初中科学"运动与力"教学中的"一题多变"

　　摘 要： 本文作者结合初中科学“运动与力”中的匀速直线运动概念、重力图示作图、运动状态与平衡力间关系、摩擦力与压力间关系四个教学难点，谈谈“一题多变”在有效教学中的应用。 　　关键词： 初中科学 “运动与力” “一题多变” 　　 　　无论是人教版初中物理教材，还是浙教版初中科学教材，“运动与力”一章的内容都是学生学习科学（或物理）知识的一个重要分化点。许多学生对该章中诸如匀速直线运动、牛顿第一定律等抽象的物理概念、深奥的物理规律深感困难，随着更多不能理解知识点的出现，他们中有些纵身题海，尽管非常努力，但成绩不尽人意；有些便渐生厌学情绪，自暴自弃，不愿学习，最终造成两极分化。 　　为减少或避免上述现象的发生，笔者认为教师在科学概念、规律的习题教学时可采取“一题多变”的训练方式。“一题多变”是指从多角度、多方位对例题进行变化，引出一系列与本例题相关的题目，形成多变导向，使知识进一步深化。笔者结合浙教版初中科学“运动与力”教学内容，与大家一起探讨。 　　 　　一、匀速直线运动概念教学中的“一题多变” 　　 　　匀速直线运动是指快慢不变的直线运动。它由两个必要条件组成，第一个条件是物体的运动路线必须是直的，第二个条件是物体运动的速度不变。实践中学生往往容易忽视第一个条件，由于受匀速直线运动速度定义（1秒钟内通过的路程）的影响，对第二个条件的理解更是存在偏差，总认为在每1秒内通过相同路程的直线运动即是匀速直线运动。针对上述现象，笔者设计了如下练习： 　　例1.有一辆汽车在第1秒内前进了4米，以后的3秒内前进了12米，则汽车的运动是（ ）。 　　A.匀速直线运动 B.变速直线运动 　　C.曲线运动 D.条件不足，无法判断 　　变式1.有一辆作直线运动的汽车在第1秒内前进了4米，以后的3秒内前进了12米，则汽车的运动是（ ）。 　　A.匀速直线运动 B.变速直线运动 　　C.曲线运动 D.条件不足，无法判断 　　变式2.有一辆作直线运动的汽车在第1秒内前进了4米，第2秒内前进了4米，第3秒内前进了4米，第4秒内前进了4米，则汽车的运动是（ ）。 　　A.匀速直线运动 B.变速直线运动 　　C.曲线运动 D.条件不足，无法判断 　　分析：例1未指明物体的运动路线，故可能为直线运动，也可能是曲线运动，所以选择D。变式1物体第1秒内前进4米，后3秒前进12米，并不能保证每秒都是前进4米，故选择D。变式2物体在每1秒内都前进4米，但不能满足任意相等的时间内通过的路程都相等的条件，比如将1秒均分为10个1/10秒，任何1个1/10秒通过的路程都不能保证是0.4米。所以答案还是应选择D。 　　 　　二、重力图示作图教学中的“一题多变” 　　 　　重力的方向永远竖直向下，即垂直水平地面向下。重力图示学习中学生最容易出现的问题：一是将斜面上物体的重力方向画成垂直于斜面向下；二是对于在空中飞行的物体，重力图示不知如何作图，动笔时往往要增画一个推力图示。下列一组变式练习可供教学时参考。 　　例2.如图示，一只重量为6牛顿的篮球，静止放置在水平地面上，请作出篮球的重力图示。 　　变式1.如图示，一只重量为6牛顿的篮球，在水平地面上匀速滚动，请作出篮球的重力图示。 　　变式2.如图示，一只重量为6牛顿的篮球，静止放置在与水平地面成30度角的斜面上，请作出篮球的重力图示。 　　变式3.如图示，一只重量为6牛顿的篮球，从与水平地面成30度角的斜面上滚下，请作出篮球下滚时的重力图示。 　　变式4.如图示，运动员将一只重量为6牛顿的篮球投向篮筐，请作出飞行中篮球的受力图示（不计空气阻力）。 　　变式5.如图示，一只重量为6牛顿的篮球放置在北回归线上，请作出篮球的重力图示。 　　 　　分析：例2要求作出的是静止于水平地面上物体的重力图示。变式1代表了在水平地面上滚动物体的重力图示。变式2强调物体所受重力的方向――竖直向下，其实质是垂直水平面向下。变式3与变式2唯一不同在于3中物体沿斜面向下滚动。变式2、3中最典型的错误是将重力方向画为垂直于斜面向下。变式4代表在空中飞行的物体只受重力的图示。变式5站在更高层次来突出重力的方向――垂直水平面朝下，即指向地心方向。 　　 　　三、运动状态与平衡力间关系教学中的“一题多变” 　　 　　物体受平衡力作用时，保持匀速直线运动状态或静止状态，是初中科学教学的重点和难点，也是初中阶段学生解决物体“运动与力”相关问题的基本立足点。教学中教师要抓住关键，突出本质。 　　例3.起重机的钢丝绳上吊着20000牛顿的重物，当重物静止在空中不动时，钢丝绳对重物的拉力是多大？ 　　变式1.起重机的钢丝绳上吊着20000牛顿的重物，当重物以0.1m/s的速度匀速上升时，钢丝绳对重物的拉力是多大？ 　　变式2.起重机的钢丝绳上吊着20000牛顿的重物，当重物以0.5m/s的速度匀速上升时，钢丝绳对重物的拉力是多大？ 　　变式3.起重机的钢丝绳上吊着20000牛顿的重物，当重物以0.1m/s的速度匀速下降时，钢丝绳对重物的拉力是多大？ 　　变式4.起重机的钢丝绳上吊着20000牛顿的重物，当重物以0.5m/s的速度匀速下降时，钢丝绳对重物的拉力是多大？ 　　分析：物体在平衡力的作用下，所处的状态称为平衡状态。平衡状态有两种，一是静止，称为静平衡；二是匀速直线运动，称为动平衡。这两种情况下，物体的运动状态都保持不变。总而言之，物体受到平衡力的作用，它一定保持静止状态或匀速直线运动状态时。若物体此时只受两个力的作用，这两个力一定大小相等，方向相反。例3和变式1、2、3、4中所述的5种情况，重物的运动状态都处于平衡状态，且都只受两个力――重力和拉力作用，这两个力是平衡力，绳对重物的拉力都等于物体受到的重力，因此5种情况下的拉力大小相等。教学中教师应特别注意提醒学生自己总结：题中重物所做匀速直线运动速度的大小并不会影响拉力和重力的平衡，拉力和重力大小都相等。 　　 　　四、摩擦力与压力间关系教学中的“一题多变” 　　 　　摩擦包括静摩擦、滑动摩擦和滚动摩擦三种，其中滑动摩擦的大小受物体接触面间粗糙程度高低、物体接触面间压力大小的影响。作业时学生最容易将影响滑动摩擦大小的因素移植到影响静摩擦大小上去，从而导致错误。 　　例4.如图示，在水平桌面上，一重为10牛顿的木块在F1=2牛顿拉力作用下做匀速直线运动，此时木块受到桌面对它的摩擦力为多少？ 　　变式1.如图示，在上题的木块上施加一个5牛顿的向下压力，木块在拉力F2（大于F1）作用下做匀速直线运动，此时木块受到桌面对它的摩擦力怎样变？ 　　变式2.如图示，在竖直墙面上，一重为10牛顿的木块在F1=20牛顿压力作用下静止不动，此时木块受到墙面对它的摩擦力为多少？ 　　变式3.如图示，假如变式2的木块在F1=30牛顿压力作用下仍然保持静止不动，此时木块受到墙面对它的摩擦力又为多少？ 　　变式4.如图示，一人用20牛顿的力握着重为6牛顿的酱油瓶子，瓶子静止不动，问酱油瓶子受到的摩擦阻力为多大？当该人对瓶子的握力增加到30牛顿时，瓶子仍然静止不动，问此时瓶子受到的摩擦阻力又为多大？ 　　 　　分析：例4木块在桌面上做匀速直线运动，滑动摩擦力的大小和拉力大小相等，为2牛顿。变式1中物体和桌面间压力增加，木块在桌面上仍然做匀速直线运动，此时滑动摩擦力应大于2牛顿，等于F2。变式2中木块受静摩擦力作用，它的方向与重力方向相反，大小与木块重力相等，为10牛顿。变式3中尽管木块与墙面之间的压力增加，但木块受静摩擦力作用，它的大小仍与木块重力大小相等，还为10牛顿。变式4只要正确理解变式2、3，答案仍然是摩擦力大小和瓶子重力大小相等，为6牛顿。 　　实践表明，“一题多变”的训练，不仅能够帮助学生记忆和理解基础知识，而且能够帮助学生拓宽、深化解题思路，培养学生的创新能力和思维品质，达到举一反三、触类旁通的目的，是提高教学有效性的一项重要举措。