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初中物理教学要教会学生悟理

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初中物理教学的基本任务是培养学生形成基本的物理素养,但物理素养是一个宏大的概念,仅仅凭着这一概念还难以让我们的教学从现实走向理想.而人们对物理的一种通俗理解,却可以使我们打通从物理知识到物理素养的道路,这一通俗理解就是悟理.一般认为,悟理就是悟出事物的发展道理,这里的道理就是指事物背后的规律或某种现象的原因.

测定滑轮组机械效率是简单机械中的重要内容,尽管不知出于什么原因,这一内容在新修订的苏科版教材中被删去了,但在实际教学中我们仍然觉得这是一个重要实验,应当让学生体验之.事实上,在例行的知识的教学中,我们确实都能收获很多.其中有些收获是学生的共性现象,自然值得一提;而有些收获则是量变后引起的质变,是厚积的薄发,因而也应当记下来.

1由实验原理所想到的

这是笔者的思考,是基于一次讨论的思考!在前些年的某个时候,关于这一实验的原理有了一些讨论,这个讨论首先发生于学生当中.由于在前面的知识学习中,学生已经能够由机械效率的定义式η=W有用 W总×100%推理出η=G物 G物+G动×100%=G物 nF×100% (第一个等号仅适用于不计绳重和摩擦的情形),于是就有学生提出:在滑轮组的运用当中,绳子自由端移动的距离s与物体上升的高度h之间存在着固定的n倍的关系,为什么在实验当中还要去测出这两个物理量呢?为什么此实验的原理公式不确定为η=G物 nF×100%呢?起初一听,觉得学生的说法还是有道理的,当然也证明了学生是处于思考的状态当中.再后来,当笔者将这个问题提出来与物理同行进行商讨时,也出现了类似的情形,不少老师认为事实上是可以用此公式作为本实验的原理表达式的,还有老师开玩笑地说,其实学生在实验当中根本就没有测物体上升的高度和绳子自由端移动的距离,最后照样把机械效率算出来了.

基于这样的认识,笔者考虑到教材的权威性,还是思考教材这样设计的理由.经过资料查阅以及对机械效率的理解,笔者认为是不可以用后者作为本实验的原理公式的,原因有二:一是原来的原理表达式η=Gh Fs×100%更具有代表性,无论是对于杠杆、滑轮,还是对于滑轮组和斜面等简单机械而言,这一公式都是适用的.换句话说,如果我们所要测的不是滑轮组的机械效率,而是杠杆或者斜面的机械效率,此公式也是适用的.而η=G物 nF×100%只适用于滑轮或滑轮组;二是基于对机械效率概念的理解,这一点更为重要.机械效率在教材上定义为“有用功与总功的比值”,而功是一个过程量.既然是一个过程量,那就说明物体在力的方向上移动了一段距离(位移).很显然,只有h和s的存在,才能证明做功的过程发生了,也只有在这个过程中,机械效率这一概念才有存在的意义.而η=G物 nF×100%这一表达式其实不能表明做功过程的存在,换句话说,即使用弹簧测力计拉着绳子的自由端不动,这三个量也是存在的,也是能计算出效率的.但很显然,此时计算出来的机械效率是没有实际意义的.

由此可见,我们教物理时很容易由于应试等原因影响,使得教学重心落在物理习题的解答上,而忽略了最为根本的物理原理的讲授.如果真如上所说,认同了学生的这一观点,那么对学生的负面影响是较大的.这样的教学只能说教会学生解答物理题目,不能说教会了学生悟理.当然,学生提出问题本身的行为,还是值得表扬的.

2做了之后才知道更难

这是学生的原话!这个实验在先前的讲解之时,学生非常兴奋.加上前面探究动滑轮和定滑轮时进行的演示实验,故而学生认为测定滑轮组机械效率的实验非常简单.在熟悉了实验步骤之后,学生走入了实验室.

可当他们面对着看似简单的教材时才发现还有原来没有发现的一些问题.比如说他们发现铁架台上无法固定定滑轮――因为定滑轮上的挂钩尺寸小于铁架台上的横杆直径,会动脑筋的同学一是想到了截一段线下来进行固定;二是想到了可以将固定横杆上的另一个未起固定作用的螺丝旋开一点,而有的同学则只能看别人解决了问题之后再依葫芦画瓢.再比如说有学生在组装滑轮组时出现了问题:将细线的一段固定在动滑轮上之后,再将线绕到定滑轮上,然后向下再绕过动滑轮并且想向上提时,发现动滑轮容易“翻倒”,而且屡试屡翻.于是不会动脑的同学只好玩合作,让其中一个同学用手固定住,而会动脑筋的同学则想到应当在动滑轮上先挂一个物体(这样重心在细线的下面,就稳定了).再到后来测拉力的时候,由于细线长度足够,不少同学将弹簧测力计系在细线的末端,结果在控制弹簧测力计匀速上升时,发现人体高度不够,没办法甚至站到了凳子上,可这样又无法测量绳子自由端移动的距离了,可谓矛盾百出.而聪明的同学则想到弹簧测力计应当系在靠近动滑轮的地方,这样就用不着爬上爬下了.

这些矛盾本质上都与测定滑轮组的机械效率无关,可它们又确实发生在这一实验当中.由此可见,一个实验的完成绝对不是理解了实验原理和实验步骤那么简单,其中有很多的工作要做.问题在于,这样的“悟理”过程不能只局限于老师自身,还要向学生进行传递,让学生认识到这一点.

3悟理就在学物理过程中

由以上分析我们可以看到,带领学生悟理的过程实际就是学习物理的过程,悟理与物理应当是同处于一个密不可分的过程当中.

关于这一认识,我们可以从两方面获得证实:一是看物理学发展的历史,可以看到人们一方面在解决实际生活中遇到的问题,如杠杆、滑轮等机械皆是为了生产生活中遇到的问题而生,另一方面就是发现了其中的道理,如中国古人在对桔槔的描述中说“且子独不见夫桔槔者乎?引之则俯,舍之则仰.”;二是看学生学习物理的过程,学生一方面在获得物理知识,另一方面也处于悟理的过程之中,只是这一过程如果物理老师不加干涉,那就只是一个自然发生的过程,是一种低水平的过程.只有在经由教师的指点之后,悟理过程才会变得高效.