纸上得来终觉浅 绝知此事要躬行

2009-09-23 08:46白翠玲
中小学实验与装备 2009年4期
关键词:单摆机械能秋千

白翠玲 王 凇

实验与观察是学习物理的基本方法,我们在教学活动中应不失时机的为学生创造更多的实验与观察的机会。在碰到一些疑难问题时充分发挥实验的作用,让学生学会通过实验自主探究解决问题。这样他们在掌握了大量感性经验的基础上,理性的思考也会活跃与开放起来。

在学习能的转化和守恒定律时,我演示完“滚摆实验”与“单摆实验”,让同学们分析了在这个过程中能的转化情况后,又引导同学们注意观察它们每次摆动上升的高度是否一样。同学们就每次上升的高度都有所下降,而且最后要停在最低点提出了质疑:这能体现能量的守恒吗?在这个过程中机械能不是减小了吗?小组讨论后找到了原因:原来在实验过程中,滚摆或单摆受到空气阻力等因素的影响,会损失一部分机械能,这部分机械能转化成为内能,所以最后它们要停下来,这正说明了自然界中能量是守恒的。

这个问题已解决,我刚要组织学生进行下一步的学习,这时一个小组的同学举手示意有问题:因为能量的守恒,由于受到阻力,滚摆和单摆所以越摆越低。那为什么有些人在荡秋千时,他们却能自己越荡越高呢?这不是他所具有的机械能增大了吗?学生提出的这个问题,也把我带到学生时代,记得在上初中的时候,体育课上我们玩荡秋千,有一个同学荡得特别好,三五下就能把秋千荡得接近水平了,其他的同学也上去玩,可总是不得要领,秋千很难荡起来,那时自己也感到困惑。现在有同学提出来了,我就想,何不让学生亲自体会一下荡秋千的过程,让他们自己通过实验去探究,找出问题的答案呢,这样也可以帮助他们进一步学习理解能的转化。

看下课时间还早,我就提议到操场上来一次荡秋千的比赛,看在游戏中能不能找到答案,同学们自然一呼百应。来到操场,以学习小组为单位分成了六个小组,每个小组先出一个代表参赛,各选手争先恐后的想上去露一手。第一个选手上去后,在向前荡的时候,向后仰着头使劲的蹬腿,把绳子都拉弯了,荡了一会儿,就慢慢停止了,下来后还累得满头大汗、双腿哆嗦呢。第二个上去那动作很好笑,他是把劲用在手上,在前后摆动的时候,他的手也抓着绳子一块向前向后用力拉,想起到推波助澜的作用,结果却左右摇摆起来,成了“扭”秋千了,惹得旁边的同学哈哈大笑,戏称为“东北大秧歌”。轮到第三个同学上场了,只见他在秋千上非常轻松地反复做着蹲下去又站起来的动作,荡了几下后,秋千不但没有慢下来,反而荡得一次比一次高,同学们不再笑了,静静地想看出其中的奥妙。接下来的三个小组,也都学着他的样子荡起来,有些还能荡得更高一些,有些反而越荡越低。

比赛结束后,同学们根本没有在意哪个小组得了冠军,而是纷纷讨论荡秋千的一些技巧,更有一些同学从能的转化和守恒上来解释这一现象,我抓住这一时机,让同学在操场上以小组为单位展开讨论:①在荡秋千的过程中,能的转化情况是怎样的?②在各小组荡秋千的过程中。秋千的机械能保持不变吗?③为什么有的小组会越荡越高,有的小组会越荡越低,这与能量守恒是否矛盾?

对于第一个问题,各小组都能利用本节课所学的内容进行说明。对于第二个问题,也能得出一般情况下秋千的机械能总量是变化的,直接表现就是每次荡的高度发生了改变。只要荡的越高,那么荡到最低处所具有的动能也就越大,是因为在这个过程中,是势能转化为了动能。对于第三个问题,意见就多了,可是有一点是肯定的:不管是哪种荡法,能量一定是守恒的。为了让同学们能带着问题有目的的去观察实验,我让荡得最好的同学再次上去演示一番,提醒同学们注意观察在越荡越高时,他是什么时候蹲下去,什么时候站起来。结果发现:在越荡越高时,他是在最高点站起来,在最低点蹲下去。注意这一细节后,同学们的讨论就有的放矢了。有些同学认为是改变了迎风面,从而来改变了空气阻力的大小,这个观点马上就被同学们给否定了:要是仅仅是阻力的话,那为什么会有越荡越高的可能。有些同学说,站起来是为了用力蹬,相当于给了一个推力。这个观点也站不住脚,因为第一组就是用的这个方法。并且更卖力更夸张,却适得其反;从另一方面来说,这个力不是外力,不会改变作为一个整体的秋千和人的机械能,就如我们坐在公交车上一起用力推前面的坐椅,车也不可能被推动一样。我引导同学们用本节课学习的知识找思路,有些同学开始切入正题了:认为是人的重心高低改变了,从而改变了秋千的能量。经过进一步讨论,同学们得出:在最高处,人站起来,重心高了,使本来已经处于最大值的势能又有所增加了,而到了最低处蹲下来,是将人的重心降低,所减少的势能又转化为了动能,也为下一次站起来做好了准备。也就是说。由于人的站起,使得秋千每一次荡到最高点,都增加了一定量的势能,所以机械能总量一次次增大,秋千就会荡得更高了。我肯定了他们的观点,接着又问:秋千增加的机械能是哪里来的呢?同学们又展开了热烈的讨论,其中三组同学回答:机械能的增加是来自于人站起来时克服自身重力而做的功,要消耗人自身的化学能。听到这个答案后我给予了肯定和表扬。这时,同学们恍然大悟,道理明白了,同学们都争先恐后地到秋千上体验。结果多数同学都能掌握要领。把秋千荡起来了。

通过这节课我深深意识到在教学中要根据进程中突然出现的意外情况及时调整教学计划。顺势营造适宜的教学氛围,更好的激发学生的求知欲望,充分展示他们自己动手的能力、各抒己见的热情。把寻求结果的任务交给学生。让学生有体验和感悟的空间,从而激发其强烈的探索欲望。

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