让问题之花在物理课堂绽放，本文主要内容关键词为：花在论文,课堂论文,物理论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
学起于思，思源于疑，疑解于问。问题是科学研究的出发点，是开启任何一门科学的钥匙。高中物理新课标特别强调问题意识的形成和培养，即让问题成为学生感知和思维的对象，从而在学生心里造成一种悬而未决但又必须解决的求知状态。学生的学习过程和科学家的探究过程在本质上是一样的，都是一个发现问题、分析问题、解决问题的过程，而教学过程就是暴露学生学习的各种疑问、困难、障碍和矛盾的过程，又是发掘培养学生的智力、独立个性、创新能力的过程。可见问题是探究之本，思维之源，没有问题就没有思维，没有创新。因此教师在课堂教学中，注重培养学生的问题意识，适时、合理地创设问题情境，营造一种现实而富有吸引力的学习氛围，激发思维活力，使学生处于“心欲求而未得，口欲言而不能”的状态，引导学生在教师创设的问题情境中不断进行探索活动，使知识更好地被学生接受、内化。那么如何让问题之花在物理课堂绽放呢？本文以《万有引力定律》一节为例做如下设计。
一、创设情境，发现问题，引入新课
问题1 通过上节的分析，我们已经知道了我们太阳与行星间的引力规律，那么行星为什么能够绕太阳运转而不会飞离太阳，行星与太阳间的引力与什么因素有关？
生1：行星与太阳间的引力提供行星绕太阳近似作圆周运动的向心力，从而使得行星不能飞离太阳。行星与太阳间的引力F与太阳和行星之间的距离r、行星质量m和太阳质量M有关。
问题2 可以根据哪些已知规律推导出太阳与行星间的引力表达式？公式中的G是比例系数，F是太阳和行星之间的引力，正是太阳和行星之间的引力使得行星不能飞离太阳。那么大家想到过，又是什么力使得地面的物体不能离开地球，总要落回地面呢？
生2：根据开普勒第一、第二定律和牛顿第三定律推出太阳与行星间的引力遵从的规律：
。
为了研究这个问题，下面我们继续来体验一下：牛顿发现万有引力定律的思维过程。
板书：第3节万有引力定律
二、自主探究，引爆问题，进入新课教学
师：请同学们观察实验（如图1），将塑料制成且内部空心的苹果置于某位学生头顶不远处，静止释放。
观察苹果的运动，启发学生提出问题，并进行思考讨论。
师生共同归纳需解决的问题3，并用投影向全班出示（见下页表）。
各小组讨论问题，选出代表发表见解。
第一组代表回答序号1问题：由于重力方向竖直向下，苹果在其重力作用下，在这位同学头顶正上方可认为做竖直向下的自由落体运动。
第二组代表回答序号2问题：由于地球对苹果的吸引力而产生的。
第三组代表回答序号3问题：可能是同一种力。没有明显减弱，可能因为还不够远。
第四组代表回答序号4问题：可能这个物体会像月球那样绕着地球运动。
师生总结：我们是不是可以提出这样的猜想：太阳对行星的引力，地球对月球的力，地球对地面上物体的力，也许真是同一种力，遵循相同的规律？
师：假定上述猜想成立，月球和苹果的地位相当，则地球对月球的力与地球对苹果的力应该同样遵从“平方反比”律，即，那么月球轨道上的物体受到的引力比它在地面附近受到的引力要小。这个想法还要由事实来检验。
板书：一、月—地检验
问题4（1）在月球轨道上的物体受到的引力
是它在地面附近受到的引力
的几分之一？（2）物体在月球轨道上的加速度a（月球公转的向心加速度）是它在地面附近下落的加速度g重力加速度（重力加速度）的几分之一？
生3：上黑板板演推导过程。
（2）根据牛顿第二定律F=ma可知
生总结：计算结果与我们的预期符合的很好。这表明，地面物体所受地球的引力、月球所受地球的引力，与太阳、行星间的引力，真的遵从相同的规律！
问题6 既然太阳与行星之间，地球与月球之间、地球对地面物体之间具有与两个物体的质量成正比，跟它们的距离的二次方成反比的引力。那么我们可不可以更大胆设想：是否任何两个物体之间都存在这样的力？
生4：很可能有。
师：对，可能有，只是因为我们身边的物体质量比天体的质量小得多，我们不易觉察罢了，于是我们可以把这一规律推广到自然界中任意两个物体间，即具有划时代意义的万有引力定律。
板书：二、万有引力定律
提出问题，引导学生根据问题阅读教材。
问题7 什么是万有引力？并举出实例。
生5：万有引力是普遍存在于宇宙中任何有质量的物体之间的相互吸引力。日对地、地对月、地对地面上物体的引力都是其实例。
问题8 万有引力定律怎样反映物体之间相互作用的规律？其数学表达式如何？并注明每个符号的单位和物理意义？
问题9 万有引力定律的适用条件是什么？
生7：只适用于两个质点间的引力，当物体之间的距离远大于物体本身时，物体可看成质点；当两物体是质量分布均匀的球体时，它们间的引力也可直接用公式计算，但式中的r是指两球心间的距离。
板书：3.适用条件：适用于两个质点间的引力；当两物体是质量分布均匀的球体时，它们间的引力也可直接用公式计算，但式中的r是指两球心间的距离。
问题10 你认为万有引力定律的发现有何深远意义？
生8：万有引力定律的发现有着重要的物理意义：它对物理学、天文学的发展具有深远的影响；它把地面上物体运动的规律和天体运动的规律统一起来；对科学文化发展起到了积极的推动作用，解放了人们的思想，给人们探索自然的奥秘建立了极大信心，人们有能力理解天地间的各种事物。
师：牛顿虽然发现了万有引力定律，由于当时实验条件和技术的限制，没能给出准确的引力常量。显然，如不能定量地算出两物体间的万有引力的大小，万有引力定律就没有什么实际意义。直到1789年，英国物理学家卡文迪许巧妙地利用了扭秤装置，第一次在实验室里比较准确地测出引力常量。接下来我们一起追寻卡文迪许的足迹，了解他是如何利用扭秤测出非常小的万有引力的。
板书：三、引力常量
视频介绍扭秤构造（如图2所示）、实验过程，师生一起分析原理。
介绍：卡文迪许用一个质量大的铁球和一个质量小的铁球分别放在扭秤的两端。扭秤中间用一根韧性很好的钢丝系在支架上，钢丝上有个小镜子。用激光照射镜子，激光反射到一个很远的地方，标记下此时激光所在的点。用两个质量一样的铁球同时分别吸引扭秤上的两个铁球。由于万有引力作用。扭秤微微偏转。但激光所反射的远点却移动了较大的距离。他用此计算出了万有引力公式中的常数G。卡文迪许利用扭秤多次进行测量，得出引力常量G=6.71×
，与现在公认的值6.67×非常接近。
看过视频资料后，请学生思考两个问题。
问题11 试比较卡文迪许测定引力常量的值G和现代引力常量G，并尝试说明卡文迪许在测G值时巧妙在哪里？
问题12 引力常量的测定有何实际意义？
生9：用扭秤的方法卡义迪许测定引力恒量比较精确。该实验精巧之处：将不易观察的微小变化量，转化为容易观察的显著变化量，再根据显著变化量与微小量的关系，算出微小变化量。
生10：证明了万有引力的存在的普遍性；使得万有引力定律有了真正的实用价值；扭秤实验巧妙地利用等效法合理地将微小量进行放大，开创了测量弱力的新时代。
三、移植应用，交流问题，创新提高
（1）做一做：请两名学生上讲台做小游戏
两人靠拢后离开三次。问：你们感受到万有引力了吗？
参考答案 感受不到万有引力，引力太小。
（2）算一算：
①两位同学相距1m远时它们间的万有引力多大？（可设他们的质量为50kg）
参考答案 G=mg=490N。比较结果可知万有引力比重力大，原因是在地球表面上的物体所受万有引力可分解为重力和自转所需的向心力。
（3）归纳：由此可见通常物体间的万有引力极小，一般不易感觉到。而物体与天体间的万有引力（如人与地球）就不能忽略了。
四、归纳总结，升华新知
引导学生从知识及能力两个方面进行归纳小结：
（1）月—地检验
（2）万有引力定律
③适用条件：适用于两个质点间的引力；当两物体是质量分布均匀的球体时，它们间的引力也可直接用公式计算，但式中的r是指两球心间的距离。
（4）发现万有引力定律的思维过程，即假想—理论推导—实验检验。
现代教育理念“警告”我们：学生头脑不再是被灌满知识的容器，而是一支需要被点燃的火把。“问题”就是能点燃这支火把的导火线，思想的火花一旦点燃，创新的火焰就会熊熊燃烧。因此教师的任务是为学生创设有刺激性的问题情境，让学生在物理课堂上真正有了一个“亲自”思考问题的过程，真正有了一种“亲自”实践的精神，真正有了一片“亲自”飞翔的天空。相信，只要我们不懈努力，那耀眼而夺目的问题之花，定会绽放在我们的物理课堂，也定能散发出沁人心脾的芳香！
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