让质点“活”起来的“生活化”创新教学设计

夏有超 聂义友 周新雅

(江西师范大学物理与通信电子学院 江西 南昌 330022)

“质点”是人教版《高中物理·必修1》第一章第1节的内容，也是学生初入高中阶段最先接触的抽象概念，还是贯穿整个高中物理知识体系中的最基础、最重要的概念之一，在培养学生的物理建模能力和科学思维能力等方面不可或缺.然而，一些物理教师在处理这一知识点时，只注重讲解“质点”的定义和在什么情况下物体可以被看作“质点”的条件，而忽略创设相关情境进行教学，由此造成学生只能“囫囵吞枣”地机械式记住这一知识点，没有真正理解“质点”的物理意义.在中学物理课堂教学过程中，创设有效的教学情境对激发学生问题意识、培养学生的创新精神和实践能力具有十分重要的促进作用[1].特别是对于刚从初中进入高中阶段的学生而言，如果“开场教学”效果不佳，会导致以后的物理学习困难重重.有鉴于此，笔者特针对“质点”尝试开展让质点“活”起来的“生活化”微设计，以期对这一部分内容的教学有所帮助.

1 “质点”生活化的教学设计

1.1 从生活走向物理 生活化的教学引入

PPT展示投篮、打排球和人在操场跑步的图片.

师：请同学们在纸上分别画出篮球在空中的轨迹、排球在空中的轨迹以及人绕操场跑一圈的运动轨迹.

让学生先画出运动轨迹模拟图，教师再将学生所画轨迹模拟图投影在屏幕上,如图1、图2和图3所示.

图1 篮球的运动轨迹

图2 排球的运动轨迹

图3 人的运动轨迹

1.2 理解“点”的作用

问：3幅图中，所画的“点”代表什么？

生：分别代表篮球、排球以及人.

问：也就是说，“点”可以代表所要研究的物体.在数学中的点是没有大小和形状的，你们在画这三者的轨迹时，为什么可以选择用一个“点”来代替所要研究的物体呢？

生：因为在这3种情况下，物体的大小和形状相对于物体运动的轨迹来说，可以忽略不计.

师：在某些情况下，比如在研究这些物体的运动轨迹时，因为物体的大小和形状相对于物体的运动轨迹来说影响很小，可忽略不计.此时就可以把物体看成一个“点”，用一个“点”来代替物体，变研究物体的运动为研究该点的运动.

问：“点”运动到某一位置，说明了什么？

生：说明“点”所代表的物体运动到了哪里.

师：在日常生活中，可以通过研究“点”的运动情况来确定“点”所代表物体的运动情况.例如，在“手机百度地图”(如图4所示)中，用一个“点”代表我们，这个“点”在哪里，就知道自己现在的位置在哪里.

图4 百度地图

设计意图：用学生所熟悉的“手机百度地图”的实例，生动形象地展示“点”的作用，帮助学生更好地理解“点”，也让学生初步认识物理模型在探索自然规律中的作用.

师：人类居住的地球在绕太阳公转，同时又在自转.因此，地球的各部分离太阳的远近在不断变化.但是，如果考虑到地球到太阳的距离长达1.5×108km,而地球的直径只有1.3×104km，还不到它与太阳距离的万分之一，那么，在研究地球公转的时候，由地球的大小而引起的地球上各部分的运动差异就可以忽略不计了[2].也就是说，研究地球公转时可以忽略地球的大小和形状而把它看做“点”.同学们可以试着画出地球公转的轨迹(如图5所示).

图5 地球公转轨迹图

1.3 物体能被看成“点”的条件

问：如果要研究篮球和排球在空中的旋转、人跑步的姿势以及地球自转等情况，还能不能把这些物体看成一个没有大小和形状的“点”呢？

生：不可以.在这些情况下，物体的大小和形状均不可被忽略.

师：对，一个物体能否看成一个“点”是要依据所研究问题的具体性质来定的.

问：一列50 m长的火车在过隧道时，如图6所示，可不可以用火车上面的一个“点”的运动来代替火车的整体运动？

图6 火车过隧道

生：不可以，火车相对于常见的隧道来说很长，不可以忽略大小和形状.

问：请问，把物体看成“点”的意图是什么？

生：把物体看成“点”，意味着不需要关注物体的大小和形状，用“点”的运动来代替物体的整体运动.

师：火车在过隧道时，当我们只关心火车的整体运动时，可以认为火车上各点的运动情况完全相同，因而可以用上面一个“点”的运动来表示火车的整体运动.例如，在火车前端取一A点，就可以用A点来代替火车的整体运动.当A点离隧道出口50 m时，就表明火车刚好全部出隧道.这个例子向我们说明，平动的物体可以看成一个“点”，用物体上面的一个“点”来代替物体整体的运动.

1.4 让“点”活起来

问：如果自然界的物体，包括我们每一个人，都是一些没有大小和形状的“点”，这样的世界岂不过于单调乏味？为了让“点”有意思，现在你有一个机会，给这个“点”赋予物体的某种属性，你会将物体的哪种属性赋予这个“点”？

适宜性分值衔接了空间开发限制性与建设用地空间管制[15]，即适宜性等级评价中最适宜区为非强限制区与较强限制区，得分最高的叠加区域，该区域宜划入适建区；特别不适宜区分布在强限制区内，该区域应划入禁建区；不适宜区处于非强限制区与较强限制区得分最低的区域，该区域宜划入限建区；基本适宜区虽然不在强限制区内但适宜性分值并不高，可根据具体情况将分别划入适建区、限建区。

学生交流讨论，教师适当引导，将物体的质量赋予这个“点”.

师：因为我们将物体的质量赋予了这个“点”，这个“点”就变成了一个有质量的“点”.为了突出这个“点”是有质量的，物理学中把这个“点”叫做“质点”.所以，“质点”中的“质”代表的是所研究物体的质量.

质点的定义：用来代替物体的有质量的点，是一个理想化的模型.(板书)

师：如果给你两个“质点”，你能判断出这两个“长得一样”的点所代表的物体是什么吗？比如黑板上，代表人的“质点”和代表地球的“质点”.

生：不好区分.

师：现实生活中，为了让“质点”有意思，也为了更加方便地研究物体，会将研究物体的大致轮廓画出来(如图7和图8所示)，但是，在分析某些问题时，依然要把物体当作一个“质点”来分析.通过将物体的质量赋予“点”和画出物体的轮廓这两种方式，使得“点”从此不再那么单调乏味，变得“活”起来.

图7 人绕操场跑步轨迹

图8 地球公转轨迹图

设计意图：通过设计让“点”活起来这一环节，一方面可以有效调动学生的学习积极性，使其对“质点”的理解更加深刻；另一方面，让“质点”教学与学生头脑中已有的知识联系起来，使学生在原有的知识基础上生长出新的知识.有趣的教学环节，在培养学生物理学习兴趣的同时，也践行了“从生活走向物理，从物理走向生活”的教学理念.

1.5 从物理走向生活 学以致用

演示：教师用球拍上下击打乒乓球(如图9所示).

图9 用球拍打乒乓球

问：在什么情况下，可以将乒乓球看成“质点”？什么情况下，不可以将乒乓球看成“质点”？

生：在研究乒乓球上下运动轨迹的时候，乒乓球可以看成“质点”；在研究乒乓球在空中旋转的情况时，乒乓球不可以看成“质点”.

师：球拍可不可以看成“质点”呢？

生：不可以.它不满足看成“质点”的条件.

师：可不可以创设出让球拍能被看成一个“质点”的情境呢？

生甲：拿着球拍在教室转一圈，研究它的运动轨迹的时候，就可以把球拍看成一个“质点”.

生乙：让球拍做平动，就可以把球拍看成一个“质点”.

设计意图：通过“用球拍上下拍打乒乓球”的实例将物理知识与学生的实际生活联系起来，可以加深学生对“质点”概念的理解，锻炼其解决实际问题的能力，也为“参考系”的讲解做好铺垫.

1.6 顺其自然 衔接“参考系”

演示：教师拿着球拍平动，球拍在做平动的时候，可以把它看成一个“质点”；教师拿着球拍在教室中走动，研究球拍运动的轨迹时，可以将球拍看成一个“质点”.

问：教师拿着球拍在教室走动，球拍现在是不是运动的？相对谁是运动的？

生：是运动的，相对于地面是运动的.

问：那球拍相对于老师，是不是运动的呢？

生：不是.相对老师来说，球拍是静止的.

师：也就是说，选择不同的参考系，物体的运动情况可能不同.

2 教学反思

良好的开端是成事之半，学生刚从初中进入高中，还习惯于以前的形象思维，对于较为抽象的“质点”模型理解起来存在一定的困难，如果不能帮助其准确地掌握，就会对后续的物理学习造成不利影响.因此，设计将“质点”拆开来讲，即先讲清楚“点”，后讲清楚“质”.这样做的好处是，既可以使“质点”的教学不再显得那么生硬，又能使整个教学活动符合学生的认知规律和心理特点.

在新课教学时采用生活实例引入、并将生活中的元素融入教学过程中的好处便是，既能充分调动起学生的学习积极性，又使得抽象的“质点”变得丰满起来，同时也有利于践行“从生活走向物理，从物理走向生活”的教学理念.最后，用一个教师拿着球拍运动的实例，自然而然地过渡到了下一个知识点，巧妙地实现了知识点间的衔接.

总之，物理教师在教学过程中，要时刻注意将物理与生活联系起来，用生活之水来激“活”物理之水，使物理能永葆青春.