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1、 (3)当物体由赤道向两极移动的过程中，向心 力减小，重力增大。只有物体在两极时物体所受的 万有引力才等于重力。 2同一物体在地球不同位置，重力加速度 也 是不同的。 (1)赤道：mg=F引-F向，重力加速度最小。 (2)两极：F引=0，F引-， ，重力加速度最大。 (3)经过精确测量，发现在某些不同的地理位 置，g值存在着微小差异。如表1所示，列出了一些 城市和地区的 值大小。 表1 莫斯 地点 赤道 广州 武汉 上海 北京 纽约 北极 科 9-780 9788 9794 9794 980l 9803 9816 9832 大小 地理 0o 23。06 30。33 31o12 39o56 40
2、40 55。45 90。 纬度 结论：重力加速度g随纬度的升高而增大。 3同一物体距离地球的高度不同时，重力加速 度g也不相同。 设地球的质量为M，地球的半径R，物体离地 球高度为h。 (1)物体的重力等于地球对物体的万有引力， 由mg=G 等 得，离地 高处重力加速度g = Mm b 丽。 (2)将h取作0，即得地面附近重力加速度 。 结论：重力加速度g随高度的增加而减小。 (二)弄清重力与质量的关系有利于对重力势能 的理解 初中阶段我们知道重力与质量的关系为G=mg 说明物体的重力G与质量m和重力加速度g有关。 通过前面分析可知：质量相同的物体在地球上位置 不同的，重力大小是不相等的，离地
3、球的高度不同 时，重力大小也不同。 (三)教材结论是通过实验探究得出的，由于总 结时缺乏物理量的过渡。使得结论具有缺陷性 样设计实验的：让A、曰、C三个“重锤”依次从同 一高度落下，测量“桩”被打人沙子的深度；然后让 “重锤” 从不同的高度落下测量“桩”被打人沙 子的深度。实验数据如表2所示。 表2 实验 落下高 “桩”长 沙面 “桩”深 “重锤” “桩” 次数 度加I 度，m 度 长度 l mA Q6 025 nO5 020 2 mB 06 25 015 010 3 mC n6 025 0_20 nO5 4 mB 1O 0-25 Q05 02O 5 mB 08 Q25 010 015 1分析
4、比较实验1、实验2、实验3数据。得到 的结论是：当高度一定时，重力势能的大小与物体质 量有关，质量越大重力势能越大 是： 关 2分析、比较实验4、实验5数据。得到的结论 当质量一定时，重力势能的大小与物体高度有 高度越高重力势能越大 3实验得到的结论是： 签重 能 于是，教材得出了结论：重力势能大小与物体 质量、被举的高度有关；质量越大，高度越高，重力 势能越大。本人对这一结论不敢苟同。按照教材这个 结论，只要物体质量一定，高度一定，物体在地球上 任意位置重力势能大小就相等。从上面1、2、3题中 我们已经知道，当高度一定时，同一物体在地球上不 同位置质量是相等，但物体受重力不相等。由功的计 算
5、公式W=Fs可知，重力做的功为W=Gh，高度h相 同，由于重力不同，重力做的功也不相同，重力势能 大小也不相等，这与教材的结论不吻合。显然教材得 出的结论是有缺陷的，出现缺陷原因很简单，错误地 将实验结论当成物理结论。没有将质量这一物理量过 渡为重力这一物理量来进行表述重力势能。本质原因 是没分清楚重力是影响重力势能大小的独立因素，而 质量是影响重力势能的相关因素。 探究：重力势能大小与什么因素有关，是什么 论 关系? 。 在探究重力势能与哪些因素有关时。教材是这 二、引导学生用独立因素总结物理结 (一)学生可以引用相关因素去表述实验结论， 资 源 纵 览 83 资 源 纵 览 84 但错误地
6、认为实验结论就是物理结论，致使物理结 论表述不科学 为什么有时不直接引用实验物理量。而要将物 理量进行过渡，用过渡的物理量来总结物理规律呢? 如何才能正确选取物理量来进行表述呢?我们以人 教版物理第八章第3节“摩擦力”在“探究滑 动摩擦力大小与什么因素有关”的实验为例进行说 明。如图2甲、乙、丙、丁所示，我们设计探究滑 动摩擦大小与什么因素有关的实验。分别用 =1 N， _2N，F3=l_5N的拉力，拉着金属盒A匀速前进。 分析甲、乙(或丙、丁)两图可得：在接触面粗糙 程度相同时， 越大，滑动摩擦力越大。 F n I I 甲(木板表面) 乙(木板表面)丙(毛巾表面)丁(毛巾表面) 图2 学生在
7、总结实验结论时第一组同学认为：滑 动摩擦力的大小与物体的质量有关(物体质量改 变)，质量越大，摩擦力越大。第二组同学认为：滑 动摩擦力的大小与物体的重力有关(物体重力改 变)，重力越大，摩擦力越大。第三组同学认为：滑 动摩擦力与压力有关(压力改变)，压力越大，摩擦 力越大。 到底哪组同学的结论是对的，为什么是对的? 要消除学生的错误前概念我们还需要用实验来验 证。这样我们就可以在图2中实验甲的基础上进行 改进，在金属盒上拴一个质量可以忽略的氢气球， 通过改变氢气球的体积，从而改变金属盒对纸的压 力大小。我们将金属盒与纸放上电子秤(如用压力 传感器效果会更好)，电子秤用来间接测量压力大 小，在拉
8、动白纸的过程中读出测力计的示数，由二 力平衡可知。弹簧测力计示数的大小等于金属盒所 受白纸的摩擦力(如图3所示)，实验数据如表3 所示 图3 表3 台式测力 金属盒 弹簧测力 实验步骤 计示数 重力G 计示数 把金属盒放在质 量忽略不计的白 纸上。在拉动白 48 48 19 纸的过程中读出 测力计的示数 将质量忽略不计 的氢气球系在金 32 48 12 属盒上，重复步 骤的实验 将质量忽略不计 的氢气球系在金 属盒上往金属 盒注入适量的沙 48 64 19 子使台式测力 计的示数为48N。 重复步骤的实 验 比较表3中和，我们惊奇地发现，用同一 金属盒做实验时金属盒的质量不变金属盒的重 力也不
9、变。压力变小，滑动摩擦力也变小。比较 和，金属盒的质量变大，金属盒的重力也变大， 而压力没有改变。滑动摩擦力的大小也没变。这说 明滑动摩擦力的大小与物体的质量和物体的重力无 关，与压力的大小有关。学生们一致认为的结论是： 滑动摩擦力的大小与压力大小有关，压力越大，滑 动摩擦力就越大。透过实验我们得到了三点启示： 图2实验，物体放在水平木板上，物体对木板的 压力等于重力(特例)，物体的重力与质量有关(G= ， )。影响滑动摩擦力大小的独立因素是压力，而重 力和质量是相关因素。能用相关因素的物理量表 述实验结论。但不能直接引用实验中的相关因素的 物理量来表述物理结论。而是要用转换成独立因素 的物理
10、量来表述规律，这说明物理结论来源于实验 结论，但又高于实验结论。如探究滑动摩擦力大小 的规律就要将质量和重力这两个相关因素的物理量 转换为独立因素的压力物理量来表述滑动摩擦力大 小规律了。表述任何物理规律都要选用独立因素， 不能使用相关因素。不然的话得出的物理规律有可 能是错误的或是有缺陷的。 (二)教师要消除学生错误前，引导学生会用转 换思想使用独立因素表述物理结论 同样道理，在研究重力势能的大小规律时，重 力是影响重力势能大小的独立因素质量是相关因 素。我们也要将质量转换成重力来表述重力势能的 大小规律。正确的结论应为：重力势能大小与物体 的重力、物体被举的高度有关；重力越大，物体被 举得
11、越高，物体的重力势能就越大。这样的结论更 能体现功是能量的量度让教材前后知识衔接得更 紧密：当高度一定时，物体的重力越大，重力做的 功就越多，重力势能就越大；当重力一定时，高度 越高，重力做的功就越多，重力势能就越大。重力 势能大小还可表示为E=Gh-mgh，可见重力势能大 小与重力是直接关系，与质量是间接关系(G=G )。 摩擦力和重力势能这两个实验虽然不相关，但都说 明一个相同的道理。即表述物理规律时要将相关因 素转换为独立因素进行表述。两者都涉及一个重要 的方法转换法，转换法不仅是一种重要的科学 方法，也是一种重要的科学思想，是提高学生科学 素养的重要途径，更是实现情感、态度和价值观的
12、重要手段。 三、立足结论的归纳引导学生深化学 习 深刻理解了重力势能后，在学习分子势能时。 我们可以引导学生用类比方法来学习。首先要明白 分子间相互作用力与分子之间距离的关系(如图4 所示)，分子间引力和斥力的变化情况：分子问引力 和斥力随分子间的距离的增大而减小随分子间的 距离的减小而增大，且斥力减小或增大比引力变化 要快些。 1当F-0时，分子间的引力和斥力相平衡，分 子力为零，此位置叫作平衡位置。 2当rro时，分子间引力大于斥力，分子力表 现为引力。 4当rlOro时，分子间引力和斥力都十分微 弱，分子力为零。 5当r由 时，分子力(表现为引力)先 增大后减小。 重力是物体和地球间相互作用力。当物体与地 球相对位置发生变化时，物体就具有重力势能。运 用类比法同样可以这样理解分子势能，分子力是分 子与分子间相互作用力，当分子与分子相对位置发 生变化时，分子间就具有势能，这种势能称为分子 势能。 正如人教版教材后记与教师教学用书前言所云 教科书集中反映了基础教育教科书研究与实验的成 果，凝聚了参与课改实验的教育专家、学科专家、 教研人员以及一线教师的集体智慧。但是。 “智者 千虑，必有一失；愚者千虑，必有一得”，一线教师 直接与教材打交道。使用的过程中难免会发现教材 的不足，也要敢于阐明自己的观点，提出合理的改 进意见，供大家参考交流。 资 源 纵 览 85
