基于問題情境導(dǎo)入的物理教學(xué)設(shè)計(jì)：以“重力”教學(xué)為例

基于問題情境導(dǎo)入的物理教學(xué)設(shè)計(jì)：以“重力”教學(xué)為例重力是一種最常見的力，在力學(xué)中處于最基礎(chǔ)核心的地位。本節(jié)的教學(xué)重點(diǎn)是重力的三要素，在設(shè)計(jì)時(shí)知識(shí)點(diǎn)均以具體化的情境引入，引導(dǎo)學(xué)生去主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題，同時(shí)注重對(duì)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，提升學(xué)生分析、解決問題的能力。一、教材分析本節(jié)是在力、彈力基礎(chǔ)上來研究受力分析時(shí)首先考慮的力——重力，是最重要的性質(zhì)力，是第八章“力”的核心內(nèi)容。重力計(jì)算也是力學(xué)計(jì)算的基礎(chǔ)。本節(jié)教學(xué)內(nèi)容圍繞重力的形成原因、大小、方向、作用點(diǎn)幾個(gè)方面展開，自然引出力的三要素。二、學(xué)情分析重力與生活聯(lián)系緊密，學(xué)生已有定性認(rèn)識(shí)，所以教學(xué)任務(wù)是讓學(xué)生對(duì)重力有更科學(xué)、更系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。初學(xué)者不能很好地區(qū)分“質(zhì)量”和“重力”這兩個(gè)物理量，所以在設(shè)計(jì)時(shí)要進(jìn)行適度拓展延伸，激發(fā)學(xué)生的興趣，增強(qiáng)他們的求知欲。三、教學(xué)目標(biāo)1.物理概念：了解重力的形成和重力的三要素（大小、方向、作用點(diǎn)）。2.科學(xué)思維：通過探究重力與質(zhì)量的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生分析處理數(shù)據(jù)的能力。3.科學(xué)探究：通過小組實(shí)驗(yàn)，探究重力大小與質(zhì)量的關(guān)系及重力的方向，培養(yǎng)學(xué)生分析探究問題的能力，關(guān)注學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的提升。4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過實(shí)驗(yàn)探究，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)態(tài)度，并能用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題。四、教學(xué)過程設(shè)計(jì)（一）教學(xué)導(dǎo)入播放圖片（如圖1），引出問題：為什么地面附近的一切物體一旦失去支持總要落向地面？介紹少年牛頓和蘋果的故事。（設(shè)計(jì)意圖：愛因斯坦曾說：“提出一個(gè)問題往往比解決一個(gè)問題更重要?！币龑?dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到牛頓從蘋果落地這個(gè)極普通的自然現(xiàn)象能發(fā)現(xiàn)并總結(jié)出著名的萬有引力定律，是多么了不起的成就。我們也要善于觀察日常生活，有發(fā)現(xiàn)問題的“慧眼”，要勇于質(zhì)疑，敢于質(zhì)疑，這是今后有所創(chuàng)新和成就的重要心理基礎(chǔ)。）（二）重力的形成原因問題情境：用一根細(xì)繩拴一塊橡皮，甩起來，使橡皮繞手做圓周運(yùn)動(dòng)。師：若沒有細(xì)繩拉著，橡皮能做圓周運(yùn)動(dòng)嗎？生：不能。師：那么月球?yàn)槭裁茨車@地球轉(zhuǎn)？地球?yàn)槭裁茨車@太陽轉(zhuǎn)？生：有吸引力。師：其實(shí)任何兩個(gè)物體都相互吸引→萬有引力。（1）定義：由于地球的吸引而使物體受到的力。（2）符號(hào)：G。（3）施力物體：地球。（設(shè)計(jì)意圖：通過甩橡皮這個(gè)問題情境延伸到天體運(yùn)動(dòng)，引發(fā)學(xué)生思考，使學(xué)生初步認(rèn)識(shí)到物體間存在的萬有引力，從而引出重力。）（三）重力的大小提出問題：物體所受重力的大小與什么因素有關(guān)？猜想與假設(shè)：可能與物體的質(zhì)量有關(guān)。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：研究對(duì)象：鉤碼、木塊、銅塊。器材：天平（測質(zhì)量）、彈簧測力計(jì)（測重力）。學(xué)生小組活動(dòng)：收集證據(jù)：師：如何處理數(shù)據(jù)從而獲得結(jié)論？師生討論：①求出重力與質(zhì)量的比值；②作出G-m關(guān)系圖像（更直觀）。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：物體所受重力的大小與它的質(zhì)量成正比。（設(shè)計(jì)意圖：通過自己動(dòng)手去測質(zhì)量和重力，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到這是兩個(gè)不同的物理量。三次實(shí)驗(yàn)選用不相干的三件物品，可以更好地說明結(jié)論的普遍性。同時(shí)沒有在表格中直接展現(xiàn)重力與質(zhì)量比值這一列，而是引導(dǎo)學(xué)生自己去思考如何處理數(shù)據(jù)獲得結(jié)論，提升學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)。）由關(guān)系式=g

G=mg師：g約為9.8N/kg，其物理含義是什么？生：質(zhì)量為1kg的物體受到的重力約為9.8N。練一練：一個(gè)西瓜的質(zhì)量是5kg，它受到的重力為多大？（g取10N/kg）學(xué)生書寫：G=mg=5kg·10N/kg=50N師：需要提醒，重力和質(zhì)量是兩個(gè)不同的概念，不可以出現(xiàn)5kg=50N這樣的錯(cuò)誤書寫。問題情境：據(jù)說一個(gè)索馬里的商人來到荷蘭，看到那里的魚很便宜，就向漁民買了5×107N的魚，裝上船從靠近北極的荷蘭運(yùn)到靠近赤道的索馬里首都摩加迪沙，到了那里稱得魚少了3×105N。輪船沿途沒有靠過岸，被偷是不可能的，裝卸中的損耗也不可能這么大，這究竟是怎么回事？g的數(shù)值不是定值，與物體所處的位置（如緯度、海拔）有關(guān)。問題情境：如圖2，他為什么變得“力大無窮”？生：月球上引力小。師：月球上的g值只有地球的1/6。（設(shè)計(jì)意圖：這里沒有直接告訴學(xué)生g與位置有關(guān)這個(gè)結(jié)論，而是通過問題情境的創(chuàng)設(shè)，激發(fā)學(xué)生興趣，引發(fā)學(xué)生主動(dòng)思考和探索，使問題更形象、具體。）師：展開想象的翅膀，如果突然失去重力，我們的生活會(huì)怎樣呢？學(xué)生充分發(fā)散思維，答案五花八門。簡單介紹太空微重力下的燃燒實(shí)驗(yàn)。視頻展示：神舟飛船中的生活。（設(shè)計(jì)意圖：激發(fā)學(xué)生的好奇心和探知欲，也使學(xué)生體會(huì)到我國在載人航天方面取得的偉大成就，增強(qiáng)民族自豪感。）（四）重力的方向師：請(qǐng)大家利用身邊的物品探究并討論：重力的方向是怎樣的？為什么？生：物品一旦失去支持，會(huì)向下落地，所以重力的方向是“向下”的。師：哪個(gè)正確？（如圖3）學(xué)生小組活動(dòng)：（如圖4）緩慢改變木板的傾角α，觀察懸線OA的方向。（始終垂直于水平桌面，并非垂直于斜面）剪斷懸線OA，發(fā)現(xiàn)小球豎直下落。學(xué)生總結(jié)：重力的方向是豎直向下的。問題情境：如圖5，我們站在地面上，腳朝下，站得很穩(wěn)。但地球是球形的，在我們“腳下”的阿根廷人，好像是腳朝上的。他們?yōu)槭裁匆材苷镜煤芊€(wěn)呢？為什么沒有從地球上掉下去？對(duì)“豎直向下”如何理解？在初中，我們可以近似認(rèn)為重力的方向指向地心。（設(shè)計(jì)意圖：重力的方向是個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)，通過小組實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能更好地理解“豎直”和“垂直”的區(qū)別。同時(shí)通過問題情境的設(shè)置，學(xué)生對(duì)“豎直向下”有了深層次的理解。）問題情境：他們的做法能判斷得非常準(zhǔn)確嗎？（如圖6）（五）重力的作用點(diǎn)問題情境：這說明了什么？（如圖7）師：物體上每一部分都受到重力，但從效果上看，我們可以認(rèn)為重力集中作用在某一點(diǎn)——重心。重心：重力的等效作用點(diǎn)。質(zhì)量分布均勻、形狀規(guī)則的物體，重心在幾何重心。問題情境：（如圖8）師生討論得出：重心越低，越穩(wěn)定。視頻播放：自行車通過降低重心在鋼絲繩上騎行。知識(shí)拓展：重心是否一定在物體上？（視頻播放“背躍式”跳高）學(xué)生課后自主探究：“跨越式”跳高和“背躍式”跳高的區(qū)別。（設(shè)計(jì)意圖：“重心”對(duì)初中生來說是個(gè)抽象的概念，不容易理解，可通過問題情境化、生活化引導(dǎo)學(xué)生自主獲得結(jié)論。另外，可通過課后留疑，引導(dǎo)學(xué)生去自主探究，提升其用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。）［教學(xué)后記］課堂教學(xué)的設(shè)計(jì)必須以