理解惯性的概念,学会从惯性的角度解释运动现象
素材1:教师拿一本书在手上
指令1:我若将这本书扔上桌面,你脑海里会想到什么?
反馈:两个孩子都表示书会向前运动,会减速,最后停下来。
指令2:请按照自己的方式尝试解释一下。
反馈:两个孩子的解释都是因为书受到桌面的摩擦力,摩擦力向后面,所以书会停下来。
指令3:请确认下这本书受几个力?
反馈:孩子没确认之前,认为是四个,这个指令下去后,两人都确定是三个:书的重力、桌子给书的支持力、摩擦力。
指令4:如果桌面的阻力变小了?会怎样?变得更小了,会怎样?又变得更小了会怎样?
反馈:两个孩子都知道并且理解书会运动得越来越远,在这个过程中,一起讨论了在书上装轮子,同时讨论到了冰壶轻轻一推,因为阻力小,可以滑得很远很远。
指令5:如果阻力很小很小了,会怎样?阻力如果全没了呢?
反馈:阻力很小很小,俩孩子都知道会越来越远,但是我说阻力没了,男孩子不停的问:“真的没有了吗?那还有空气阻力呢。”我说:“空气阻力也没有了。”孩子说:“那总要有一点的吧!”我说就是假设全部的阻力都没有了,女孩子想了一会,头一台,眼睛一亮:“不会一直运动下去吧?”我说:“你感觉呢?”女孩子:“真的一直运动下去啊。”男孩子叫道:“太恐怖了,太恐怖了,那不就是永动机吗?”
这个场景,于我的震撼是极大的,我从没想过,阻力没了,学生那种新奇、以及那种震撼的感觉居然如此的强烈,从阻力很小到阻力没有,这其中跨越的体验,于学生而言,意义非凡,可是,我作为老师,原来居然对此毫无感觉,没法给学生一个呈现的机会。或者说,只看到我结论出来后一些学生的困惑和茫然。
指令6:刚才这个过程是爱因斯坦对于力和运动的一段分析。请你们想象自己就是这本书在没有阻力的情况下一直往前跑,把这个没有力一直往前跑的感受找准。
反馈:两个孩子一个抬头,一个低头,都沉浸在这个虚幻的世界中(吴宝森老师语)。
指令7:继续想象自己在没有力的情况下一直不停的往前跑,没有力了,你们都不干扰我了,我自己就一直这样跑下去,你们不干扰我,我自己就能一直跑下去,请强化自己这种感受,这种感受就是物理中的惯性。
反馈:当贴上惯性这个标签的时候,女孩子笑了,原本她在课前检测时自己提到了惯性,并且举出了车子启动和刹车的人的情景,她并没有学过,只是在电影里看到这样的场景,知道可以用惯性解释,但到这一刻,她能感知到惯性本身的感觉。
反馈:男孩子突然冒出一个问题:“照这样说,那有质量的物体不都有惯性吗?”我双手送上大拇指!!!
易谷在点评我的牛顿第二定律教学时说:不是物理难学,而是物理老师总是扭曲真相。在这个地方,我有那么一点点的感觉,似乎我们只要以合适的方式给学生呈现真相,相信学生会有探求真相的欲望和能力,他们可以得到的更多。
指令8:惯性就是没有力干扰,我就会一直跑下去,如果阻力没了的瞬间,我的速度是10m/s,后面我会怎么跑?如果是20m/s呢?如果是0呢?
反馈:两个孩子都判断应该是保持这个速度一直匀速下去,我没有过多的纠缠是不是直线,只要这样就可以了。
明晰:惯性——只要是物体,就具有保持原来的速度的能力,这种能力是自己本身就有的,不是外界给的。
然后和孩子们一起探讨了亚里士多德对于运动的认识,对于马拉车,孩子们都能意识到马不拉后,车子不是立刻就停,而是有一个减速的过程。当我问他们力是干嘛的?俩孩子都说力是改变运动状态的,在这个我具体化为力是改变速度的。
然后我们一起探讨了运动是世界的本质,给孩子们提供了天体运动、血液循环、分子运动等素材,丰富孩子们对于运动和静止的认识。
最后指出:惯性——保持原来的速度,想要改变这个速度,靠力。
示范分析:车子启动时人为什么往后仰:原来人和车一样是静止的,车子启动,由于惯性,人的上半身要保持原来的速度——静止,下半身跟着车子一起往前,上半身相对于下半身向后。
指令9:我们前面的体验感觉到了惯性,现在我们要学会把这个感觉表达出来,请同学们模仿我刚才的语言,分析一下这个例子。
反馈:讲清楚是不容易的,在这个过程中,对孩子们的语言表达进行了整理和矫正。
指令10:请针对汽车刹车,先自己感觉下,再仿照刚才的语言模式解释一遍。
反馈:这个例子训练完毕,补充了汽车上挂小球启动和刹车时的例子,汽车上一杯水的例子,杯子下抽纸的例子,最后提供了一个汽车扔炸弹的例子,俩孩子都能感觉到炸弹是抛物线,而且总在飞机的正下方。
指令11:请回忆这节课,数一数脑海里有多少画面。
反馈:男孩子大叫,太多了,要求他挑选出几幅自己认为重要的。女孩子是7幅,经过检验基本涵盖了今天的重点实例。
回去自学牛顿第一定律,并自己完成练习册练习。举3个属于自己观察到的例子用惯性进行解释。
这节课对两个孩子来说就是新课,这节课我就是协助他们撑起对于力和运动的基本感受,初步建立惯性的概念,所以整节课重点是放在如何协助孩子感受上,对于学术化的表达并不涉及,但是我相信,这种情况下,孩子自学的基本经验已经撑起,自学的基础已经有了,相信两个孩子下周的作业会给我一个积极的反馈。
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