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把学生的思维引向深处

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朱熹说,读书无疑者,须教有疑.作为教师,就应该引导学生于无疑处求疑,抓住一切难得的机会把学生的思维引向深处.我校开发的校本选修课,着力于依托相关学科,突出科学方法和科学思想,为拓展学生思维提供了平台.

笔者在物理必修课上发现的或者随机生成的一些有价值的东西,来不及深入探讨,在选修课上,拓展开来,做出更有价值的开发,通过开放的课堂生成,试图磨砺学生的思维,更深入展示物理学的奇妙.

1神秘的万有引力

――既然任何物体间都存在引力,为什么当两个人接近时他们不会吸引在一起?

提出问题(人教版)教科书的意图是“这样小的力我们是无法察觉的,所以我们通常分析物体受力时不需要考虑物体间的万有引力”(配套《教师教学用书》语).意即他们之间的万有引力远远小于他们受到的最大静摩擦力,如果地面是光滑的他们就吸引到一起了.但是在物理课堂上,一个学生这样回答:“世界上并不是仅仅存在‘接近’的这两个人啊,周围其他人和物体都对他们有万有引力,因而受力平衡!”

讨论探究我把这个问题带到了选修课上.学生像炸了的锅:

――难道说宇宙万物对它的引力平衡了?

――凭什么知道恰好平衡了,而不是一面力大一面力小?

――难道说宇宙是均匀的而且地球是宇宙的中心吗?

这些讨论是否正确并不重要,有价值的是一个貌似平平常常的、似是而非的问题,却引出了这样一些“奇怪”的、深奥的疑问――科学是多么令人惊讶、令人兴奋的事啊.这样,可以借机介绍现代宇宙学理论以拓展学生知识面――宇宙学原理:宇宙物质在大尺度空间内的分布是均匀和各向同性的,这个原理却是否定了宇宙有一个中心的呀.积极的思维竟然能提出这样一个伟大的问题,展示出学生开阔的思维和奔放的想象力.

要深入了解,请通过到学校图书馆查阅相关书籍或者网络搜索来作相关的课题研究.

《教师博览》(2013.9)转载《我最好的老师》说,有一天,怀特森老师告诉学生他那辆大众牌汽车就是一个活的生物体,同学们费了两天时间才使他接受了反驳.直到学生向他证明他们不但确切知道生物体的真正含义,而且有勇气坚持真理,他才罢休.

我欲以此课向怀特森老师致敬.

2奇怪的测力计示数

――用2支弹簧测力计就可以探究作用力与反作用力的关系吗?

提出问题在学习牛顿第三定律时,课本上只是简单的给出了一个“实验”,要学生探究“两个弹簧测力计的读数有什么关系?”

作为高中学生似乎对此问题不屑一顾,认为用两个测力计对拉即可.但是,问题真的这么简单吗?

讨论探究请从这盒(若干)弹簧测力计中任意挑两个对拉,观察它们的示数是否相等?结果是二者的读数大多数有明显差距,少数还有较小差距,极少数二者等大.怎么解释呢?

生A:两只测力计示数不相等是因为至少有一只不准确.

生C:不可以.先行校对,再相互对拉,这不是自己验证自己吗?

师:那么,我们是否可以说,示数不相等的那些测力计不准确,示数相等的那些测力计是准确的,因而应该剔除那些不相等的,而只保留相等的结果,之后再下结论呢?

生:呵呵,如此说来,想要什么就是什么结果了,这还是科学吗?

师:这显而易见是错误的,应该旗帜鲜明地反对.其实社会上还真有这样的事件,有些部门就是这样经过几轮筛选评委, “通过”了他们想要的论证的.―― 那么结论难道应该是有时候相等有时候不相等吗?

生:更不对!科学真是迷人……

这样一个司空见惯的问题,竟然并不“显而易见”!那么,怎么办呀?

最后,学生终于研究出使用三只弹簧测力计,采用等效替代的方法验证了这一结论,同学们兴趣盎然,意犹未尽.

3神奇的量纲

――单位制可以推导公式吗?

问题引入首先出示网上流传的“通货膨胀”的计算公式:

求证:1元=1分

解:1元=100分=10分×10分=1角×1角

=0.1元×0.1元=0.01元=1分.

证明完毕.

一时间众说纷纷纭、跃跃欲试:明知答案是错的,可就是找不出错来.终于有少数学生发现,第二个“=”不成立,即根据单位制知识,应该是“100分=10分×10”而非“100分=10分×10分”.于是同学们兴趣大增.

提出问题自由落体运动的时间与哪些因素有关?

猜想假设自由落体时间t与下落高度h、当地自由落体加速度g和下落物体的质量m有关系,关系为t∝hαgβmγ.

设计方案从单位制(量纲)角度推导.

理论推导设t=Chαgβmγ,C为没有单位的比例常数.

则[s]=[m]α[ms-2]β[kg]γ=[m]α+β[s]-2β[kg]γ.

由量纲知识可知α+β=0,-2β=0,γ=0.

故有β=-112,α=112,γ=0.

所以t=Ch1/2g-1/2=Ch1g.

不是用实验而是用量纲理论也可推导出自由落体规律.神奇的量纲,开放的课堂,活跃的思维.