领会教材“新”, 用好教材“题”

□杨建东

字数:1314 2023-04-16 版名:知行

  人教版新课标物理教材必修二,主要内容是研究曲线运动,笔者觉得曲线运动的研究中,教材第二节《运动的合成和分解》在曲线运动的研究中有着举足轻重的作用。
  看似这节教材内容比较简单,但它肩负着学生对曲线运动研究方法的体会和理解。在整个教材中起着承前启后的作用,上好这节课,那么曲线运动的学习内容基本上就会取得事半功倍的效果。
  在运动的分解和合成中,难点在于学生对生活问题物理化,然后是物理问题数学化,最后是用数学方法解决生活问题,这些知识都比较抽象,如何直观地传授给学生,同时又将这种解决问题的方法固化到思维的日常,确实是值得老师深思的问题。
  围绕教材,很容易领会一个运动可以分解为两个分运动,两个分运动也可以合成为一个运动,但是一到具体的习题,学生还是茫然。
  笔者在授课中,感觉围绕教材第九页《练习与应用》第4题做一些文章,非常有利于学生对本节知识的理解。这也许是编者在编写教材的时候,特意选出来的习题。老师只有深刻领会教材编写意图,才能有的放矢地带领学生轻松走出运动的合成和分解的“迷魂阵”。
  我们来看这道题:
  在图5.2-1的实验中,假设从某时刻(t=0)开始,红蜡块在玻璃管内每一秒上升的距离都是10cm,与此同时,玻璃管向右沿水平方向匀加速平移,每1s内的位移依次是4cm、12cm、20cm、28cm。在图5.2-7所示的坐标系中,y表示蜡块在竖直方向的位移,x表示蜡块随玻璃管通过的水平位移,t=0时蜡块位于坐标原点。请在图中标出t等于1s、2s、3s、4s时蜡块的位置,并用平滑曲线描绘蜡块的轨迹。

  图5.2-7
  本题在解决的时候,只要老师指导学生阅读题目注意“每1s内的位移依次是4cm、12cm、20cm、28cm。”提醒学生,第2秒和2秒内的区别,1秒内位移就是4cm,2秒内位移就是16cm,以此类推就是在平面直角坐标系中找五个点后作出图像的数学问题了。
  如果我们授课停留在这里,显然是没有领会编写者意图的,如果仅仅是这样,这道题更应该出现在数学教材中,而不是物理教材。
  习题的目的显然是通过动手作出图像,引导学生思考这两个直线运动的分运动,为什么合成后会是一个曲线运动,为后面曲线运动的“化曲为直”研究方法埋下伏笔。当然,能主动提出问题的学生必然不多,而教材也不会主动提出这一问题,它是想培养学生发现问题的能力。这个时候,老师就应该启发学生,通过比较课堂上的蜡块运动演示实验和这道题,学生能发现什么问题。如果能由此入手,新教材注重学科素养的目的就会达成。
  学生在老师的引导下,就会发现为什么课堂演示实验蜡块做的是直线运动,而这个题目得到的蜡块是曲线运动。老师通过运动和力的关系,得出教材演示实验两个分运动都是匀速直线运动,那就意味着这两个分运动在x轴和y轴上受到的都是平衡力,那么蜡块所受合力当然也为0,故蜡块做的是匀速直线运动。而习题中,蜡块在y轴上所受合力为0,在x轴上做匀加速直线运动,则在该轴受到沿x轴正向的合力,通观整个运动,就会发现习题中蜡块的合速度在第一象限,而合力沿x轴正向,故力和速度没有在同一条直线上,所以蜡块做曲线运动。
  结合曲线运动的轨迹“在力和速度夹角之间,且向力的方向弯曲”的事实,我们就很容易理解这道题目做出来的图像为什么斜率越来越小了。
  总之,作为教师,深刻领会教材编写意图,才能在教学中举重若轻,游刃有余。