徐立海 吳永靈

(玉環(huán)楚門中學(xué),浙江 玉環(huán) 317605)

過分關(guān)注應(yīng)試成績的教育,使我們的很多教師養(yǎng)成了“急功近利”、“急于求成”的教學(xué)態(tài)度.教學(xué)中,忽視認(rèn)知的發(fā)生過程,淡化與壓縮知識的形成過程,用盡量快的速度授完新課,把概念和規(guī)律灌給學(xué)生,然后擠出大量時間進(jìn)行解題訓(xùn)練.課堂上,習(xí)慣了滿堂言、滿堂問、滿堂灌,不重視學(xué)生信息的反饋與交互,不希望聽到學(xué)生錯誤的回答或尖刻的問題,總喜歡用精彩的講解來代替學(xué)生的思考,用正確的解答來遮蓋錯誤的回答.這樣很容易使學(xué)生養(yǎng)成學(xué)習(xí)上的惰性,喜歡記公式、套公式,而并不關(guān)注公式的由來、涵義及其成立的條件;喜歡聽教師講,而不喜歡獨立思考,并主動發(fā)表自己的觀點或提出疑義.總之,時間不夠、火候未到,吃下去的東西都是生的,非常有害.針對以上教學(xué)弊病,如何才能改變我們陳腐、呆板、低效的課堂教學(xué)現(xiàn)狀呢?答案只有一個,那就是倡導(dǎo)“延遲判斷”的教學(xué)策略.

1 什么是“延遲判斷”策略

筆者認(rèn)為“延遲判斷”策略應(yīng)該有兩種不同的理解.一種是對物理結(jié)論的延遲判斷.延遲判斷就是指教學(xué)必須要注重學(xué)生學(xué)習(xí)的過程,而不只是學(xué)習(xí)的結(jié)果,要重視物理概念的形成過程,物理規(guī)律的探索與推導(dǎo)過程,物理學(xué)研究方法的探討過程,讓學(xué)生對物理結(jié)論的判斷產(chǎn)生于認(rèn)知過程之后的一種教學(xué)策略.另一種是對學(xué)生觀點的延遲判斷.延遲判斷就是指在學(xué)生回答問題或者提出新的創(chuàng)意時,教師不立刻做出評價、判斷,而是給學(xué)生一些等待、自主思考或者辯論的時間,讓學(xué)生可以發(fā)表各種見解的一種教學(xué)策略.雖然,上述兩種理解所針對的是不同的事物,但是它們透露出的教學(xué)理念是一致、融通的,教學(xué)應(yīng)基于學(xué)生的原有認(rèn)知,遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律,尊重并突出學(xué)生的主體地位,倡導(dǎo)學(xué)生自主的學(xué)習(xí)意識,重視物理知識的形成與學(xué)生認(rèn)知的建構(gòu)過程.那么,如何運用“延遲判斷”策略來更好地設(shè)計物理教學(xué)過程,更好地組織課堂教學(xué)進(jìn)程,更好地應(yīng)對和處理學(xué)生的觀點呢?

2 延遲判斷策略與教學(xué)過程設(shè)計

2.1 重視概念的形成過程,促成學(xué)生的知識理解

物理概念是從大量的物理現(xiàn)象和過程中抽象出來的,它更深刻地反映了事物的共同特征和本質(zhì)屬性,因此可以說,概念是濃縮了的知識點.為了使學(xué)生更好地理解概念,教師就應(yīng)該將它的形成過程重新“還原”,使?jié)饪s的物理意義充分“稀釋”.假如學(xué)生沒有經(jīng)歷某一物理概念的建立過程,那么我們就很難想象,他會對這一抽象的物理概念產(chǎn)生正確的認(rèn)識和深刻的理解.

例如,關(guān)于“瞬時速度”的概念,教材中有一段話:“我們可以用Δt時間內(nèi)的平均速度來粗略描述運動的快慢.物體在t到t+Δt這樣一個較小時間間隔內(nèi),運動快慢差異也就小一些.Δt越小,運動描述就越精確,如果Δt非常非常小,就可以認(rèn)為Δx/Δt表示的是物體在t時刻的速度,這個速度叫做瞬時速度.”對剛剛進(jìn)入高中的高一學(xué)生而言,他既缺乏相應(yīng)的感性認(rèn)識,更沒有數(shù)學(xué)的極限思想,往往很難領(lǐng)會這段話的含義.為了使學(xué)生建立起“瞬時速度”的概念,筆者運用延遲判斷的教學(xué)策略設(shè)計了以下過程.

(1)親身感受

圖1

如圖1所示,一輛小車(前端帶刺,但不會傷手)放在由一塊長木板搭成的斜面上,先讓一位學(xué)生將手放在 A位置,掌心與小車相對,將小車由O點開始靜止釋放,學(xué)生的掌心將能感受到突然的撞擊,借此讓學(xué)生體會到瞬時速度產(chǎn)生的作用效果.然后往下移到 B和C位置,撞擊效果就更加明顯.使學(xué)生體會到越到下面瞬時速度越大,撞擊效果越好.由此得出這是一種瞬間對應(yīng)的速度-瞬時速度.接著,很自然地提出,瞬時速度如何表述定義或測量呢?

(2)理論分析

AB1段的平均速度能否用來表示 A點的瞬時速度呢?顯然是不可以的.比較一下 AB1段的平均速度與 A點瞬時速度的大小?v1＞vA.如果讓兩者更接近一些,應(yīng)如何調(diào)整B點位置呢?向著靠近 A點的方向移動,比如移到B2位置?為什么?因為A到B2再到B1過程中質(zhì)點的瞬時速度是不斷在增大的,所以 AB2位移內(nèi)比 AB1位移內(nèi)的平均速度小.再把 B點上移到B3位置,那么AB3位移內(nèi)的平均速度更趨近于 A點速度,但總比 A點瞬時速度大,依次下去,B點不斷上移向A點逼近,位移越來越小,平均速度就越來越逼近 A點的瞬時速度,若繼續(xù)無限縮小 AB間距Δx,由此可得當(dāng)Δx→0或Δt→0時,ˉv=就無限逼近瞬時速度,即可用來表示瞬時速度.

圖2

(3)實驗研究

測物體從斜面上加速下滑時到達(dá)某點的瞬時速度.如圖3所示,讓物體從斜面上同一高度處多次下落,多次縮短遮光板的寬度,記錄下通過光電門的時間,并在Excel中作圖,計算出多次通過的速度(見表1).讓學(xué)生體會極短時間內(nèi)的平均速度趨近于一個恒定值,此值即為通過光電門的瞬時值.

圖3

表1

在概念形成的思維活動中,物理表象的作用是橋梁和中間環(huán)節(jié).物理表象逐漸地概括和抽象,使它離開直覺性基礎(chǔ),抽去它的形象的內(nèi)容,就形成物理概念.在瞬時速度概念教學(xué)中,利用觸覺感知使學(xué)生親身感受到瞬時速度的物理表象,可促進(jìn)學(xué)生對此概念的理解和掌握.接著,通過理論分析,利用學(xué)生抽象的思維活動,使瞬時速度概念從表象進(jìn)化到抽象,從表面現(xiàn)象進(jìn)入到核心本質(zhì).最后,通過精準(zhǔn)的實驗證實了理論的推測,令學(xué)生信服,還令學(xué)生對瞬時速度概念的理解更加深刻.上述過程正是習(xí)得一個科學(xué)概念的必經(jīng)過程.

2.2 重視規(guī)律的探索過程,培養(yǎng)學(xué)生的探究能力

物理規(guī)律反映的是物理概念之間的聯(lián)系,從這個意義說來,物理規(guī)律是壓縮了的知識鏈.教學(xué)中我們要做的,并不是急于把這些前人獲得的結(jié)論直接端給學(xué)生,讓學(xué)生盡快地占有它們.誠如愛因斯坦所說“對真理的探求比對真理的占有更可貴”.我們要引導(dǎo)學(xué)生積極參與物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)和推理過程,使探索真正成為物理教學(xué)的生命線,引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷質(zhì)疑、猜想、設(shè)計、驗證、評價等探究活動,從而培養(yǎng)學(xué)生的探究能力.

例如,一般教師在演示“自感現(xiàn)象”時,通常都用配置的成套器材做實驗.顯然用這樣的現(xiàn)成儀器來研究自感現(xiàn)象,很難使學(xué)生深入了解實驗現(xiàn)象中的本質(zhì)特征.但如果采用延遲判斷的教學(xué)結(jié)構(gòu),從最源的問題和最初的設(shè)計開始,在教學(xué)過程中隨著問題的展開,讓學(xué)生不斷經(jīng)歷猜想、設(shè)計、探索、驗證、質(zhì)疑、革新等思維過程,逐步裝置起蘊涵思想與方法的實驗裝置,最終得到令人期待的實驗成果,這樣的教學(xué)效果就完全不同了.

提出問題:

如圖4所示,當(dāng)線圈中電流發(fā)生變化時,引起通電線圈的磁通量變化,線圈中是否會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢?產(chǎn)生感應(yīng)電動勢與線圈中電流變化關(guān)系如何?

進(jìn)行猜想:

(1)這應(yīng)是一種特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,線圈中會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢;

(2)由楞次定律可得到啟發(fā),線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢方向阻礙原有電流變化.

實驗設(shè)計、探索、驗證:

根據(jù)電流變化情況的不同,實驗應(yīng)分為電流增大和電流減小這樣兩種情形.本文限于篇幅,只選取了“研究電流增大”的情形.教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行如下實驗探索過程.

圖4

圖5

(1)設(shè)計圖5所示電路.

(2)理論預(yù)言:S閉合時,小燈應(yīng)延遲發(fā)光.

(3)演示實驗:如圖5電路,閉合電鍵,觀察小燈泡的發(fā)光情況.

(4)實驗結(jié)果:S閉合時,燈幾乎立即發(fā)光.

(5)實驗失敗原因分析:是由于人眼睛分辨不出小燈延遲發(fā)光現(xiàn)象,但根據(jù)電磁感應(yīng)一般和特殊關(guān)系,原有猜想應(yīng)該對的.

(6)運用對比:比較A1和A22燈發(fā)光情況和補償(調(diào)節(jié)變阻器使S閉合時2燈亮度相同)實驗思想方法設(shè)計出如圖6所示的電路.

(7)演示實驗:如圖6電路,閉合電鍵,觀察小燈泡的發(fā)光情況.

(8)實驗結(jié)果表明,A1比A2延遲發(fā)光,驗證原有猜想.

(9)提出新要求:當(dāng)電路接通時,線圈中的電流隨時間究竟是如何變化的,能不能把電流隨時間延遲變化的圖像顯示出來呢?

圖6

圖7

(10)設(shè)計新實驗:如圖 7(甲)、(乙)所示,表 A1和 A2是兩個電流傳感器,通過DIS數(shù)字實驗系統(tǒng)可以顯示電流隨時間變化的圖線.擬通過圖像對比進(jìn)一步呈現(xiàn)線圈電路與純電阻電路中電流變化的實質(zhì)性區(qū)別.

(11)新實驗結(jié)果:如圖8(甲)、(乙)所示,可以看到,在開關(guān)閉合時線圈 L中的電流是逐漸變大的,而電阻R中的電流是瞬間變大的.

圖8

成果小結(jié):

電路接通時,由于線圈 L中電流的增加,在它本身會激發(fā)出與原電流方向相反的感應(yīng)電動勢,這個感應(yīng)電動勢將阻礙電流的增加,故此線圈對電流增加起推遲作用,線圈中的電流要逐漸地增加.

筆者認(rèn)為,相比于簡單的“拿來主義”教學(xué),以上“延遲判斷”教學(xué)看似會增加不少的教學(xué)時間,造成教學(xué)效率低下,實則不然,通過教學(xué)過程的“延遲”卻會帶給我們很多意想不到的、多元化的教學(xué)效果.

(1)促進(jìn)理解.電路的各部分是隨著問題的展開逐步組合而成的,實驗電路的結(jié)構(gòu)及實驗中所發(fā)生的物理過程展示得非常清楚.很顯然,這樣可以促進(jìn)學(xué)生對實驗電路和實驗結(jié)論的深度理解.

(2)習(xí)得方法.比較的方法是人們認(rèn)識事物本質(zhì)的重要方法.這個實驗的設(shè)計,體現(xiàn)了通過改變實驗的條件,逐步揭露所研究物理現(xiàn)象在各方面的特征,從而最終認(rèn)識物理現(xiàn)象的本質(zhì)這樣一種科學(xué)思想和方法,有助于提高他們的實驗素養(yǎng)和能力.

(3)體悟科研.有意識地創(chuàng)設(shè)一種探索的氛圍,使它帶上一定的研究色彩.整個教學(xué)過程體現(xiàn)了用實驗來檢驗科學(xué)理論或它的推論的方法.展示了先根據(jù)已知的理論對物理過程作出預(yù)測的一種研究過程,即通過深入的分析,創(chuàng)造適宜的條件,檢驗理論的推測的這樣一種研究過程.

(4)感悟科技.運用DIS數(shù)字實驗系統(tǒng),把傳感器與計算機相結(jié)合即時反映電流的迅速變化,并在屏幕上顯示電流隨時間變化的圖像.形象直觀的物理圖像不僅有助于學(xué)生對線圈中電流延遲變化的理解,而且還能使學(xué)生感觸到時代的脈搏和感悟到科技的力量.

3 延遲判斷策略與課堂教學(xué)組織

3.1 給學(xué)生留出思考的時間

很多教師都喜歡把一堂課設(shè)計得滿滿的,希望一切都按事先設(shè)計的預(yù)案走,而又很不愿意留給學(xué)生太多的時間讓他們?nèi)ニ伎紗栴}.在學(xué)生回答出現(xiàn)障礙或錯誤或預(yù)設(shè)之外的時候,往往按捺不住心中的那個答案,迫不急待地告訴學(xué)生,以此來代替學(xué)生的思考.本應(yīng)該是多樣的、精彩的、甚至是一些很獨到的見解,在課上始終都不能出現(xiàn),思想的火花就被無情的掐滅了.久而久之,學(xué)生就缺乏了獨立思考的習(xí)慣,學(xué)生的思維就局限于教師設(shè)計的圈子里,不再想另避蹊徑,思維就會總是處于僵化狀態(tài).看來,精彩的課堂需要教師有等待的耐心,又有把握節(jié)奏的經(jīng)驗.課堂上要給學(xué)生充分的思考時間,能讓學(xué)生操作的、總結(jié)的、發(fā)現(xiàn)的,教師不能越皰代俎.經(jīng)過獨立思考,學(xué)生對問題的理解和解決有了自已的見解,于是他就有話可說,并且有助于把問題討論得廣泛深刻.

例如,如圖9所示,把物體壓在豎直墻面上,保持靜止,問壓力增大時,墻面對物體的摩擦力如何變化?由于剛開始學(xué)習(xí)摩擦力,對摩擦力概念的理解還不太深刻,所以大部分學(xué)生對以上問題的直接反映就是摩擦力將變大.雖然他們都非常一致、錯誤地認(rèn)為摩擦力在變大,但是他們的想法或判斷的依據(jù)可能是完全不同的.為此,教師沒有急于作出評價,而是采用追問的方式來探明他們的觀點.向?qū)W生詢問道:能不能向?qū)W生們說說自己的具體想法?得知這些學(xué)生的觀點主要有以下兩種,一種是憑生活經(jīng)驗,認(rèn)為壓力越大,物體就越不容易掉下來,所以摩擦力應(yīng)是越大的;另一種是依據(jù)公式 f=μ N=μ F,由此可以得出壓力F越大,摩擦力就越大.至此蛇已被引出洞口,接下來就要考慮如何來打蛇了.這時,教師無需親自動手,只需暫時等待.果不其然,等了片刻就開始有學(xué)生站起來反駁說,這是靜摩擦力,不能用滑動摩擦定律 f=μ N來計算,由于物體保持靜止,所以它的大小始終等于重力G,而與水平壓力 F無關(guān).從以上教學(xué)事例中我們可以看出,不是說教師講得越多、越透徹,教學(xué)就一定越有效,而真正的有效教學(xué),有時教師只需要一個正確的引導(dǎo)和一次片刻的等待,這樣不僅使學(xué)生暴露了錯誤、澄清了理解,還培養(yǎng)了學(xué)生獨立思考和提出質(zhì)疑的能力.

圖9

3.2 給學(xué)生提供展示的機會

現(xiàn)實的課堂,許多教師不愿意給予學(xué)生充分表達(dá)、展示錯誤或新異想法的機會,認(rèn)為這樣會浪費很多寶貴時間,導(dǎo)致教學(xué)效率不高;不去仔細(xì)傾聽和剖析學(xué)生的真實想法,而是只憑主觀意測、妄加評論;時常會對答不出來或答錯的學(xué)生進(jìn)行責(zé)備、埋怨甚至諷刺.思起于疑,小疑則小進(jìn),大疑則大進(jìn).故而對學(xué)生一些有價值的,值得討論的疑問或者回答,教師不要立即評價,判斷,尤其不要輕易做出否定的評價.教師可通過“延遲判斷”,為學(xué)生充分表達(dá)想法提供必要的平臺,留給學(xué)生更多的探索空間,鼓勵他們獨立思考、大膽質(zhì)疑,發(fā)表自己的意見和見解,盡情地展示作品,展現(xiàn)自我.在課堂上教師要充分地、認(rèn)真地傾聽學(xué)生,為學(xué)生創(chuàng)造和諧民主的教學(xué)氛圍提供愉悅的心理環(huán)境,讓學(xué)生有自由表達(dá)思想的空間,最大限度地調(diào)動學(xué)生的主觀能動性.

例如,在“向心力”教學(xué)中,對轉(zhuǎn)盤上的物塊 A進(jìn)行受力分析(如圖10).對于這一問題有些教師或許覺得很容易,往往會很快地得出或直接地告訴學(xué)生,物塊A受到重力、彈力和靜摩擦力,由于靜摩擦力用來提供向心力,所以其方向要指向圓心.以上做法中,教師只從自己的角度來看待問題的難易程度,在學(xué)生還不理解的情況下,把物理結(jié)論硬生生地塞給了學(xué)生.筆者在教學(xué)實踐中發(fā)現(xiàn),對于初學(xué)的學(xué)生來說,其實這一問題還是很有難度的,他們會有很多錯誤的想法.比如,由于物塊是運動的,所以物塊 A受到的摩擦力應(yīng)是滑動摩擦力;由于摩擦力對運動起到阻礙作用,所以物塊A受到的摩擦力與線速度方向相反;由于物塊是在轉(zhuǎn)盤帶動下做圓周運動的,所以物塊A受到的摩擦力與線速度方向相同;物塊 A還受到了離心力的作用.以上想法雖然都是錯誤的,但都有一定的合理成份.為此,教師應(yīng)采取“延遲判斷”的策略,讓學(xué)生把這些錯誤的想法都表達(dá)出來,然后組織和引導(dǎo)學(xué)生展開討論辯析.

圖10

3.3 給學(xué)生營造爭論的氛圍

課堂上,教師要有意創(chuàng)設(shè)一個沖突的氛圍,讓學(xué)生產(chǎn)生不同的意見,教師可采取“延遲判斷”的策略,把沖突交給學(xué)生,讓學(xué)生互相爭論,互相啟迪,讓所有學(xué)生都躍躍欲試、直抒己見、暢所欲言,讓思維的火花互相碰撞,產(chǎn)生更多的問題.在爭論的過程中,教師要及時捕捉在沖突中學(xué)生閃現(xiàn)出創(chuàng)新性的思維,并因勢利導(dǎo),使更多的學(xué)生產(chǎn)生更多的想法,使更多的學(xué)生增強表達(dá)自己想法的愿望.在組織討論的過程中,教師要一直傾聽思考,不旗幟鮮明地亮出自己的觀點,而是積極引導(dǎo)學(xué)生們盡可能把自己的想法都表達(dá)出來,使答案或方案在討論中逐步完善.

例如,在“功與能”教學(xué)中,教師向高二學(xué)生給出了如下問題:一位質(zhì)量為m的運動員從下蹲狀態(tài)向上起跳,經(jīng)Δt時間,身體伸直并剛好離開地面,速度為v,在此過程中地面對他做的功為多大?

(C)地面對他做的功等于零.

這個問題讓學(xué)生思考一些時間之后,教師要求他們進(jìn)行舉手表決,結(jié)果是大部分學(xué)生都選了(A),少部分學(xué)生選擇(B),極個別選擇(C).對于學(xué)生的表決結(jié)果,教師沒有作出任何評價,而是要求他們派代表分別闡述各自的不同觀點,巧妙地利用學(xué)生觀點的差異從而引發(fā)了一場熱烈的爭論.

(A)方:人在跳起的過程中,身體獲得了動能,所以地面對他做了功.根據(jù)動能定理可知 W=故選(A).

(B)方:選(A)的結(jié)論顯然是不對的,因為你們把重力做的功給漏掉了.在起跳過程中,不只是地面對人做了正功,由于重心上升,重力也對人做負(fù)功.根據(jù)動能定理有 W-mgh=故應(yīng)選(B).(此時,A方學(xué)生已認(rèn)識到了自己的錯誤,后悔太大意)

(C)方:我認(rèn)為(A)、(B)兩個選項都是錯誤的,因為按照功的定義式來看,地面對腳底的作用點在起跳過程中并沒有發(fā)生位移,那么地面對人的作用力應(yīng)該是不做功的.[此時,(A)方與(B)方學(xué)生都感到非常詫異]

B方:(不愿服輸,作出反駁)怎么說沒有發(fā)生位移,身體的重心不是明明上升了嗎?如果地面對人沒有做功,那么根據(jù)功能關(guān)系,身體怎么會獲得動能呢?(此后,爭吵開始)

以上,用不同的兩種方法,卻得到了完全不同的結(jié)果,該相信哪一種方法呢?這樣學(xué)生心理就產(chǎn)生了很強烈的認(rèn)知沖突,急盼教師揭開謎底.這時教師仍然不給出問題的答案,而是向?qū)W生提出引導(dǎo)性問題.

教師:從能量轉(zhuǎn)化的角度來看,身體獲得的動能來自于哪里,是什么能轉(zhuǎn)化過來的?

學(xué)生:不會是地面,一定是人體內(nèi)的化學(xué)能.

教師:這是通過什么力做功,使體內(nèi)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為動能的,是地面對人做的功嗎?

學(xué)生:不會是地面對人做的功,因為地面不能提供能量,所以應(yīng)該是其他力.

教師:那是什么力呢?讓我們來親身體驗一下起跳過程,或許就能知道答案了.(然后,教師要求學(xué)生們都身體下蹲,親身體驗一下起跳的過程)

學(xué)生:在下蹲時感到腿部肌肉緊繃,身體獲得動能應(yīng)該是肌肉發(fā)力做功的結(jié)果.

教師:我們可以建立一個彈簧模型來簡單表示身體的起跳過程.如圖11所示,一根彈簧與上下兩個物塊拴接在一起,它處于壓縮狀態(tài).當(dāng)把細(xì)繩燒斷,原先儲存的彈性勢能將會釋放出來,通過彈簧彈力做功,轉(zhuǎn)化為物體的動能,使其離開地面而跳起.在跳起的過程中,地面對其上面的物塊始終沒有做功.

圖11

3.4 給學(xué)生搭建攀登的支架

課堂上,學(xué)生在深入思考創(chuàng)造性設(shè)計的過程中,有些想法通常是不正確的,有些是正確的但又不能清晰地表達(dá).面對這些情況,教師可采取“延遲判斷”的策略,不輕易否定,也不去代勞,可以通過描述、提問等方法提供不同層次的支架,給學(xué)生再表現(xiàn)的機會,使其改正錯誤,修正不足,通過再思考,推出正確的結(jié)論.讓學(xué)生通過自己教育自己,充分發(fā)揮學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體作用.通過這一過程,學(xué)生獲得的知識就不是教師硬塞給他們的,而是理解了的知識,掌握得也就牢固了.

例如,高一牛頓運動定律的教學(xué)給學(xué)生出示以下問題:質(zhì)量分別為5 kg、10 kg的 A、B兩個重物用一根最多只能承受120 N拉力的細(xì)繩相連.現(xiàn)以拉力F使A、B一起豎直向上運動,如圖12所示.為了使細(xì)繩不被拉斷,求拉力 F的范圍.(取 g=10 m/s2)

錯解:Fmin=mAg+mBg=150 N,Fmax=mAg+Tmax=170 N.

錯因:未考慮到物體具有加速度的情況,只定勢于平衡狀態(tài),表現(xiàn)為狹隘的動力學(xué)觀點.

對策:不去直接指出學(xué)生的錯誤,而是向?qū)W生提出層級式的支架性問題,逐步引導(dǎo)學(xué)生通過努力思考去發(fā)現(xiàn)錯誤、認(rèn)識錯誤、糾正錯誤,并重構(gòu)認(rèn)知.

(1)引發(fā)沖突

師:在細(xì)繩恰好沒被拉斷時 F=170 N,試求物體 A、B的加速度分別是多大?生:aA=0,aB=2 m/s2.

圖12

師:那么,物體 A、B分別做什么運動呢?

生:物 A勻速向上,物B以2 m/s2的加速度向上做勻加速運動.

師:這種運動情景有可能出現(xiàn)嗎?

生:不可能.如果真是這樣,兩個物體要相互靠近,不能一起向上運動了,而且細(xì)繩會處于松軟狀態(tài)而沒有拉力了.

(2)消除沖突

師:這樣不就前后矛盾了,可見原先的解法是錯誤的.那么問題出在哪里呢?

生:問題的癥結(jié)就在于物 A也應(yīng)該具有與物B相同的加速度,才能一起向上運動.

然后,教師引導(dǎo)學(xué)生得出正確解答:當(dāng)細(xì)繩拉力取為最大時,物 A、B整體具有最大的加速度,這樣拉力 F也就取到最大.

對B有Tm-mBg=mBam,代入得 am=2 m/s2.對 A有Fmax-mAg-Tm=mAam,代入解得 Fmax=180 N.

(3)拓展深化

對 A、B 整體有F-(mA+mB)g=(mA+mB)a.可知,F越大,a就越大.

對B有T-mBg=mBa,可知a越大,T就越大,可細(xì)繩拉力是有限度的.

對以上兩式作比可得

代入得.可見,F與T成正比,則①當(dāng) T取最小值(至少能夠提起物B)Tmin=100 N,所以Fmin=150 N.②當(dāng) T取最大值(細(xì)繩恰好沒被拉斷)Tmax=120 N,所以Fmax=180 N.