巧设小实验,突破《重力》教学重难点

钟柳清

摘 要：学生在画物体在斜面上受到的重力方向时总是容易画错，探究物体与质量关系的常规实验让学生感到枯燥、无聊。巧妙设计实验，突破了本节的重点和难点，取得相当好的效果，在此谈一些看法。

关键词：巧设实验；突破；重点；难点

《重力》是旧版人教版初中物理第十三章《力和机械》第二节内容。重力是在前面学过的力的一般知识的基础上，进一步研究力学中最常见的三种力之一。在分析物体受力时，重力处于最基础的地位。本节重点是通过实验探究重力大小跟物体质量的关系，难点是对重力方向的理解。

一、对“探究重力大小跟什么因素有关系”的实验改进

对于“探究重力大小跟什么因素有关系”的实验，教材要求做出关于影响重力大小的因素的猜想，并用实验验证想法。在实际的教学中，大部分学生首先会猜想出重力的大小与物体的质量有关，理由是质量越大的物体越重。有的学生会提出重力的大小可能跟物体的形状有关，理由是形状不同的物体，感觉轻重不同。此时教师往往会引导学生排除干扰因素，最后探究物体所受重力跟物体质量的关系。为了方便得出数据，准确画出重力与质量的关系图像，实验时提供的器材是已知质量值的钩码，让学生利用弹簧测力计直接测量重力大小。学生在获得第一次实验数据后，往往就会根据推理直接得出第二次、第三次的实验数据，继而在坐标图像中描出相应的点，得出正确的结论。对于这种小学生都会的推理过程，中学生怎么会有兴趣，也失去了实验中探究的味道。

本实验重点突出科学探究素养中的“猜想”与“分析与论证”两个要素。鼓励学生根据已有的知识和生活经验大胆提出猜想，是培养学生科学探究能力的方法之一，教师有必要帮助学生解开疑惑。本人引导学生探究此实验中，通过巧妙地设计实验，让学生在探究中得到乐趣，满足好奇心，达到预期的效果。

首先，让学生对“重力的大小跟什么因素有关？”提出猜想，学生会想到物体的重力大小可能跟物体的质量、材料和形状有关。学生根据猜想，提出需要的实验器材，包括测量物体质量的天平、测量物体受到的重力大小的弹簧测力计，还有质量和形状不同的物体（如，文具袋、锁匙、钱包、圆珠笔、书包等）。每组只测量一组数据，并把结果填到黑板设定的表格中，如下表所示，并在相应的重力与质量的关系坐标图中描出相应的点。

结果发现，虽然各组的数据看似有点杂乱无章，但在坐标图像中显示它们几乎都在同一条直线上，说明物体所受重力大小与它的质量成正比的结论,表达式G/m=g（常数），并且获得g的取值。

采用不同的物体，在杂乱的数据背后很难看出这些数据所遵循的规律，而通过坐标描点可以形象地得出实验规律。实验中取材的随意性，使得出的结论可信度更高，而且还验证了重力的大小与物体的材料和形状无关。巧妙设计实验，让学生枯燥中体验实验探究的乐趣，主动参与到课堂学习中，同时有利于学生分析论证能力的培养。

二、对重力的方向的实验设计

重力的方向是本节的一个重点，也是一个难点。在实际教学中，教师通常把物体悬挂在细绳上，引导学生根据二力平衡知识，确定重力的方向，即竖直向下或垂直水平面向下。当物体放在斜面上时，学生却往往把重力的方向画成垂直斜面向下。造成这种错误的原因主要是因为学生没有弄清楚水平面和竖直向下的含义，而往往把竖直向下理解为垂直向下，成为了教学中的难点。

初中学生思维处于从直觉经验型思维向逻辑思维的过渡阶段，辩证思维还处在萌芽和初始状态上，因此，初中生对概念的理解、判断、推理在很大程度上仍然离不开直观形象的支撑。根据初中学生的认知特点，巧设实验，让学生从具体形象的事例中，理解重力的方向。

1.让学生明白什么是水平面

水平面是指完全静止的水所形成的平面，亦指跟这个平面平行的面。利用三角板、烧杯、水等器材，巧设实验，让学生观察水平面的特点。在烧杯中装入适量的水，将烧杯水平或倾斜放置，可以发现水平面是不可改变的。

2.理解竖直向下的含义

竖直向下是指垂直水平面向下，该方向不可改变。利用前面装置，把小球用一个细绳系在烧杯的盖子上，把烧杯水平或倾斜放置，利用三角板可以证明，悬挂小球的细绳始终与水平面垂直，细绳的方向就是竖直方向，也可以说是垂直水平面向下，是不变的，与烧杯是否倾斜无关。

3.确定重力的方向

根据二力平衡知识，当小球静止时，小球受到的重力和细绳对小球的拉力是一对平衡力，重力方向与细绳拉力的方向相反，即重力方向是竖直向下。

为了帮助学生理解重力的方向，可以在黑板上用直尺随意画一条看似竖直的线，让学生判断该直线是否竖直？让学生直接利用重力的方向解决问题。从而想到利用重力的方向去校准墙壁是否竖直，如何使画端正地挂在墙上等等，培养学生运用知识解决实际问题的习惯和能力。在教学中略施技巧，设置知识的台阶，让学生从本质上认识重力的方向，化解教学的难点，使课堂教学达到很好的效果。