“巧设情境”突破物理概念教学中的难点

鄢琴

（重庆市第八中学）

摘 要：概念教学是物理教学中的重点，不同的物理概念需要不同的教学方法。以“机械功”这一概念为例，结合多年的教学经验，在教学中巧妙设置情境，让学生在任务驱动、自主探究的过程中顺理成章地得出物理概念，并且深刻理解概念中的难点，即距离为什么是“力的方向”上移动的距离。

关键词：物理概念；机械功；创设情境

“机械功”是初中物理教学中一个既抽象又重要的力学概念。笔者对比人教版和沪科版教材“机械功”一节的编写：都偏重于对“机械功”的感性认识和理解，用了较多的篇幅列举生活中的事例，让学生体会做功的两个必要因素。但是，在最后得出功的概念时却直接给出，没有任何说明。因此，大多数老师在处理“功”这一概念时，也都采用直接给出的方法。学生学完本节之后，仍会留下两大疑问：第一，距离为什么是指力的方向上移动的距离？第二，功为什么就等于力和力的方向上移动距离的乘积？

笔者認为在进行“机械功”这一概念的教学时，应该将重点放在力和距离这两者的定量分析上。这样做的好处有三：第一，顺理成章得出功的概念，符合知识在学习的过程中自然生成的教学理念。第二，突破机械功概念中的难点即“距离”为什么是“力的方向”上移动的距离。第三，与物理学史上“功”这一概念的建立过程较吻合。

怎样才能实现对力和距离的定量分析呢？

一、创设情境，提出任务

为将生活实例引入课堂，调动学生的积极性，便于学生参与、观察、记录和分析，教师设计了一个任务情境：“请一名女同学将一名男同学竖直提升10cm。”

二、设计方案，进行实验

经过热烈讨论，学生设计操作了“一人提，两人抬，用杠杆，用滑轮”四个实验。

1.女生直接提男生，没有成功。此时这个力没有显示出成效。

2.女生请小伙伴帮忙抬起男生，顺利完成任务，此时这个力显示出成效。对比两次结果，学生初步认识到“成效”的含义。

3.女生借助超大杠杆顺利将男生提起来，力显示出成效。

4.学生借助滑轮组来完成任务，力显示出成效。

三、记录数据，分析数据

每一组实验后，教师均引导学生根据前面学过的知识，在忽略机械自重和摩擦的情况下，分别计算四次的动力大小，得出四组数据：

四、分析数据，得出结论

教师首先引导学生观察、分析表格中的数据，发现第2、3、4次方案中，力和距离的大小都不相同。

教师提问一：通过对比发现，这三组数据中力和距离大小有怎样的特点？

学生分析：动力越小的时候，动力作用点移动的距离越大。（学生初步感受到，省力就要费距离，力和距离是有定量关系的。）

教师提问二：在忽略机械自重和摩擦的情况下，完成的任务完全相同，那么三次动力显示出的成效就应该完全相同。应该用怎样的一个量来反映这个成效呢？仅仅用力的大小可以吗？

学生分析：不可以，因为三次力的大小是不相等的。同理，仅仅用距离来反映这个成效也不可以。

学生进一步分析：三次动力和距离的乘积相等。于是想到我们恰好就可以用这个乘积来反映这三次的成效相同，也就是这个力所做的功。

教师提问三：请同学们进一步思考关于距离有没有特殊的要求？在这里教师应该着重引导学生借助第三组数据。

学生分析得出：我们仔细画出杠杆的模型会发现动力F应该乘以距离h而不是距离s才会与其他组数的乘积相等。因此，在功的计算公式中，距离应该选择在力的方向上移动的距离。

五、解题应用，拓展延伸

上述表格中的数据，全部是在理想情况下计算得出，那么在实际生活中又会是怎么样呢？可以让学生在采用第四种方法完成任务的时候用弹簧测力计来测一下实际所需要的动力，我们会发现这个动力比理想值要大，说明实际情况下，动力所做的功更多，为什么呢？留作学生的思考，为后面的机械效率做好铺垫。

通过设疑、实验、记录和定量分析，采取“问题链”的方式，关于“机械功”的概念瓜熟蒂落，学生不仅知其然，更知其所以然。这就是巧设情境、任务驱动、自主探究、科学分析的妙用！

编辑 李建军