以教具创新，促课堂教学——以“运动的合成与分解”为例

以教具创新，促课堂教学——以“运动的合成与分解”为例

张链娜

宁波市五乡中学

摘要：物理学是以实验为基础的一门学科，实验在物理教学中具有不可替代的作用。但在实际教学中，受到仪器、场地、环境等因素的影响，实验教学难以发挥应有的作用。本文以人教版高中物理必修二“运动的合成与分解”的教学为例，设计学生探究实验以及改进蜡块运动的演示实验，增加运动的合成与分解实验的可视性，从而突破教学难点，优化课堂教学。

关键词：自制教具，课堂教学，运动的合成与分解

“运动的合成与分解”是高中物理从一维线性运动转向二维平面运动的起点，是必修一中力的相互作用知识的具体运用，是后续学习曲线运动的基础。根据《普通高中物理课程标准(2017年版)》的要求，本节课应让学生经历分解与合成的思维过程，其中教师要引导学生体会等效替代的物理思想，让学生在实验的基础上通过科学推理和科学论证得出结论。

教材以“蜡块的运动实验”为典例展开，合运动与分运动两个概念的建立、坐标系的建立、蜡块运动轨迹的探究、蜡块运动速度的探究都基于此实验。因此，更好地呈现蜡块运动的实验，是突破本节课重难点的关键。本文优化了蜡块运动的演示实验，设计了蜡块运动的学生实验，旨在优化课堂教学。

一、自制引入实验，创设情境，激发学习兴趣

设计新奇有趣的引入实验,不仅能够唤起学生的学习兴趣，还能激发学生对教学内容的关注。激发认知冲突是鼓励学生学习主动性很有效的方法。在思维冲突形成后，教师应引导学生清楚学习的目标和寻找解决问题的方法。所以引入实验的设计不仅要激起学生的认知冲突，还要完成预设的学习内容与目标，从而达成良好的教学效果。

【教学片段1】

这里有一套装置，一个乒乓球可以从斜面上滚下后在水平面上沿着直线运动。装置的一侧有一个开口，开口的大小略大于乒乓球的直径。垂直这个边界吹气，会给乒乓球这个方向的作用力，乒乓球会增加往这个方向运动。从哪个位置吹能把乒乓球直接从这个开口处吹出而不与侧壁发生碰撞？直接对着开口吹容易成功吗？从这个位置的左边还是右边吹更容易成功？

图1 引入实验装置图                                      图2 引入实验动态图

请同学上来挑战。

我们发现乒乓球在原来直线运动的基础上，又多了一个垂直方向的运动，那乒乓球实际的运动轨迹是怎样的才能刚好从这个开口出去？

二、设计学生实验，亲身体验，增加感性认知

在学生实验中，可以把学生放在主体地位，让学生成为探究的主体，去亲身体验和感受探究的过程。自制的学生实验装置，可以很好地引发学生的好奇心。在明确的实验目标驱动下，学生会以实现实验目的为目标，通过自身的实际操作来解决问题，在增加感性认知的同时还能促进学生对物理模型的建构。学生实验不仅能激发学生学习物理的兴趣，还对高中生的注意力提出了要求，让学生能更加集中地投入学习，从而提高课堂教学效率。

【教学片段2】

问题：物体在竖直方向上匀速直线运动的同时，在水平方向也匀速直线运动，则物体的实际运动情况如何？它的轨迹会是直线还是曲线？

两个同学配合，可以把亚克力板竖起来作为背景，一个同学将试管倒置后水平匀速移动，另一个同学在亚克力板的背面用水彩笔记录小球的位置。

本装置的材料有：试管（直径2cm，长20cm）、橡胶密封塞、塑料小球、水、带刻度的亚克力板（取自油膜实验装置）、水彩笔。塑料小球在水中上升的速度比蜡块在水中上升的速度更慢，便于学生记录小球运动的轨迹。

三、改进演示实验，突破难点，优化课堂教学

演示实验是用来配合教学的，应根据不同教学内容和要求选择实验，合理地进行实验，以便让学生清楚地看清物理规律。演示实验的最终目的是为教学服务的，为的是在实验中发现规律，理解规律和掌握规律。“运动的合成与分解”这节对学生的能力要求较高，着重要解决的问题是让学生建立起运动的合成与分解的思想。本节课依托蜡块的运动实验展开，确保这个实验有效开展是本课的关键点之一。教材中的实验虽然简单方便，但不能记录蜡块的运动轨迹，实验现象不够明显。笔者在原有的蜡块的运动实验装置进行了改进，让学生共同参与记录蜡块的运动轨迹，有效突破了本节课的重难点，从而优化了课堂教学。

【教学片段3】

首先演示蜡块在注满水的玻璃管中上升的实验。由于蜡块的密度略小于水，在水中容易浮起来。在蜡块中嵌入一个小铁钉，便于用磁铁控制蜡块在玻璃管中的位置。请学生观察蜡块上升的运动速度变化是否明显。从而达成共识，蜡块在水中上升的过程可以看作是匀速直线运动。

其次演示蜡块在玻璃管中随玻璃管水平匀速移动。把玻璃管与气垫导轨的滑块用热胶枪黏合。当气垫导轨调节水平后，玻璃管随滑块在气垫导轨上的滑动可以看作是匀速直线运动。此时浮在玻璃管顶部的蜡块随玻璃管一起匀速移动。

最后演示蜡块匀速上升的同时玻璃管沿水平方向向右匀速移动，探究蜡块实际的运动轨迹是直线还是曲线。

用白色KT板做背景，蜡块开始运动时开始用华为手机拍摄视频，用手机自带的视频编辑APP“花瓣”，逐帧提取照片，将照片传输给电脑，依次播放照片，请两位同学把亚克力板举在屏幕前，另一个同学来描点。描完点以后，用白色KT板做背景，观察点迹分分布情况。

四、结语

新高考改革、“双减政策”等都体现了我国教育对于发展学生科学素养的重视。对于物理学科而言，我们需要重视实验教学，在这其中自制教具可以弥补传统教具中的不足，进一步促进学生的学习兴趣和发挥学生的主动性。

本节课着重要解决的问题是让学生建立起运动的合成与分解的思想，这个思想的建立是依托实验展开的。本教学设计通过“吹乒乓球”的引入实验、学生亲身体验的学生实验、优化改进的蜡块实验，环环相扣、层层递进，让学生的认识逐步深化。

参考文献

[1]屠旭滨,梁旭.基于核心素养的教学设计——运动的合成与分解[J].中学物理，2018，36（21）:52-54.

[2]陶征秀.基于建构主义的探究式教学设计——以“运动的合成与分解”为例[J].科学咨询，2022（12）:187-190.

[3]孙春成.促进学生物理观念建构的教学策略探讨——以“运动的合成与分解”教学为例[J].物理之友，2022（6）:11-24.