利用创新教具突破重力方向知识难点.pdf

SHIYAN JIAOXUE YU YIQI2023年第7期自制教具利用创新教具突破重力方向知识难点沈天侠（慈溪市范市初级中学，浙江宁波 315312）摘要：华师大版科学八年级上册“重力”一节的教学难点是，学生难以理解重力方向竖直向下这一概念，常常将竖直向下和垂直向下相混淆。为破解这一教学难点，利用常用器材自制教具重力方向演示仪并用于教学。该演示仪能够直接呈现重力方向与水平面的垂直关系，便于引出竖直向下这一新概念。同时，能呈现竖直和垂直两种现象，非常便于学生进行比较，完美地突破重力方向的知识难点，轻松解决教学问题。关键词：重力方向；竖直向下；垂直向下；难点；教具DOI：10.19935/ki.1004-2326.2023.07.027重力是最常见也是最重要的力之一，重力的方向总是竖直向下的。笔者在教学中发现，学生在学习重力时往往不能正确理解竖直向下的含义，不少学生将竖直与垂直相混淆。学生在接触“竖直方向”之前，已在几何学习中学过垂直这一概念，当科学教学中出现竖直时，往往误以为就是垂直，造成了正确理解竖直向下的困难1。针对重力方向这一知识难点，笔者结合自己的教学经验，利用常用器材制作相关教具。1学生常见错误及原因分析（1）笔者执教华师大版科学八年级上册“重力”一节的知识已有5年，从学生做的有关重力方向的练习题中发现，他们经常将重力的方向判断错误，即与垂直向下混淆。（2）笔者在上完课后给学生布置相关选择题（图 1），检测学生对重力方向知识的理解程度，发现在全班34名学生中，有10人选择A，2人选择B，6人选择C，16人选择D，做题效果不佳。图中所画重物P的重力方向正确的是（）。AGPDCBPPPGGG图1有关重力方向的例题（3）正确选择竖直向下的学生只占47.1%，错误选择垂直向下的学生占29.4%。在中考复习时，即使学生已经对重力的知识非常熟悉，仍然有接近10.0%的学生选择垂直向下的答案。（4）在分析其中的原因后笔者发现学生对于竖直向下的概念还是只停留在文字的层面，哪怕很多学生知道重力的方向是竖直向下，但只要一画图，还是会画成垂直向下。其本质是学生对竖直向下和垂直向下的概念存在认知不具体、不形象的问题。2制作说明（1）实验创新原理：重力方向竖直向下，与水平面垂直。（2）突破教学难点：正确理解竖直向下的意义，并区别其与垂直向下的关系。3制作方法及说明（1）制作旋转平台。旋转平台由基座、旋转轴和平台构成，并安装有阻滑条。安装有阻滑条的旋转平台如图2所示。旋转平台阻滑条旋转轴基座图2安装有阻滑条的旋转平台（2）制作固定支架。取1根扁平铁条，将其一端弯 722023 年第7期自制教具成L形；在铁条上下两端各钻1个洞用来拧螺丝（固定用），起到类似铁架台的作用。（3）制作背景水槽。用亚克力广告板制成1个薄层水槽，先对其进行密封处理（涂玻璃胶），再在水槽中央正上方钻1个洞。给背景水槽中添加红墨水，这使得水平面看起来更加明显。（4）选择重垂悬挂杆。选择1根铁杆，且铁杆的一端要有螺纹，以便能拧入2个螺帽进行固定，即以该杆作为重垂悬挂杆。（5）制作重垂线。（6）组装。组装后完整的装置如图3所示。亚克力水槽固定支架重垂线旋转平台可显示重力方向的物体图3完整的装置（7）各部件尺寸：基座长25 cm、宽20 cm，中间的固定翼为等边三角形（边长10 cm），上端磨圆并开槽；平台长25 cm、宽10 cm，中间的刻度盘为等边三角形（边长10 cm），下端磨圆且一侧标上角度；阻滑条长10.0 cm、宽2.5 cm；蓝色底板长20 cm、宽10 cm；固定支架长33 cm，其弯出的长度为3 cm；亚克力背景水槽为边长35 cm 的正方形，一端开口的水槽厚度为 0.7 cm；重垂悬挂杆为长7 cm、直径4 mm的铁杆。4操作要求（1）说明垂直向下和竖直向下的意义。垂直向下：与物体的表面垂直向下。竖直向下：垂直于水平面向下。（2）当物体放在水平面时，根据重垂线的方向可知：重力方向与水平面垂直，也与支持面垂直，此时，重力方向既是竖直向下，也是垂直向下（两者方向相同）。（3）把装置中的物体置于倾斜一定角度的斜面上，此时重垂线方向依旧与水平面垂直（即重力方向仍然竖直向下），但不与斜面垂直（即重力方向不再垂直向下），如图4所示。（4）将装置中的旋转平台倾斜至另一个角度，再次放上物体，得出与步骤（3）一样的结论。（5）归纳得出：用竖直向下（即与水平面垂直向下）描述重力的方向，才是唯一正确的描述方法；用垂直向下描述重力方向，则只有在物体放在水平面上时，才是正确的结论。图4物体置于斜面示意垂直向下与竖直向下5重力方向演示仪的优点（1）重力方向演示仪利用可旋转角度的平台和背景水槽，能够很好地呈现垂直和竖直的联系与区别，让学生在一开始就深刻理解竖直向下的意义，并对重力知识产生浓厚的兴趣，从而挖掘学生的学习潜力、调动学生的学习积极性。（2）利用创新教具突破重力方向知识难点，可以让学生在学习过程中对动手制作教具产生浓厚的兴趣，进而提高其动手能力、创新能力。该装置参加2017年慈溪市初中科学创新实验大赛并取得二等奖的好成绩，同年获得宁波市中小学优秀自制教具二等奖。2021年，该装置还获得浙江省第35届青少年科技创新大赛科技辅导员创新成果二等奖。参考文献1 沙强锋.如何突破“重力方向”这个教学难点 J.中学物理教学参考，1997（10）：24.资讯平台连云港市举办中小学生实验能力大赛本刊讯2023年7月5日至7日，连云港市中小学生实验能力大赛市级比赛分别在师专二附小和赣榆高级中学经济开发区校区举行。来自全市各县区和直属学校的134名学生参加比赛。比赛分小学科学、初中生物学、高中化学和高中物理四个科目，设置笔试、实验操作两个环节。本次大赛由连云港市教育局主办，市教育管理信息中心负责具体赛事组织工作,整个比赛分实验知识竞赛、县区预选赛、市级比赛和省级决赛四个阶段进行。（记者陈朝晖通讯员沈叶辉王志成）73