关于“重力”教学的思考与建议

吴长标

(江苏省南京市六合区教育局教研室，江苏 南京 211500)



关于“重力”教学的思考与建议

吴长标

(江苏省南京市六合区教育局教研室，江苏 南京 211500)

本文分析了不同版本初中物理教科书中“重力”知识点的呈现方式，提出“重力”教学的建议.

重力；呈现方式；教学建议

初中物理“重力”教学主要围绕重力概念引入，从重力大小和方向展开.《义务教育物理课程标准》(2011年版)关于“重力”的要求是：通过常见事例或实验，了解重力.据此，重力的教学目标如下：通过实例知道由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力；会用弹簧测力计测量物体所受重力；通过实验探究影响重力大小的因素，得到物体重力大小与质量的关系；通过实验感知重力的方向.其中探究重力大小与质量的关系和判定重力的方向是本节教学的重点和难点，关于这两个知识点不同版本的教材呈现方式如表1.

表1

续表

从表1可以看出，各版本教材在“重力的大小”这个知识点上的呈现方式大致相同，在“重力的方向”这个知识点上，苏科版教材较好地体现了课标理念，基于学生的认知水平，注重学生的探究、发现.

1 关于“重力大小”的教学思考

1.1 教学设计要基于学生的认知水平

教学的起点是学情，教学设计要符合学情、贴近学生的心理、认知特点，要有必要的猜想、探究环节，因为“猜想与假设”是实验探究活动的前提.

八年级学生的生活经验是：一桶水比一杯水重，大苹果比小苹果重，一个西瓜比一只苹果重.他们的直观感受是：体积大的物体所受重力大.学生还有这样的认识“铁比棉花重”，因此他们会猜测：物体所受的重力可能会与体积和密度有关.考虑到教学的容量和难度问题，各版本教材的设计都是直接告诉学生重力与质量有关.学生中有疑惑：重力与体积、密度好像也有关？这样的设计是否基于学生的直观生活实际？是否考虑了学生的疑惑？是否阻碍了学生猜想等能力的培养？值得我们研究.

1.2 实验探究要符合逻辑，便于找出物理规律

教材探究的是不同个数的钩码所受重力与质量的关系，这样的探究似乎不合逻辑，显得多余.因为已知重力与质量有关，一个钩码与两个、三个钩码的质量和重力虽然是不同的，但是质量与重力均是成倍数增加的，那么重力与质量的比值自然是相同的，测几个有意义吗？这是探究吗？能得出“重力与质量成正比”这个结论吗？

即使不用钩码，用不同的铁块来做，由于控制变量法在学生头脑里根深蒂固，也易使学生形成错误的认识：同一物质的物体所受重力与其质量成正比，不同物质就不一定了.教材这样的设计影响了学生建构完整的物理规律和养成良好的思维方式.

设计的记录表格中有质量、重力栏，为什么还要有重力与质量的比值栏？这样的设计是否缺少了探究的环节，把探究变成了验证？是否忽视了对学生在数据采集、分析、归纳、总结等方面能力的培养？基于以上的分析，笔者提出以下教学建议.

2 关于“重力大小”的教学建议

2.1 引发猜想，设计验证实验

在引出重力的概念后，教师提出问题1：物体所受重力的大小与什么有关？引导学生结合生活经验进行猜测，学生可能会有以下猜想：(1) 物体的重力可能与体积有关；(2) 物体的重力可能与质量有关；(3) 物体的重力可能与密度有关……

教师出示事先准备好的实验器材：木块A、B，铝块C、D(木块A与铝块C体积相同，木块B与铝块D质量相同)，天平和测力计.

问题2：如何设计实验，验证你的猜想?如何设计表格，记录数据？

教师启发学生用测力计测不同物体所受重力，生生交流设计出表格2.

表2

问题3：比较木块A和铝块C的测量结果，你能得出什么结论？比较木块B和铝块D的测量结果，你能得出什么结论？比较木块A和木块B的测量结果，你能得出什么结论？

在实验探究之前，学生清楚控制什么变量，要观察什么变化.这样一组问题的设计，可引导学生顺利得出：物体所受重力与质量有关，质量越大，重力越大，物体所受重力与体积、密度无关.

2.2 实验数据分析

问题4：重力与质量到底有什么关系？如何寻找它们之间的关系？

教师启发学生：质量与重力是两个不同的物理量，单位不同，加和减是没有意义的，乘积也各不相同，似乎没有什么规律可寻.引导学生想到除，即重力与质量之比.通过师生、生生交流，完善表2，设计出表3.

表3

问题5：上述结论是否具有普遍意义？老师准备了三种水果：苹果、梨、桔子，质量已事先测出并贴在水果表面，你能设计实验验证这个结论吗？学生通过思考，设计出表4.

表4

这样的设计注重了探究的完整性、真实性，逻辑严谨，测量简捷，有利于学生自主建构物理规律，有利于学生思维能力的培养，不足之处是增加了教学的容量和难度.

3 关于“重力方向”的教学思考

3.1 要不要探究

小学四年级科学(下册)在解释“苹果熟了，为什么总是落向地面”时写道:“牛顿的第一个解释是：某种看不见的力把苹果拉向地面，这种力使其他东西掉下来时，也都落向地面，这个力来自地球.它使地面上的万物都受到垂直向下的重力.”这说明学生的脑海里已有了重力方向是垂直向下的概念，要纠正学生的认识，实验探究是必要的，这一点苏科版教材做得较好.

3.2 怎样探究

由于重力的方向看不见，学生又没有学过二力平衡的知识，所以有必要讲清通过什么来显示重力的方向.苏科版教材首先就要求学生“观察悬线OA的方向”，是否显得突兀，目的不明？最后“剪断悬线OA，观察小球下落的方向”，是否顺序颠倒？

3.3 怎样引导学生准确表达

学生观察悬线OA的方向，往往会表述为“垂直板面向下”，怎样过渡到“垂直水平面向下”即“竖直向下”？

4 关于“重力方向”的教学建议

(1) 如图1所示，用手拿着小球放在O点正下方，松手后观察小球下落方向，记下小球落点.引导学生悟出：小球从静止开始自由下落的方向就是所受重力的方向.

(2) 如图2所示，用细线将小球悬挂起来，烧断细线(不要剪断，避免扰动)，观察小球下落方向，记下小球落点.引导学生悟出：将小球悬挂起来静止时，悬线的方向就是小球所受重力的方向.将判定重力方向(隐性)转化为观察悬线方向(显性)，渗透了物理思想方法教育.

(3) 如图3所示，为便于观察悬线的方向，在木板上放置盛有适量水的水槽，为增强演示效果，可滴几滴红墨水.

(4) 如图4所示，缓慢改变木板的倾角α，观察悬线OA的方向.学生观察到：悬线的方向并不总是跟木板表面垂直，而是始终与水平面垂直.

引导学生悟出：小球所受重力的方向始终与水平面垂直向下.告诉学生：“垂直水平面向下”即为“竖直向下”，教会学生将“生活语言”变成“物理语言”，训练学生准确表述物理现象或规律的能力，此方法也为今后探究浮力的方向总是竖直向上的留下埋伏.

刘炳昇，李容.义务教育教科书八年级下册[M].南京：江苏凤凰科学技术出版社，2012：49-50.