变化,并且质点的速度方向为曲线上该点的切线方向。再分析矢量所具有的特征,得到曲线运动属于变速运动这一答案。而研究物体完成曲线运动的条件,则需要从实验中得到论证,并辅以例子进行说明。本节知识点是对运动与力两者关系的补充,也是更高难度的物理知识学习基础。
2.曲线运动教学问题的探究
2.1开篇导入—问题提出
        通过问题导学的方式,将问题作为主线穿插在课堂教学中,能够带动教师、学生的共同探究和学习。要解决高中生害怕学习物理的心理特征,需要以生为本,转换教学模式,以问题为驱动,环环相扣地引入知识点,重在思考这个过程,而非像传统板书的形式。当然,提出的问题应当引发学生的自然思考,与教学目标相适应,问题应当简洁、明确,尽量让学生自主解决问题。如“曲线运动”开篇就介绍了物体运动的轨迹和特点。教师可以在正式上课前,学生不知道何为曲线运动的情况下提出以下问题:①通过曲线运动这四个字,同学们能想到什么样的画面?②与直线运动相比,曲线运动有什么特点?③为什么物体的运动轨迹会出现弯曲,而非直线?④曲线运动有哪些类型?⑤我们应该从什么样的角度去探索这个运动呢?曲线运动的最大特点便是速度方向在时刻变化,而前面我们学到,力与速度方向的关系决定了一个物体的运动轨迹。而针对第③、④、⑤这三个问题,都要从第一章获得答案。

简化来讲,上述几个问题可以总结为以下几点:①速度方向的确定方法?②运动性质的界定方法?③受力特点的分析方法?④运动类型的划分方法?①、②、③问题是本节课应当解决的问题,具有层层递进的逻辑关系,与高中生的认知规律相匹配。而最后一个问题则是为后面的圆周运动、平抛运动所做的铺垫,教师可以根据本节课的教学效果灵活安排,并不影响本节课的框架。
2.2过程学习—问题解决
        在导入问题激发学生的思维之后,就要针对问题慢慢进行讲解。首先追问学生:“曲线运动的速度方向是什么样的?”如果是像前面章节所学的直线运动,那么它必然是单向且不发生变化的。而当运动轨迹弯曲时,它的速度方向还是不变的吗?这种常识性的问题学生都能回答,提出这个问题的关键是要让学生深入思考如何确定曲线运动的速度方向。在学习过程中,可以通过现象感知以及理性分析的方式来建构认知。
        环节1:现象感知。站在讲台上往前仍一支粉笔,粉笔从手的边缘沿着切线方向飞出;旋转雨伞,让雨滴从伞的边缘沿着切线方向飞出;砂轮磨刀在使用中会产生火热微粒,这些微粒也沿着切线方向飞出。学生感知三种物体抛出的现象,思考为何它们会飞出?又为何沿着切线方向飞出?在现象感知的环节,教师要留给学生足够的想象和思考的空间,只有用科学的语言表达出来才能判断学生是否准确理解了曲线运动速度方向的内涵。
        环节2:理性分析。观察教材中的示例图,图中的A、B两点,物体沿着曲线从A→B,平均速度方向也是从A→B,当B点向着A点靠近时,平均速度的方向会以A为圆点进行旋转运动。当B无限靠近A时,平均速度便会朝着A的切线方向[1]。
        对此可以得到结论:当一个物体进行曲线运动时,它在某点的速度方向是沿着曲线上该点的切线方向。
        那么曲线运动的性质又是什么呢?引导学生继续思考。由于曲线运动的速度方向在时刻发生变化,而速度是一种矢量,自然会生成具有变速特征的曲线运动。这个环节的重点是探究曲线运动的受力特征。为什么运动轨迹会出现弯曲的现象?教材中通过斜槽+铁球的实验进行了讲述。铁球在滚落的过程中沿着水平面进行直线运动,而受到磁铁的吸引,铁球会朝着侧边运动,这时轨迹就出现了弯曲。这就说明此刻铁球的速度、受力方向都未在同一直线。从而得到曲线运动的必要条件:如果物体的速度方向≠合力的方向,那么物体会进行曲线运动。
        最后思考曲线运动的类型。基于动力学角度,当物体表面受到的力=恒力时,它的加速度不会变化,便是匀变速曲线运动;当物体受到的合力=变力时,它的加速度发生变化,属于非匀速曲线运动。这个环节的问题提出主要是为了奠定后面圆周运动、平抛运动学习的基础。
参考文献:
[1]高中物理曲线运动教学要点分析[J]. 沈坚.  数理化学习(高中版). 2019(11).
[2]新课改下高中物理“曲线运动”教学思考[J]. 张金国.  华夏教师. 2020(01) .
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