夏季云

(高淳縣湖濱高級中學(xué) 江蘇 南京 211316)

教學(xué)中發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)萬有引力內(nèi)容時極易犯錯誤，有些錯誤在教師看來是很可笑的.這一現(xiàn)象值得我們反思.

建構(gòu)主義認(rèn)為學(xué)生的學(xué)習(xí)是自我建構(gòu)的過程.學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中需要對信息的加工、轉(zhuǎn)化進行自我調(diào)節(jié)，通過同化和順應(yīng)完成知識的建構(gòu)，而反思是自我建構(gòu)的高級階段.英國哲學(xué)家洛克認(rèn)為，反思是人心對自身活動的注意和知覺，是知識的來源之一.德國哲學(xué)家黑格爾認(rèn)為反思是一個把握絕對精神發(fā)展的辯證概念，認(rèn)為反思是從聯(lián)系中把握事物內(nèi)部的對立統(tǒng)一本質(zhì)的概念.

為提高教學(xué)質(zhì)量,不妨來反思一下我們的“教”和“學(xué)”的行為.

1 現(xiàn)象一：固化的中心天體概念

【例1】經(jīng)長期觀測人們在宇宙中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了“雙星系統(tǒng)”.“雙星系統(tǒng)”由兩顆相距較近的恒星組成，每個恒星的線度遠小于兩個星體之間的距離，而且雙星系統(tǒng)一般遠離其他天體.如圖1所示，兩顆星球組成的雙星，在相互之間的萬有引力作用下，各自做勻速圓周運動.現(xiàn)測得兩顆恒星之間的距離為L，質(zhì)量之比為ml∶m2=3∶2，則m1，m2做圓周運動的線速度之比為多少?

學(xué)生剛接觸該問題時，大腦中總在想哪顆是圓心？哪顆是中心天體呢？一時分不清頭緒，找不出解決問題的思路來，不清楚它們的線速度、角速度有何關(guān)系,它們在如何運動,向心力有什么特點.

反思：教學(xué)行為中，萬有引力定律的得出是基于以太陽為圓心的背景下總結(jié)出來；例題選用中幾乎都存在中心天體.

圖1

學(xué)習(xí)行為中，學(xué)生的大腦中形成了萬有引力定律的使用存在中心天體，且中心天體的中心就是圓心的概念.

2 現(xiàn)象二：固化的數(shù)學(xué)比值

【例2】人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，其軌道半徑為R，線速度為v，周期為T，要使衛(wèi)星周期變成2T，可能的辦法是

B.v不變，使軌道半徑變?yōu)?R

D.速度、軌道半徑都加倍

反思：在萬有引力定律應(yīng)用的教學(xué)中，比較火星、地球與太陽引力的倍數(shù)關(guān)系，往往給出的是它們的軌道半徑之比和質(zhì)量之比，類似的題目反復(fù)出現(xiàn).反復(fù)強化半徑變?yōu)閹妆?，引力變?yōu)閹追种?

在學(xué)生的頭腦中形成了這樣的定勢，在使用萬有引力定律時，只要運用好比例運算即可.殊不知天體運動隱含的約束條件，即向心力完全由萬有引力提供，而萬有引力與半徑有關(guān)，不能做到半徑不變而改變線速度.因此，本題所舉學(xué)生的思路和結(jié)果是不正確的.

3 現(xiàn)象三：固化的加速度

【例3】如圖2所示，發(fā)射地球同步衛(wèi)星時，可認(rèn)為先將衛(wèi)星發(fā)射至距地面高度為hl的圓形近地軌道上，在衛(wèi)星經(jīng)過A點時點火(噴氣發(fā)動機工作)實施變軌進入橢圓軌道，橢圓軌道的近地點為A，遠地點為B.在衛(wèi)星沿橢圓軌道經(jīng)過遠地點B(在同步軌道上)時再次點火變軌進入同步軌道運行.兩次點火過程都使衛(wèi)星沿切線方向加速，并且點火時間很短.已知地球自轉(zhuǎn)周期為T，地球的半徑為R，地球表面重力加速度為g，試比較：

(1)圓軌道上A點與橢圓軌道上A點加速度的關(guān)系;

(2)橢圓軌道上A點與橢圓軌道上B點加速度的關(guān)系.

圖2

反思：在萬有引力定律應(yīng)用的教學(xué)中，比較多地反復(fù)使用了三個變換,即衛(wèi)星的繞行速度、角速度、周期與半徑的關(guān)系.

即軌道半徑越大，繞行周期越大.

反復(fù)強化天體運動的加速度直接指向了向心加速度的三個表達式.

萬有引力定律在使用時，學(xué)生的頭腦中形成了只要涉及加速度，就想到了向心加速度的三個表達式，從而淡化了加速度由合外力決定的這一最直接、最原本的概念.事實上學(xué)生若回到加速度由合外力決定，得出正確的結(jié)論是很容易的.類似的現(xiàn)象還有，在此不一一列舉.

新課程要求學(xué)生重點學(xué)習(xí)物理學(xué)的核心概念，掌握物理學(xué)研究的基本技能，了解物理學(xué)的發(fā)展歷程、主要成就以及對社會發(fā)展的影響，關(guān)注物理學(xué)與其他學(xué)科的聯(lián)系以及物理學(xué)的應(yīng)用等；重點培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力、自主學(xué)習(xí)能力、實踐能力以及解決問題的能力；重點培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，參加科技活動的熱情，實事求是、敢于創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神；環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的意識以及振興中華的責(zé)任感與使命感等.高中物理課程在實施上應(yīng)讓學(xué)生較獨立地進行科學(xué)探究，培養(yǎng)學(xué)生的自主探究、自主學(xué)習(xí)和解決問題的能力.反思性學(xué)習(xí)是自主學(xué)習(xí)的一種主要形式.