物理学习中的催化剂——课堂小游戏

方明霞

(浙江省富阳市第二中学,浙江富阳 311400)

学生在学习高中物理的时候通常会有这样的怪现象:上课听听很有道理,自己处理无法下笔.为什么会出现这样的情况,究其原因,学生对某些疑难知识的学习停留在表面,缺乏本质的理解,导致处理问题似是而非、不能突破.课堂小游戏的引入,可以加强学生的过程体验,通过游戏中的亲身经历,有效地突破学习中的疑难点,正如华盛顿国家图书馆墙壁上所写:“我听见了就忘了,我看见了就记住了,我做了就理解了”.高中物理学习是需要过程体验的,课堂小游戏可以让学生积极参与、充分体验物理过程,更好地理解和掌握物理概念、规律和方法,它是物理学习的催化剂.

1 课堂小游戏,强化物理规律的理解

物理规律,一般用文字语言加以表达,即用一段话把某一规律的物理意义表述出来.对于物理规律的认识,很多学生讲起来头头是道,但触及具体问题,由于没有真正理解规律的含义,缺乏对问题的分析、研究,死记结论,同时受一些前概念(学生在接触科学知识前,对现实生活现象所形成的经验型观点)的误导,往往出现结论与物理规律相悖的情况.这些错误观点对物理概念、规律的正确形成极为不利,它排斥了科学概念、规律的建立,是物理教学低效率的重要原因之一.为加深对概念、规律的认识和理解,我们可引入适当的课堂小游戏(小实验),让学生参与其中,从自身的观察体验出发,通过分析实验,强化对规律的理解.下面以牛顿第三定律“两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上”的理解运用为例加以说明.

“在狗拉雪橇,雪橇加速运动”和“拔河比赛中,甲方取得胜利”等问题中,一些学生总是不加分析,根据生活经验习惯性地认为狗拉雪橇的力大于雪橇拉狗的力,甲方对乙方的拉力大于乙方对甲方的拉力.为剔除学生意识习惯中的顽疾,我们在规律的讲解学习中可以引入下面的课堂小游戏.

请1个高个子学生与1个矮个子学生进行拔河比赛:两学生各拉绳子一端,进行拔河比赛,高个子学生轻而易举取得胜利.

教师引导学生进一步实验.

请高个子学生与矮个子学生用演示用大弹簧秤模仿拔河比赛,再请两位学生观察两弹簧秤示数,发现示数(近似)相等.

教师进一步让两学生手持拉力传感器再次拔河,拔河胜负如前,但传感器显示二者拉力大小相等.

学生此时确认“高个子对矮个子的拉力大于矮个子对高个子的拉力”是错误的,两学生的相互作用力大小相等.

这样,学生通过亲身体验,对牛顿第三定律的认识不再停留在肤浅的表面,而是从本质加以理解.

2 课堂小游戏,加速物理方法的理解和运用

体验是个体从亲历的实践开始,进而获得认识,形成感悟的一个过程.在课堂中引导学生进行游戏体验,通过游戏体验,亲历某一物理过程带来的感受,可让学习事半功倍,立竿见影.

图1

在力的分解中,学生对于“正交分解”,通过一定的练习,比较容易掌握,而在某些情况下,需要我们根据“力的作用效果”分解,学生很难体会其中“力的作用效果”是什么.一些课堂小游戏的引入,可以让学生很好体会“力的作用效果”是什么,把握对力进行正确分解的钥匙.下面举例说明.在竖直墙上固定一个轻支架,横杆OM垂直于墙壁,斜杆ON与墙的夹角为θ,在支架的O点挂有一个重为 G的物体,如图1所示,怎样确定 OM、ON的受力大小和方向?硬竿上的作用力较为复杂,可以沿竿,也可以是其他任意的方向,学生比较难于判断.对于此例中杆子的受力情况,很多学生脑袋里一片混沌,分解方向任意为之,草草了事.为拨开学生脑海中的混沌世界,修筑一条正确的分解之路,我们可以设计如下的小游戏:同桌两个人一组,学生甲一手叉腰,学生乙竖直下拉甲的肘部,然后交换.游戏中被拉者仔细体会下拉力对手臂产生的两个作用效果.

通过做小游戏,学生得出竖直向下的拉力对两杆产生了沿杆方向的两个作用效果,使上杆受拉,下杆受压,从而正确而又迅速地画出了力的分解图.

3 课堂小游戏,促进物理量之间关系的理解

摩擦力作为力学三大力之一,由于其方向判断的“相对性”和大小的判断依据的多样性(滑动摩擦力根据公式计算Ff=μ FN,静摩擦力根据物体的运动状态分析),是高中物理学习中公认为最难也是学生最难理解的知识.特别是静摩擦力大小根据物体的运动状态分析,与正压力无关,而最大静摩擦力大小又与正压力成正比.学生对静摩擦力、最大静摩擦力和正压力三者之间的关系很难接受和理解,为解决此疑难问题,我们可以引入“空杯运球”这一课堂小游戏.

桌子上放着一些乒乓球,不能用手拿,只提供一只一次性塑料杯,要求将乒乓球移到另一个桌面上而不能落地,在规定的时间内搬球多者获胜.

当然,这个游戏有一定的难度,但学生还是能想到用塑料杯倒扣住乒乓球,然后旋转杯子,让乒乓球在杯内做圆周运动,达到一定速度后,球便不会从瓶内掉下来,便可把球迅速地搬到另一个桌面上.

图2

学生在参与这个游戏的过程中,不仅可以体会到游戏的乐趣,也可通过比赛感受到空中运球的技巧:球圆周运动速度偏小时,空中运球不成功;圆周运动速度较大时,运球成功.

在学生交流游戏心得时,我们可以引导学生把小球的运动转化为物理模型:水平面内的匀速圆周运动.对小球受力分析:FN提供向心力,Ff=mg(如图2所示).

当圆周运动速度较小时,FN较小,最大静摩擦力与正压力成正比,物体的最大静摩擦力小于重力,即Ff＜mg,空中运球失败.当圆周运动速度较大时,FN较大,物体的最大静摩擦力大于或等于重力,此时竖直方向Ff=mg,空中运球成功.圆周运动速度继续增大,FN增大,最大静摩擦力增大.乒乓球受力竖直方向Ff=mg,静摩擦力大小与正压力无关.通过“空中运球”这个课堂小游戏 ,学生经历乒乓球圆周运动的过程,对理解正压力与最大静摩擦力成正比、物体所受到的静摩擦力与最大静摩擦力的关系可以收到事半功倍的效果.

心理学的研究表明:人的大脑对不同信息渠道得到的知识吸收比例是不同的,只从听觉获得信息大约能吸收60%,只从视觉获得信息大约能吸收70%,若把听觉和视觉和身体感受结合起来的信息,那么将会吸收感知信息量的86%.课堂小游戏,与大脑中储存的已有感知发生“共振”,信息获取最大化,思维被最大限度地激发,是优化课堂教学的重要手段之一,是物理学习中的催化剂.