创设问题情境,突破规律教学

物理规律（包括物理定律、定理、原理、法则、公式等）反映了物理现象、物理过程在一定条件下必然发生、发展和变化的规律。它反映了物质运动变化的各个因素之间的本质联系，揭露了事物本质属性之间的内在联系。在一定意义上说，物理规律揭示了在一定条件下某些物理量间内在的、必然的联系。

学生形成物理概念和掌握物理规律之间存在着不可分割的、辩证的联系。一方面，形成物理概念是掌握物理规律的基础，概念不清就谈不到掌握规律；另一方面，掌握物理规律可以使我们从运动变化中，从物理对象与物理现象的联系中去进一步更深入地理解物理溉念。另外，有些概念本身就是建立在物理规律的基础之上，如电阻就是建立在对同一导体电压与电流之比是一常数这个实验规律之上的。所以，二者是相辅相成、相互促进的。

整个中学物理是以为数不多的基本概念和基本规律为主干而构成的一个完整的体系，是由基本概念、基本规律和基本方法及其相互联系构成了学科的基本结构。其中，基本概念是基石，基本规律是中心，基本方法是纽带。要使学生掌握学科的基本结构，就必须使学生学好基本规律。所谓物理知识的应用，主要是指运用物理概念，特别是运用物理规律解释现象、解决物理问题。在中学物理教学中，学生的智力和能力，也主要是在观察、实验、探索和分析物理现象，理解、掌握和运用物理概念和物理规律的过程中不断发展起来的。所以，我们应当在抓好物理概念教学的基础上，认真抓好物理基本规律。

在中学阶段，学生在学习物理规律中常见的问题和心理障碍主要是：感性认识不足，相关的准备知识不足，日常生活中形成的错误观念的干扰，思维定势带来的负迁移，抽象思维能力不强和不会运用物理规律说明、解释现象，分析解决实际问题等。因此，在物理教学中，创设必要的教学情境以帮助学生对物理规律的理解和掌握是十分必要的。

一、在矛盾中创设规律问题情境

世界万物均处于矛盾运动之中，矛盾是促进事物发展的根本条件。在具体解决问题的过程中，矛盾是相对思维的冲撞，是学生认知的冲突，如果矛盾解决了，也即问题解决了。

【案例一】

对牛顿第一定律的突破

牛顿第一定律是较抽象的物理规律，教师可先通过演示实验提出两个相互矛盾的观点：a、把小车轮朝上放在桌面上，用手推小车使其运动，停止用力时，小车就静止，按照人们的生活经验提出“力是使物体运动的原因”。b、把小车翻过来，轮子朝下，向前一推，手离开了小车，小车还能继续向前运动，又得出：“物体的运动不需要力来维持”，“力不是使物体运动的原因”。

【情境开发】

1.上述情境中所得的结论哪一个符合牛顿第一定律或者都不符合?

2.你能对上述情境中运动的小车进行受力分析吗?

3.你若认为上述情境中所得的结论不正确，你认为错误的原因是什么?

【情境反思】

引起学生认知的矛盾冲突，创设了问题情境，唤起学生强烈的求知欲望，以高度集中的注意力去探究上面提出的问题。这样的问题情境能较好地突破学生对物理规律的理解和深化，培养善于质疑物理规律，质疑权威，形成良好的科学素养。

二、在习题中创设经典物理规律问题情境

【案例二】

伽利略的理想实验

如右图所示，伽利略理想实验将可靠的实验事实和严谨的逻辑思维结合起来，更深刻地揭示了自然规律。伽利略的“斜面实验”程序如下：

①减小第二个料面的倾角，小球在这料面上仍然要达到原来的高度。

②两个对接的抖面，让静止的小球沿一个料面滚下，小球将滚上另一个抖面。

③如果没有摩擦，小球将上升到释放的高度。

④继续减小第二个抖面的倾角，最后使它成水平面，小球沿水平面做持续匀速运动。

【情境开发】

请按程序先后次序排列，并指出它究竟属于可靠的事实，还是通过思维过程得到的结论。下列选项正确的是（）

A.事实推论③事实推论④

B.事实推论③推论①推论④

C.事实推论①推论③推论④

D.事实推论①事实③推论④

【情境所感】

面对这一问题，我们在教学中注意到许多学生不加思索地选择了错误选项A。深入了解后方知道学生在学习新课时大多只注意伽利略理想实验的结论，这也是长期以来物理规律教学的极大缺失，并没有在意其思想和过程。所以，学生不知道理想实验是不是实实在在的实验，更不知道这个理想实验是在“理想化”和“极限”的科学思想指导下的一种基本实验事实的推理过程和思维活动。如果把这个失败的学习情境放在牛顿第一定律教学过程去让学生讨论，就可以加深学生对理想实验这种思维活动的理解，并从中学到“理想化”和“极限”推理等的科学方法。当然，亡羊补牢，为期不晚。

三、在“理想”与“现实”的矛盾中创设经典物理规律问题情境

经典物理规律的得出往往是建立在“理想化”和“极限”推理的科学思想指导下的，但在现实世界中，即使是再好的实验器材也无法完美验证。但如果教师能恰当好处地利用这个“理想”与“现实”的矛盾而创设问题情境。那么，规律也许会得到活化理解，会得到升华。

【案例三】

由“机械能相互转化守恒定律”到“能量守恒定律”

在新授“能量守恒定律”时，教师首先创设了这样的情境：我们已学过动能和势能可相互转化，如果不考虑摩擦力的因素，动能和势能在相互转化过程中，机械能总量保持不变。这是理想情况，但在现实中却并非如此。于是教师做了单摆实验，观察到单摆上升高度逐渐降低，说明动能、势能相互转化过程中机械能并不守恒。这不是违背了机械能守恒定律吗?

【情境开发】

1.摆球为什么上升的高度逐渐降低?

2.这里存在着哪些能量转化呢?转化掉的机械能变成了什么形式的能了?

3.把转化掉的机械能加上现存的机械能还等于原来的机械能总量吗?

【情境延伸】

在上述问题情境的基础上，学生分组讨论，展开辨证。接着教师也就很自然地新授了“能量守恒定律”。这样既起到了知识的过渡与延伸，又起到了对原有知识的深化、活化理解和对新知识的模型建构。既起到了很好的教学效果，又培养了学生的思维方法和科学素养。

注：“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”

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