“牛顿第三定律”调研课评析

(1. 江苏省无锡市立人高级中学,江苏 无锡 214000; 2. 江苏省太湖高级中学,江苏 无锡 214000)

1 引言

笔者参加了无锡新课程培训并听了调研课,上课内容是“牛顿第三定律”。由于学生已经对相互作用有了定性了解,传统教学往往给学生带来的是枯燥、重复的感觉。如何打破常规,提升学生的核心素养？授课教师创设了一系列物理情境,让学生在实验探究过程中体验，直至领悟,在自主建构知识的过程中达成核心素养的提升。

2 教学片段与评析

片段一：以“拔河比赛”导入,激发学习兴趣

教师选取力气悬殊很大的两个学生进行拔河比赛,让学生回答胜负的原因，胜负似乎和力气大小有关。接着让力气大的同学站在滑板上，与站在地面上力气小的同学再次进行比赛,力气小的同学轻而易举地赢得了比赛。

评析:本环节实验的设计选取了差异性很大的学生进行比赛,很容易使学生惯性地认为赢的一方力气大,即对绳子的拉力大。针对常见的思维错误,教师用实验给予学生“当头一棒”，唤醒了学生的思考热情。同时实验的设计颇有趣味性,吸引了学生的注意力,激发了学习兴趣。

片段二:运用系列实验,扩展学习思维

通过“拔河比赛”我们发现拉力的作用是相互的,那么这种相互性是不是普遍存在？教师展示一系列实验,让学生观察、总结相互作用力存在的普遍性,得出作用力与反作用概念，进而猜想两力的特点。

演示实验1:感应飞行器的飞行

教师演示感应飞行器的飞行,解释感应飞行器的原理。空气和转动的螺旋桨之间存在相互作用的推力。当手靠近飞行器感应器时螺旋桨转动加速,飞行器上升。当手远离飞行器感应器时螺旋桨转速下降,飞行器下落。

演示实验2:小车在地面上行驶

教师演示小车的运动，小车前进的原因是由于受到了地面的摩擦力。同时小车也给地面施加了摩擦力的作用,地面之所以没动是因为地面是固定的。如果使地面可移动，会如何？教师用轻薄的泡沫板代替地面,发现小车施加的摩擦力使得泡沫板运动起来。

演示实验3:水中的瓶子

教师在竖直弹簧秤下面挂着个瓶子，当瓶子进入水中弹簧秤的读数会如何？学生发现读数会变小。那么原因是什么？因为水对瓶子施加了浮力的作用。那么瓶子对水有无作用力？有什么办法测出这个力？教师先把水放电子秤上测水的重力,再把瓶子放入水中测所受合力，用合力大小减去水的重力大小，最终测出瓶子给水的作用力大小。

演示实验4:同名磁体相对的两小车相互远离

生活中常见的力的作用是相互的,那么对于电场力、磁场力它们的作用是否也是相互的？教师拿出装有磁铁的两辆小车，当同名磁极相对靠近释放时,学生发现两车相互远离。

评析:教师从生活中的常见情景出发设计系列实验,让学生从多方位、多角度去体验、感受，同时实验对象包含了不同物态、不同运动状态和不同性质的力，实验充分说明了力的相互作用是普遍存在的,从而引出了作用力和反作用力的概念。同时也说明了作用力和反作用力是相对而言的,即两个力的地位是平等的,为两力特点的学习打下伏笔。

片段三:探究体验,感受过程

既然力的相互作用是普遍存在的,那么作用力和反作用力之间到底存在何种关系？教师引导学生以上述实验为依据，并结合自身感受进行猜想。在学生提出等大、反向、共线的猜想后,教师质疑,引导学生通过实验来验证。学生根据力的大小的测量和力的方向的确定的常用方法，选择用弹簧测力计、细线等器材,最后通过讨论交流，设置一静一动、双方都动、双方都静止的两个弹簧测力计，利用细线互拉的方案研究定量关系。

评析:(1) 自然生成科学探究的方法,让学生体验探究过程,在过程中思考、质疑、评价，由体验逐渐上升到对物理规律本质的理解。

(2) 培养学生正确的科学态度与责任观。学生都能积极参与,实验目的明确,操作熟练,尊重实验数据,通过交流、讨论得出结论。

片段四:质疑完善,由感受到领悟

在实验评价过程中学生发现使用弹簧测力计测量的误差较大,对实验结果提出了质疑,为了达到更好的实验效果，使用力传感器替代弹簧测力计。教师在使用力传感器前先调零,然后通过DIS(数字化实验系统)软件观察如图1所示的F-t图像,由图像可以得出作用力与反作用力等大、反向、作用在同一直线的关系,并且同时产生、同时消失。

图1

评析:(1) 传感器已经普遍应用于我们的生活中,在高中力学实验中常用力传感器替代弹簧测力计。力传感器能更为方便和精确地读出力的大小,并且在使用过程中和弹簧测力计相似,也需要调零。

(2) 通过实验采集数据、画出图像是物理数据处理的常规方法，利用F-t图像分析比前面的弹簧测力计实验更直观地反映了每个时刻一对相互作用力的大小、方向的关系,让学生对牛顿第三定律有更深入的理解,也为区分相互作用力和平衡力打下基础,最终让学生在实验中从体验上升到领悟。

(3) 相互作用力关系的探究过程经历了从定性到定量,从粗略到精确,让学生体会到物理规律来之不易,它不仅需要有严谨的科学态度,还需要有充分的证据,更需要经过实验的验证。

3 本节课的亮点

(1) 教学生成合理自然,知识、方法和谐统一

教学设计的思路为：由“拔河比赛”提出问题,再通过系列实验，建立相互作用模型,进行定性猜想,最后经历实验论证等。在力的相互作用普遍性研究上先以“拔河游戏”为例,再以4个不同物态、不同状态、不同性质力的实验为例,由特殊到一般来进行归纳、总结。

(2) 情境设计源于生活,探究过程真实有效

本节课设计了“拔河游戏”、4个演示实验、用弹簧秤和力传感器研究作用力与反作用力的关系，让学生观察、质疑，感受物理规律的生成、证实过程,让学生在探究体验中领悟,实现了核心素养的培养目标。

4 结语

如何在日常教学中培养学生的核心素养？我们应该多关注教学生成的过程,使教学不唐突、更自然。应基于教学目标,以问题为纽带,以实验为基础，为学生提供有意义的学习素材,让学生发现、解决问题,让学生在体验过程中提升核心素养。