以方法為主線的物理教學(xué)

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1、以方法為主線的物理教學(xué)劉霽華（江蘇常州市第一中學(xué)）選自《物理教學(xué)》2008年第8期長(zhǎng)期以來，我們的物理教學(xué)都是以知識(shí)體系，即以知識(shí)為主線來實(shí)施課堂教學(xué)。物理教學(xué)中知識(shí)與方法是不可分割的，新課程改革提倡在物理教學(xué)中既要重視知識(shí)，又要重視方法。但筆者認(rèn)為，在當(dāng)前的物理教學(xué)中，物理方法教育并沒有得到應(yīng)有的重視，教學(xué)過程中“方法教育”較多的采用“隱性”方式，所謂隱性方式指“用反映科學(xué)認(rèn)識(shí)基本過程的科學(xué)方法的一般程式去組織對(duì)科學(xué)知識(shí)的概念、規(guī)律、原理的教學(xué)過程，使學(xué)生的認(rèn)識(shí)過程模擬科學(xué)過程。但教學(xué)過程中并不明

2、確地去揭示所采用的科學(xué)方法一般程式的原理、各階段具體方法的名稱和有關(guān)知識(shí)”。那么怎樣在課堂教學(xué)中體現(xiàn)“顯性”方式的物理方法的教學(xué)呢？所謂顯性方式指“進(jìn)行科學(xué)方法教育時(shí)，明確指出這種科學(xué)方法的名稱，傳授有關(guān)該方法的知識(shí)，揭示方法的形式，操作過程，說明原理。教師公開宣稱進(jìn)行科學(xué)方法的教育，學(xué)生處于有意識(shí)地接受科學(xué)方法知識(shí)的狀態(tài)”。筆者認(rèn)為，有些物理內(nèi)容可以按照物理學(xué)的方法體系來展開教學(xué)，即以“方法”主線進(jìn)行課堂教學(xué)。下面以人教版高中物理實(shí)驗(yàn)教材（3—4）簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)一節(jié)為例來說明這種教學(xué)模式的展開過程。本節(jié)

3、內(nèi)容與過去相比有了很大的改動(dòng)，不再以動(dòng)力學(xué)方法（F=-kx）來定義簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，而是像其他運(yùn)動(dòng)形式一樣從運(yùn)動(dòng)學(xué)的概念出發(fā)來定義簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。1．導(dǎo)入新課教師簡(jiǎn)述：前面我們學(xué)習(xí)了勻速運(yùn)動(dòng)、勻變速運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)及圓周運(yùn)動(dòng)等運(yùn)動(dòng)形式，今天我們來研究一種新的運(yùn)動(dòng)形式。教師演示：敲擊音叉（聽），并引導(dǎo)學(xué)生觀察與音叉接觸的小球（看），觀察掛在豎直彈簧下的鉤碼的振動(dòng)及擺球的擺動(dòng)。師生歸納：機(jī)械振動(dòng)的定義、振動(dòng)物體對(duì)平衡位置的位移兩個(gè)概念。（多媒體出示相關(guān)的幻燈片）2．新課教學(xué)（1）物理研究方法之一：理想化模型的方法提出問

4、題：怎樣研究機(jī)械振動(dòng)？回憶我們研究直線運(yùn)動(dòng)時(shí)曾用過哪些方法？教師歸納：我們提出了質(zhì)點(diǎn)的概念，并且首先從勻速運(yùn)動(dòng)開始研究，這體現(xiàn)了物理學(xué)忽略次要因素，突出主要因素，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的研究方法。這是物理研究方法之一：理想化模型的辦法。教師演示：氣墊導(dǎo)軌上的彈簧振子，分析如果忽略一切阻力及彈簧的質(zhì)量，這也是一個(gè)理想化模型——彈簧振子。（逐步展示如圖1的幻燈片）（2）物理研究方法之二：圖像法教師簡(jiǎn)述：在研究勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，我們可以用公式（x＝vt）和圖象（x－t圖）來表示其運(yùn)動(dòng)規(guī)律，彈簧振子振動(dòng)時(shí)平衡位置的位移x也

5、在隨時(shí)間t變化著，我們今天首先用圖像法來研究其運(yùn)動(dòng)規(guī)律。這是物理研究方法之二：圖像法提出問題：要得到彈簧振子的位移——時(shí)間（x－t）圖像，必須測(cè)出位移x與時(shí)間t的一系列數(shù)值，怎樣測(cè)量？師生討論：教師啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生回憶過去的研究方法，得出：方案一：頻閃照相法（多媒體展示圖2幻燈片，教師簡(jiǎn)述其獲得過程及得到的數(shù)據(jù)）學(xué)生探究：按幻燈片圖2的數(shù)據(jù)，在事先準(zhǔn)備好坐標(biāo)紙上描點(diǎn)得到彈簧振子的位移－時(shí)間（x－t）圖像。學(xué)生探究：指導(dǎo)學(xué)生按照?qǐng)D3（書本上練習(xí)2），兩人合作，模擬振動(dòng)圖線的記錄裝置，教師引導(dǎo)學(xué)生討論：（1

6、）振動(dòng)圖像什么方向是位移x軸？沿什么方向是時(shí)間t軸？（2）為什么要求勻速拉動(dòng)紙帶？（3）多媒體展示圖4，分析其中的兩幅圖像（書本上圖11.1－5圖11.1－6），得出：方案二：儀器記錄法教師演示：用DIS位移傳感器記錄并顯示出氣墊導(dǎo)軌上彈簧振子的（x－t）圖像。得出：方案三：傳感器記錄法（條件好的學(xué)校可以給學(xué)生提供這個(gè)方法）（3）物理研究方法之三：猜想與驗(yàn)證提出問題：多媒體出示幻燈片圖5，提出這兩幅是分別用上面圖2的數(shù)據(jù)描點(diǎn)和直接用頻閃照相獲得的彈簧振子的x－t圖像，它們可能是什么規(guī)律曲線？請(qǐng)學(xué)生做

7、出猜想。教師簡(jiǎn)述：猜想必須經(jīng)過科學(xué)的驗(yàn)證，才能得到承認(rèn)，并指出這是一種重要的研究方法，物理研究方法之三：猜想與驗(yàn)證。學(xué)生探究：教師指導(dǎo)學(xué)生按照下面的表格對(duì)圖5中下面的一幅用頻閃照相獲得的振動(dòng)圖像（書本中圖11.1－2）選擇幾個(gè)特殊點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行討論。（將圖像中的一個(gè)周期進(jìn)行12等分，先測(cè)出振幅A，測(cè)量位移時(shí)應(yīng)該以小球的中心為準(zhǔn)）tT/12T/8T/6x（cm）θAsinθ（cm）提出問題：特殊點(diǎn)的驗(yàn)證是不夠的，怎樣進(jìn)行多點(diǎn)的驗(yàn)證呢？教師演示：將方案一（圖2）的數(shù)據(jù)輸入Excel，進(jìn)行正弦函

8、數(shù)的擬合。由于Excel并沒有提供正弦函數(shù)的擬合公式，所以我們要在Excel表格中新建一列數(shù)據(jù)：“t的余弦函數(shù)值”，因此要在C列輸入公式：（一20）*COS（2*3.14*A2/1.32），其中20是振幅，1.32是周期，算出對(duì)應(yīng)的值。同時(shí)選定A、B、C三列數(shù)據(jù)，用工具欄的圖表向?qū)нM(jìn)行擬合，如圖6可以看到位移x與“t的余弦函數(shù)值”兩條圖線很好的吻合。（Excel中事先輸入猜想的函數(shù)，再將其與測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像的擬合，從而得到函數(shù)關(guān)系，是一種有效的擬合方法，因?yàn)镋xce