创设实验情境 突破“似简实难”的问题

高一学生思维方式处于由形象思维向抽象思维过渡时期，由于缺乏生活经验的支撑，难以把握抽象的物理规律.笔者在教学实践中，通过实验创设情境，从学生原有的认知水平切入物理教学，让学生在实验基础上理解物理规律，消除疑惑.现以人教版高中物理必修一《牛顿第三定律》为例，谈基于实验情境的教学设计策略.

1 课前调研，了解学生知识结构

初中物理教材中已经把《牛顿第三定律》作为重点知识介绍，学生对其内容烂熟于心.高中教师如何有新意的设计本节内容的教学，让学生既不感觉是简单的重复，又不会感到晦涩难懂，是备课中要解决的一个问题.笔者设计了图1的互动游戏引入课题，并设计A、B、C三种观点让学生讨论，检查学生对规律的理解程度.

如图1，甲、乙两人站在滑板上“拔河”，甲为老师，乙为一 [LL]体重较轻的学生.绳子一端系在学生腰间，另一端握在老师手中.游戏开始时，老师用力缓慢的拉学生（因为老师和学生的重量都远大于绳子，可以把绳子看作轻绳）.游戏中教师几乎没动，而学生向前运动.学生观察实验现象，并讨论：

A.老师先给学生一个力，学生受到力后，通过绳子给老师一个反作用力，所以应该是学生先被拉动，老师后被拉动.

B.学生没有对老师施力.因为老师向左拉绳子，绳子向左拉学生，学生就被拉动了，学生没有给老师作用力.

C.学生也对老师有拉力，只是比老师的力小一些，所以学生被拉动了.

统计学生的作答情况：六成以上学生认为A、C观点正确；而对于B观点，学生无法解释其错误的原因，这与教师课前预

学生：A弹簧先被拉长，然后B弹簧才被拉长.

统计结果显示，近2/3同学认同上述观点，部分学生无法确定，少数同学认为是同时伸长.

教师：为什么A弹簧会被拉长？

学生：因为B弹簧给A拉力.

教师：你承认了B产生向右的力了，根据什么做出的判断？

学生：因为B弹簧伸长了.

教师：B弹簧为什么会伸长？

学生：因为A弹簧也拉B了.

教师：你也承认了A弹簧有向左的力了.究竟哪一个弹簧先被拉伸？

学生：……

经过上面的问答过程，学生意识到“只有两个弹簧之间同时产生方向相反的作用力”才能解释实验现象.这一讨论过程收到了“以子之矛攻子之盾”的效果，讨论过程，学生情绪高涨，滔滔不绝的阐述自己观点，但在讨论结束时，顿然醒悟，既意识到自己的观点错误，又理解规律的内涵.

这一环节设计中，通过实验创设物理情境，同时针对性的提出问题，坚持物理实验与思维同步进行并使之交互感应， 使实验观察活动真正为思维活动提供丰富的感性材料，也使理性思维为实验研究提供良好的导向作用，从而使课堂活动内容丰[JP2]富、气氛和谐，也更有情趣，并将学生的思维水平推向更高层次.[JP]

2 回避学生长处，拓展思维

高中学生通常会熟记定理或定律的内容，在列举现象应用规律时，只局限于固体之间的相互作用和教材中的“划船”的例子，表明学生没有真正领悟牛顿第三定律的普遍性.教学中故意避开学生所列举的例子，问学生：

师：物体在液体中会受到浮力作用，“浮力”的反作用力是谁？

学生虽然在初中就已经学过“浮力”，但似乎并没有思考过其反作用力的问题.于是我引导学生从施力物体和受力物体角度寻找，最后学生认为“物体受到液体浮力的同时，也会对液态产生压力”.

师：怎么证明这个“压力”存在？它与“浮力”相等吗？怎么证明？

学生茫然了.如果根据牛顿第三定律判断，它们一定是相等的，但是在学生的认知结构中并没有这样例子佐证结论.[TP11GW08.TIF，Y#]我拿出课前准备好的实验器材：电子秤（精确到毫克）、弹簧秤、装水的烧杯、木块，带横杆的铁架台，要求学生根据实验器材分组讨论并设计实验证明木块与水之间的作用力与反作用力相等.

[HJ1.52mm]综合学生分组讨论的结果，得到这样的实验方案：

如图3，把盛水的烧杯放到电子秤上，用铁架台通过弹簧测力计吊起木块，测量并记录木块入水前后测力计和电子秤的示数，电子秤的测得质量改变转换成对应的重力.比较弹簧秤弹力的变化和变化的质量对应的重力是否相等.

教师按照上述实验过程，测得三组实验数据，用Excel处理数据.如表1.

从学生熟悉的“浮力”切入，从“相互作用”的角度思考其反作用力问题，并让学生针对提出的问题设计探究方案和探究过程，以探究者的身份、用发现的眼光学习物理知识，培养主动、独立获取知识的能力，为学生能够创造出更多的新的思维产品积蓄力量.对在原有理解和认识的基础上，向更深层面探讨规律的过程充满浓厚的兴趣.课堂中刻意营造互动的氛围，有效地调控学生的学习行为，探究任务明确，课堂活动安排合理，从而有效地完善了学生的认知过程.

3 用“老”演示实验提“新”问题，激发兴趣

相互作用的一对力作用效果不同，有时无法直观的感知其中一个力的存在.例如很多时候会看到物体受地面的摩擦力作用而改变运动状态，却没有看到地面受物体反作用力的作用效果，学生就会质疑这种情境反作用力的存在.为了消除学生的疑惑，设计了如下实验：

如图4：将几个相同的圆柱体平行放到桌面上，上面放一块塑料泡沫板，塑料板上放一辆遥控玩具车.启动小车，让小车沿垂直于圆柱体方向运动，看到车向前运动，塑料板向后运动.

学生在惊叫中看到“地面”受摩擦力而向车的反方向运动运动的效果.

师：地球有大量的物体运动，它们都会对地面产生摩擦力.为什么这些摩擦力没有对地球自转规律产生影响？

学生还沉浸在刚才的兴奋中，面对新的问题突然沉默下来，陷入了思考……

用“汽车运动”的模型展示“地面”的运动情况，因为研究视角的转变，让学生感到新奇.以学生原有的认知水平为基础，新、旧经验相互作用，使原有的经验发生改变，使认知丰满.