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一、 一个典型的教学问题
笔者所在的学校是一所国家示范性高中,县级重点中学.高二的一次考试,其中一道计算题考查了“一个物体在竖直的圆形轨道内做圆周运动,恰好能到达最高点”的知识.这是高一的内容,我们熟知最高点的临界速度应为,其中g为重力加速度,R为圆周运动的半径.但答题的结果显示91.7%的学生认为最高点的临界速度应为零.这样典型的知识,学生在高一时应非常熟练,但答错率之高,令人深思.
二、对问题进行调查
笔者对高二的学生进行抽样调查,大部分学生说,感觉上物体恰能到达最高点的速度就是零,早已把竖直平面圆周运动最高点临界速度为忘记了.
这样的调查结论令人深思.高一时学生是否真的掌握了这一知识点?如果真的掌握了为什么又会遗忘呢?
三、问题产生的根源
笔者决定到高一现场调查教学过程显示师生急功近利,直接分析物体在竖直平面做圆周运动最高点的受力和运动情况,然后加以相应的习题训练.表面上学生是掌握了此知识,实际上在知识的形成过程中存在太多断点.调查结论可归纳为两方面:1.教师不能很好地引导学生认识并理解知识的形成过程,或者说竖直平面圆周运动最高点的临界速度这一知识规律的得出时并没有清晰到位.2. 学生受“前概念”干扰,并不能很好地利用科学的分析来纠正自己的“前概念”的错误,所学的知识并没有发生正迁移,只是暂时的记忆,时间长就忘记了.
四、思考应对问题的教学策略
此教学现象和问题具有典型性和普遍性.在物理教学中急功近利,用分析训练来代替对知识的理解过程,不利于学生掌握物理知识规律.教学时要对物理知识规律的形成过程、适用范围、条件和知识规律的发展有充分的认识,并进行有针对性教学,才能使学生有效地全面掌握知识.
1. 了解学生生活中的“前概念”,加强正确部分的认识,对错误的部分否定并加以纠正
“前概念”不是总是消极的,它也有积极的作用.学生在学习物体在竖直平面圆形轨道内运动到最高点临界速度时,存在这样的“前概念”:当物体由最低点上升时,物体的速度越来越小,恰好到达最高点速度刚好为零.其中的“物体的速度越来越小”就有积极的作用,教学中必须强化这一点.
“前概念”消极作用也非常明显.其中“到达最高点速度为零”就有消极作用,教学中必须纠正这一点.因为在日常生活中学生很少见到或很少体验到物体在竖直平面做圆周运动的情况,而多是体验物体在斜面上升的情况.物体在斜面上升到最高点的速度为零,学生会自觉或不自觉地把这一生活知识迁移到物体在竖直平面的圆形轨道内运动上来.教学过程必须用实际的运动现象来消除“前概念”的影响.
2. 重视探究物理规律形成过程的教学
探究物理规律形成过程的教学,并不是简单重复前人的探究过程.在日常生活中,学生很少感知物体在竖直平面做圆周运动最高点速度的问题.必须让学生探究物体在竖直平面做圆周运动的事实,认识物体在竖直平面做圆周运动的情况.可以引导学生设计一个让小球从光滑斜面轨道某一点下滑,进入竖直平面圆形轨道内运动到达最高点的实验.先让小球从与圆轨道最高点相同的高度的斜面下滑,观察小球是否能到达圆形轨道的最高点;然后再从稍为高一点的高度下滑,观察小球是否能达到圆轨道最高点;再慢慢调整高度,直到小球恰能到达最高点,观察此时的速度是否为零.通过这样的实验,学生认识到竖直平面圆轨道内最高点的速度并不为零,同时激发了学生探究此速度的大小的热情.
3. 规范物理知识的适用范围和条件
任何一个物理知识都有其适用的范围和条件.我们可以用透明圆形轨道管来做实验,研究小球在管内恰好到达最高点的速度.此实验速度为零.对比这一实验可以让学生明白,不同的情况,结果不一样.竖直平面圆轨道内运动最高点的速度为是有条件和适用范围的,它的条件和适用的范围是在竖直平面运动且在最高点没有支持力.实践告诉我们,学生明确物理知识的适用范围和条件是深化对物理知识的理解,正确运用物理规律解决实际问题的关键.
4. 强化科学分析方法的教学
科学分析可以帮助我们深入认识物理知识规律的本质.为什么小球在竖直圆形轨道内运动恰好到达最高点的速度是,而小球在竖直圆形轨道管内运动恰好到达最高点的速度为零?通过科学的分析,我们知道小球在竖直圆形轨道内运动到达最高点时,它要贴着轨道运动,受到重力和压力作用.小球做圆周运动,当速度越大,压力越大,如果压力刚好为零,此时重力提供向心力,得到速度刚好为.如果速度小于,小球在到达最高点前已脱离轨道,不可能到达最高点.而小球在竖直圆形轨道管内运动到达最高点时,由于圆形轨道管对小球有支持力,此时的速度可以为零.不同的情况,不同的受力,结果是不一样的.结合实验和分析由表及里认识物理规律,形成正确的知识规律.
5. 知识环环相扣,形成知识系统网络
人脑对某个问题的认识会随着时间的推移而遗忘,教学时要适时回顾及深化.当在教学中遇到与前面相关的知识,尽可能回顾、比较、深化、归纳总结,使知识系统化.对于竖直平面圆周运动最高点的临界速度问题,在学习机械能时,我们也可以举小球在竖直圆形轨道运动的例子,同时通过能量守恒来分析此问题,让学生不仅从力的角度认识此问题,而且从能量的角度来认识此问题.在学习电磁场时,也可以举带电粒子在电磁场中做竖直平面圆周运动的例子,通过比较在不同的场中,不同的受力情况,得出最高点速度的不同,让学生充分认识知识的规律.教学时用不同的方式不断地刺激学生的头脑,使知识深化并形成环环相扣的知识系统.
不同的知识有不同的规律,教学要做到有针对性.在实际的教学中,当遇到实际的问题,我们必须反思问题的原因,才能更好地找到解决问题的办法.
责任编辑 罗 峰
笔者所在的学校是一所国家示范性高中,县级重点中学.高二的一次考试,其中一道计算题考查了“一个物体在竖直的圆形轨道内做圆周运动,恰好能到达最高点”的知识.这是高一的内容,我们熟知最高点的临界速度应为,其中g为重力加速度,R为圆周运动的半径.但答题的结果显示91.7%的学生认为最高点的临界速度应为零.这样典型的知识,学生在高一时应非常熟练,但答错率之高,令人深思.
二、对问题进行调查
笔者对高二的学生进行抽样调查,大部分学生说,感觉上物体恰能到达最高点的速度就是零,早已把竖直平面圆周运动最高点临界速度为忘记了.
这样的调查结论令人深思.高一时学生是否真的掌握了这一知识点?如果真的掌握了为什么又会遗忘呢?
三、问题产生的根源
笔者决定到高一现场调查教学过程显示师生急功近利,直接分析物体在竖直平面做圆周运动最高点的受力和运动情况,然后加以相应的习题训练.表面上学生是掌握了此知识,实际上在知识的形成过程中存在太多断点.调查结论可归纳为两方面:1.教师不能很好地引导学生认识并理解知识的形成过程,或者说竖直平面圆周运动最高点的临界速度这一知识规律的得出时并没有清晰到位.2. 学生受“前概念”干扰,并不能很好地利用科学的分析来纠正自己的“前概念”的错误,所学的知识并没有发生正迁移,只是暂时的记忆,时间长就忘记了.
四、思考应对问题的教学策略
此教学现象和问题具有典型性和普遍性.在物理教学中急功近利,用分析训练来代替对知识的理解过程,不利于学生掌握物理知识规律.教学时要对物理知识规律的形成过程、适用范围、条件和知识规律的发展有充分的认识,并进行有针对性教学,才能使学生有效地全面掌握知识.
1. 了解学生生活中的“前概念”,加强正确部分的认识,对错误的部分否定并加以纠正
“前概念”不是总是消极的,它也有积极的作用.学生在学习物体在竖直平面圆形轨道内运动到最高点临界速度时,存在这样的“前概念”:当物体由最低点上升时,物体的速度越来越小,恰好到达最高点速度刚好为零.其中的“物体的速度越来越小”就有积极的作用,教学中必须强化这一点.
“前概念”消极作用也非常明显.其中“到达最高点速度为零”就有消极作用,教学中必须纠正这一点.因为在日常生活中学生很少见到或很少体验到物体在竖直平面做圆周运动的情况,而多是体验物体在斜面上升的情况.物体在斜面上升到最高点的速度为零,学生会自觉或不自觉地把这一生活知识迁移到物体在竖直平面的圆形轨道内运动上来.教学过程必须用实际的运动现象来消除“前概念”的影响.
2. 重视探究物理规律形成过程的教学
探究物理规律形成过程的教学,并不是简单重复前人的探究过程.在日常生活中,学生很少感知物体在竖直平面做圆周运动最高点速度的问题.必须让学生探究物体在竖直平面做圆周运动的事实,认识物体在竖直平面做圆周运动的情况.可以引导学生设计一个让小球从光滑斜面轨道某一点下滑,进入竖直平面圆形轨道内运动到达最高点的实验.先让小球从与圆轨道最高点相同的高度的斜面下滑,观察小球是否能到达圆形轨道的最高点;然后再从稍为高一点的高度下滑,观察小球是否能达到圆轨道最高点;再慢慢调整高度,直到小球恰能到达最高点,观察此时的速度是否为零.通过这样的实验,学生认识到竖直平面圆轨道内最高点的速度并不为零,同时激发了学生探究此速度的大小的热情.
3. 规范物理知识的适用范围和条件
任何一个物理知识都有其适用的范围和条件.我们可以用透明圆形轨道管来做实验,研究小球在管内恰好到达最高点的速度.此实验速度为零.对比这一实验可以让学生明白,不同的情况,结果不一样.竖直平面圆轨道内运动最高点的速度为是有条件和适用范围的,它的条件和适用的范围是在竖直平面运动且在最高点没有支持力.实践告诉我们,学生明确物理知识的适用范围和条件是深化对物理知识的理解,正确运用物理规律解决实际问题的关键.
4. 强化科学分析方法的教学
科学分析可以帮助我们深入认识物理知识规律的本质.为什么小球在竖直圆形轨道内运动恰好到达最高点的速度是,而小球在竖直圆形轨道管内运动恰好到达最高点的速度为零?通过科学的分析,我们知道小球在竖直圆形轨道内运动到达最高点时,它要贴着轨道运动,受到重力和压力作用.小球做圆周运动,当速度越大,压力越大,如果压力刚好为零,此时重力提供向心力,得到速度刚好为.如果速度小于,小球在到达最高点前已脱离轨道,不可能到达最高点.而小球在竖直圆形轨道管内运动到达最高点时,由于圆形轨道管对小球有支持力,此时的速度可以为零.不同的情况,不同的受力,结果是不一样的.结合实验和分析由表及里认识物理规律,形成正确的知识规律.
5. 知识环环相扣,形成知识系统网络
人脑对某个问题的认识会随着时间的推移而遗忘,教学时要适时回顾及深化.当在教学中遇到与前面相关的知识,尽可能回顾、比较、深化、归纳总结,使知识系统化.对于竖直平面圆周运动最高点的临界速度问题,在学习机械能时,我们也可以举小球在竖直圆形轨道运动的例子,同时通过能量守恒来分析此问题,让学生不仅从力的角度认识此问题,而且从能量的角度来认识此问题.在学习电磁场时,也可以举带电粒子在电磁场中做竖直平面圆周运动的例子,通过比较在不同的场中,不同的受力情况,得出最高点速度的不同,让学生充分认识知识的规律.教学时用不同的方式不断地刺激学生的头脑,使知识深化并形成环环相扣的知识系统.
不同的知识有不同的规律,教学要做到有针对性.在实际的教学中,当遇到实际的问题,我们必须反思问题的原因,才能更好地找到解决问题的办法.
责任编辑 罗 峰