高中物理课堂“理论”探究式教学案例研究第一期_图文

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1、1 (2010) 物理教师 31卷第5期 2010矩 高中 物理课 堂“理 论探究式教学案例研究 俞丽萍 (浙江上虞春晖中学，浙江上虞312300) 在物理课程的学习过程中，学生用类似物理学家探索 物理问题的方式去获取知识、经历过程、领悟物理科学的思 想、学习物理学研究方法的过程，我们叫作科学探究物理 课程标准中将提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实 验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估交流、合作作为 科学探究的基本要素根据探究性学习活动所占的要素数 量的不同，我们把探究式教学分为“完全”探究和“部分”探 究，如果将探究的七个基本要素全部包含在内的，称之为 “完全”探究式教学，反之，如果

2、缺少七个要素中的一个或几 个的探究，我们称之为“部分”探究式教学“部分”探究式教 学相对“完全”探究式教学更具灵活性，更能适应当前的物 理课堂教学在“部分”探究式教学中，若没有“设计实验、进 行实验”要素，我们可称之为“理论”探究式教学如何在高 中物理课堂中开展理论探究式教学?我们在日常的教学过 程中积极开展了教学实践，也有了一定的研究与思考，现撰 写本文与同行交流 1几个“理论”探究式教学案例 11提供条件，降低难度，开展理论探究 探究内容：人教版选修33课本“内能”中探究分子势 能与分子间距离的关系 师：分子势能的大小是由分子间的相互位置决定的接 下来我们通过分子力做功情况来讨论分子间势能

3、的变化情 况 师：分子之间的作用力(指分子间引力与斥力的合力) 与分子间的距离有什么关系? 生：当分子问距离子力表现为 引力；当r10子间的作用力趋向于零 师：非常好!我们可 以通过图线来理解分子 力与分子距离之间的关 系(如图1所示，教师在 黑板上画出分子力与分 子间距离变化的关系) 师：分子力做功与分 子势能之间有什么样的 关系? 生：分子力做正功， 、 一 图1 分子势能E 减小；分子力做负功，分子势能师：假定两个分子的距离为无穷远时它们的分子势能 为0，使一个分子固定，另一个分子从无穷远逐渐向它靠 近，直至相距很近，请大家在自己纸上建立坐标，在 一12一 图中画出分子势能随分子间距离变

4、化的E。一学生根据教师提示，在坐标中作图 教师收集学生的作图情况，并将学生的作图情况通过 实物投影仪投影在屏幕上 师：下面是几位同学画出的E。一同学来 评估一下，他们画出的图线正确吗? l I I ，。一一 L _， ； 图2 l r0 l l 一 I 图4 图3 | 厂一l 图5 生甲：图2不正确，当分子间的距离变为无穷远时，分 子间的分子势能将变为无穷大，这与两个分子的距离为无 穷大时它们的分子势能为0相矛盾 生乙：图3中，当分子间的距离变为0时，分子势能变 为零，这样是不对的 生：为什么? 生乙：无穷远处的分子势能为零，随着分子问距离的减 小，分子势能应该增大，不可能为零 生丙：当分子问

5、的距离r，一。时，分子问的作用力表现 为引力，随着分子间距离的减小，分子力做正功，分子势能 逐渐减小；当分子间的距离r子间的作用力表现 为斥力，随着分子间距离的减小，分子力做负功，分子势能 逐渐增大；当分子间的距离为r=4中 在r=r 位置时，分子势能为零，不是最小的 师：分子势能是标量还是矢量? 生(集体)：标量 师：分子势能的正负表示大小 师：图5中图像正确吗? 生丁：正确 此案例中学生作出E。一，一图线的过程是一个在已知 证据(前提条件)的基础上，进行探究分析的过程教师在学 生作E 一出的两个问题(“分子之间的作用 第31卷第5期 2010在 物理教师 013l (2010) 力与分子间

6、的距离有什么关系”、“分子力做功与分子势能 之间有什么样的关系”)为学生自己作E。一，降低了理论探究的难度不同学生的E。一映了不同学生的思维探究过程，通过学生自己分析投影 出来的E 一评估与交流中逐步得出正确的结 论 12利用已获得的实验结果，开展理论探究 探究内容：人教版选修35课本“探究碰撞中的不变 量” 提出问题 师：两个相互作用的物体动量变化有什么规律?下面 我们通过实验室里拍摄的频闪照片(如图6、如7所示)来 一起探究这个问题 图6 图7 教师介绍什么是光滑导轨，并通过演示录像使学生明 确图7中频闪照片的得出过程 制定探究计划 师：我们如何根据频闪照片中的信息，来研究两个相互 作用的

7、物体动量的变化规律呢? 生甲：将两物体作为研究对象，设物体分别为物体A 和物体B，根据照片中的信息确定弹簧片在弹开以前，系统 的总动量声初与弹开后系统的总动量户末，再来确定的关系 生乙：物体作用前后动量的变化量为加= 来看两者之间的关系 师：如何从频闪照片中找出有用的信息，来进行分析 呢?需要测哪些物理量?如何测量这些物理量? 生：A、度可以通过 位移除以时问得到，可以用图中的标尺测量得到位移初状 态时两物体的速度零 收集实验数据、分析与论证 师：下面请同学们自己动手来测A、速度 学生在数据处理时出现了3种情况：测得两侧各一段 位移，并除以时间；测得两侧总的位移，并除以时间；测得两 侧相对后面

8、的位移，并除以时间 评估与交流 教师通过实物投影仪将3种情况分别投影到显示屏 上请学生分析哪一种方法最合理，并找出其中的原因 整理第3种方案的实验数据，可得到A、量守恒，即末，或碰撞前后系统 动量守恒 在本案例的探究式教学过程中，学生没有动手做实验， 但在整个过程中，利用实验得到的频闪照片，教师引导学生 经历了提出问题一制定计划(理论探究的计划)一收集实验 数据一分析与论证一系列的理论探究过程，培养了学生科 学探究的能力，使学生的思维能力得到了有效的提高 13通过多个视角，开展理论探究 探究内容：人教版选修31课本“电阻定律”中的思考 与讨论题 提出问题 如图8所示，度相同、表面为 正方形的导

9、体，但过两导体的 电流方向如图8所示，这两个导体的电阻相同吗? 电流 方向 电流 方向 图8 猜想与假设 生甲：导体为，的大小不一样 生乙：师：你提出这种猜想的前提是什么? 生乙：因为在日常生活当中，我们经常看到体积比较小 的电阻，而体积大的电阻，我们很少看到难道体积小，电阻 就小吗? 师：同学们能发表自己的观点，非常好每个同学现在 都有了自己的猜想下面，请大家自己来探究自己的观点是 否正确(留5 电流 方向 图9 电流 方向 分析与论证 生丙：设2 的边长为6(如图9所示)，则根据电阻定律有 一13 1 (2010) 物理教师 3010由= 自由落体运动的定义需要修改吗? 谢 丽 (安徽师范

10、大学物理与电子信息学院，安徽芜湖241000) 本刊2010年第1期发表了浅谈自由落体运动的定 义一文(以下简称“浅文”)指出了人教版从1995年到 2009年各次出版的教科书对自由落体运动的定义“物体只 在重力作用下从静止开始下落的运动，叫做自由落体运动” 是错误的“浅文”认为应该如此表述：物体只有在重力作用 下，从速度为0开始下落的运动，叫做自由落体运动原因 是“浅文”认为静止是指同时满足速度为0和加速度为0， 只有速度为O，而加速度不为0，就不是静止 这种说法值得商榷! 由于机械运动的描述具有相对性，为了描述一个物体 的运动，我们必须先选择另一个或几个物体作为参考系，然 后考察物体相对于

11、参考系是否发生位置变化，如果发生了 位置变化，我们就说这个物体在运动，否则就说这个物体是 静止的从这段话中我们可以看出，以地面为参考系，如果 物体相对于地面的位置发生变化，则物体在运动；反之，如 果物体相对于地面位置不发生变化，物体就处于静止状态 牛顿第一定律表明，任何物体都要保持其静止状态或 匀速直线运动状态，直到其他物体所作用的力迫使它改变 为止 由上面的分析我们知道，静止并不要求速度和加速度 同时为0，只要速度为0，物体就处于静止状态以从手中 释放石块为例来说明自由落体运动，释放石块前，石块相对 于地面位置没有发生变化，我们说它是静止的，此时它的速 度为0，石块处于平衡状态，它的加速度也

12、为0释放石块 后，由牛顿第一定律知，重力将迫使它改变原来的静止状 态但释放石块的瞬问，石块的速度仍为0，石块相对于地 面的位置仍没有发生变化，所以说，释放石块的瞬间，石块 仍是静止的，但此时它受重力作用，加速度已不为0了 平时我们在学习过程中说到静止，多指物体处于平衡 状态，当物体的速度和加速度同时为0时，物体处在静止状 态并保持静止状态；而当速度为0，加速度不为0时，物体 将改变静止状态，从静止开始运动释放石块前，石块是处 于持续静止状态，这是我们所熟悉的，容易理解释放石块 的瞬间，石块的速度为0，加速度不为0，因而石块由静止开 始做自由落体运动 在准确把握了静止的概念后，笔者得出的结论是：

13、人教 版从1995年到2009年15年来出版的5版高中物理教科 书中对自由落体运动的定义是正确的 参考文献： 1刘克哲物理学(第2版)北京：高等教育出版社，2002 (收稿日期：20100302) =卫h，=-2 生丁：将电阻口=2b，则电阻看成是4个中两个一组分别并联，然后再把这两 组串联，其等效电阻为以两个电阻应该是相等的 电流 方向 电流 方向 图1O 师：那如果是将况一样吗? 生：应该是一样的 评估与交流 师：以上探究对大家有什么启发吗?如果要来你制造 一个电阻，你会选哪一个? 生卯：2体积小，省材料，携带方便 师：对，这就是有关电学元件的微型化问题 一14一 此案例中，学生通过不同的

14、方法加以证明得出“R，”的结论 2关于“理论”探究式教学的思考 21实验验证与科学探究 科学探究需要实验，但有实验未必就一定是科学探究 在科学探究的过程中，有些教师给学生准备好实验用的各 种实验仪器，把实验步骤及设计好的记录数据的表格写在 黑板上，让学生通过实验总结出物理规律在这样的操作过 程中，学生的动手能力会有某种程度的提高，但学生的创造 性思维的能力没有得到应有的培养，这种实验探究并不是 真正意义上的科学探究对于科学探究的核心，目前有两种 观点，有人认为“问题”最重要，因为在整个科学探究的过程 中都是围绕着“问题”展开的，有的学者认为，科学探究的核 心在于对证据收集、解释形成和求证的处理方式上提出假 设并对假设求证或证伪进行设计，这对学生理解科学本质， 培养学生的科学探究能力，提高学生的科学素养是非常重 要的可见，科学探究的核心并不完全在于实验能力的培养 上，学生动手做实验并不是科学探究的一个必要要素 22猜想、假设与实验验证 有人认为猜想与假设都需要实验验证，其实不然在第 第3010矩 物理教师 1 (2010) 对“向 心加 速度”部分教材的一点改进意见 温树平 (江西省赣州市石