杜猛

科學(xué)探究是學(xué)生自己不斷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程，學(xué)生從中可以獲取知識(shí)、培養(yǎng)能力并且感受科學(xué)的魅力.

類比就是根據(jù)兩個(gè)或兩類對(duì)象之間在某些方面的相同或相似而推出它們?cè)谄渌矫嬉部赡芟嗤蛳嗨频囊环N邏輯思維.它常用具體的、有形的、人們所熟知的事物來類比要說明的那些抽象的，無形的、陌生的事物.

《探究彈性勢(shì)能表達(dá)式》一節(jié)是在學(xué)習(xí)了重力勢(shì)能之后，引導(dǎo)學(xué)生通過類比的方法經(jīng)歷在變力情景下進(jìn)行功和能關(guān)系的探究，感受功和能的緊密聯(lián)系.通過這兩種勢(shì)能的連續(xù)學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生逐步樹立“通過做功研究能量”的思想，為后面動(dòng)能定理和機(jī)械能守恒定律的學(xué)習(xí)做好鋪墊.本節(jié)課很多問題都是通過類比的方法解決的，現(xiàn)將涉及到的教學(xué)片斷整理如下：

片斷1 在引出彈性勢(shì)能概念后，“萬事開頭難”的第一步就是：探究彈性勢(shì)能表達(dá)式的初步思路？這涉及到探究的方向問題.

學(xué)生思考討論，如果遇到困難，也可以由老師引導(dǎo)：怎么解決未知的問題，可以聯(lián)想過去已知的和它類似的問題是怎么解決的，這種方法叫做類比法.

學(xué)生回答，教師總結(jié)：類比重力勢(shì)能的表達(dá)式得出過程，先定性研究可能的影響因素和相應(yīng)關(guān)系，再通過彈力做功與彈性勢(shì)能的關(guān)系定量探究表達(dá)式.

設(shè)計(jì)考慮： 學(xué)生剛學(xué)習(xí)重力勢(shì)能，印象比較深，引導(dǎo)學(xué)生初步形成遷移、類比的意識(shí)，這也是本節(jié)課主要使用的一種思維方法，所以在這里由教師總結(jié)并強(qiáng)調(diào).

片斷2 從具有彈性勢(shì)能的實(shí)際場景中抽象出彈簧模型，在觀察和實(shí)踐的基礎(chǔ)上，思考彈性勢(shì)能可能跟什么因素有什么關(guān)系？

學(xué)生思考討論，回答自己的猜想后，教師歸納：因?yàn)橹亓?shì)能與物體被舉起的高度有關(guān)，并且成正比關(guān)系，所以彈性勢(shì)能很可能與彈簧被拉伸的長度L有關(guān)，有什么關(guān)系，會(huì)是正比關(guān)系嗎？學(xué)生回答后，教師總結(jié)：因?yàn)樵趶椈杀焕爝^程中，彈力是變力，不同于地面附近的重力是恒定的，所以彈性勢(shì)能應(yīng)該不和L成正比；這只是我們的初步推斷，還要通過進(jìn)一步的理論探究.

設(shè)計(jì)考慮：引導(dǎo)學(xué)生意識(shí)到彈性勢(shì)能與重力勢(shì)能有不同的地方，引出進(jìn)一步的定量探究.

片斷3 怎么計(jì)算在被拉伸過程中，彈力做的功怎么計(jì)算？難點(diǎn)在于彈力是變力.

給學(xué)生一定的時(shí)間思考，引導(dǎo)學(xué)生使用類比的方法，聯(lián)想上節(jié)課物體曲線運(yùn)動(dòng)場景中重力做功的求法：利用微元法，達(dá)到“化曲為直”的目的，如圖1.

直線運(yùn)動(dòng)中變力做功，也可以用微元法，實(shí)現(xiàn)“化變?yōu)楹恪?，如圖2.

整個(gè)過程中彈力做功為：

設(shè)計(jì)考慮：物體曲線運(yùn)動(dòng)中恒力做功和直線運(yùn)動(dòng)中變力做功都采用了微元法，分別實(shí)現(xiàn)“化曲為直和化變?yōu)楹恪?，兩者的類比和?duì)稱給學(xué)生留下深刻的印象.

片斷4 各微元段彈力大小不同，怎么計(jì)算這個(gè)求和式？

啟發(fā)學(xué)生感受該求和式的過程很類似勻加速直線運(yùn)動(dòng)推導(dǎo)位移時(shí)間關(guān)系式的過程，計(jì)算這個(gè)求和式也可以同樣類比，引導(dǎo)學(xué)生想到利用圖像包圍部分的面積所表示的物理意義.

設(shè)計(jì)考慮 一個(gè)新的難題擺在學(xué)生面前，需要他們聯(lián)想類比高一上學(xué)期的知識(shí)，這里難度稍大.用兩行圖象對(duì)比，進(jìn)一步體現(xiàn)類比的思維方法.

片斷5 引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)使用類比的方法，自己提出問題：如果規(guī)定彈簧自然長度時(shí)勢(shì)能為零，彈簧被拉長時(shí)彈性勢(shì)能為正，類比重力勢(shì)能在參考平面以下為負(fù)的認(rèn)識(shí)，彈簧被壓縮時(shí)具有的彈性勢(shì)能為負(fù)嗎？

從教學(xué)實(shí)踐中的學(xué)生反饋來看，學(xué)生會(huì)通過前面的探究過程，利用彈性勢(shì)能與彈力做功的關(guān)系分析出：如果規(guī)定彈簧自然長度時(shí)勢(shì)能為零，彈簧被壓縮時(shí)彈力做負(fù)功，推力做正功使得彈性勢(shì)能為正.

設(shè)計(jì)考慮：培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)使用類比法提出問題、解決問題的能力和習(xí)慣.

總結(jié)：在本節(jié)課，學(xué)生經(jīng)歷了多次的類比，樹立了使用類比方法的意識(shí)，提高了類比推理能力，充分領(lǐng)略到理論探究的魅力.