从新课标教学体会概念认识的渐进性220.docVIP

物理概念教学应体现认识的渐进性 ———由重力加速度概念学习所想到的 沈阳市回民中学物理组 马明山（110006） 摘要：本文通过重力加速度概念的学习，谈物理概念教学应体现出认识的渐进性，同时要符合人的认识螺旋式上升规律，从而实现对概念的正确理解和应用。 关键词：重力加速度，重力场强度，惯性质量，引力质量，概念，规律。 高中物理新教材力学的教学，从身边的物体运动入手，建立了一些描述机械运动的概念。通过对匀速直线运动和匀变速直线运动的学习，学生初步认识了机械运动的概念和规律，同时也领悟到了物理学的研究方法，比如模型的方法，比值定义物理量的方法，微元法……，教材在编排上也体现了从感性到理性，从理性到实践的认识规律。现就重力加速度概念教学谈概念认识的渐进性。 一．自由落体运动中的重力加速度 在匀加速直线运动的实例—自由落体运动的学习中，我们由抽成真空的鸡毛铜钱同时下落实验，建立了自由落体运动的物理模型，通过利用打点计时器研究落体运动的实验，求出了当地重力加速度的数值，点明了重力对落体运动的决定作用，进而引出了重力加速度的概念，在此，重力加速度的概念首次在教材中“浮现”出来。并在下一页的教材中列出下表，并且在表格的旁批中提出了带有预见性和引导性的问题，为学生后面的学习做出了铺垫。。 二、重力场概念中的重力加速度（重力场强度） 自然界的物体不是孤立存在的，他们之间有多种多样的相互作用，重力是其中的一种。空中的物体落向地面，是因为地球与物体之间存在着相互吸引的作用。由此，我们可以建立重力场的概念，地球表面上的所有物体属于地球本身的一部分，地球靠重力约束其表面的所有物体，也可以说地球周围存在重力场，地球上的所有物体在重力场中被重力束缚而不脱离地球，并给出了重力（gravity）的计算式:G=mg，可见重力的本质是场力，其中的g就是重力场强度，这和重力 加速度概念在物理本质上是有区别的。教师在此应整合教材，提出场的概念。 在正文下面的标注中及四种基本相互作用中，教材也提及了受地球自转的微小影响，物体所受的重力与地球对它的引力稍有不同，同一物体在地球上不同纬度的地方所受的重力也稍有不同，相互吸引的作用存在于一切物体间，直到宇宙的深处，只是相互作用的强度随距离增大而减弱，我们称它为万有引力（gravitation）.正是万有引力把行星和恒星聚在一起，组成太阳系、银河系和其他星系。地面物体所受的重力只是引力在地球表面附近的一种表现。 三．只在重力作用下运动物体的重力加速度 只在重力作用下的物体，由牛顿第二定律：F=mg=ma,得出a=g! 在这里要明确，重力公式中的质量为引力质量，而牛顿第二定律公式中的质量却是惯性质量，可见只受重力的物体,引力质量和惯性质量集于物体一身。而此时的g对运动物体而言是重力加速度，对地球的重力场而言却是重力场强度。应注意区分二者的意义。从动力学角度看，学过了牛顿运动定律之后，就可以从更高的视角审视地球表面物体只在重力作用下运动。而且把自由落体加速度和重力场强度两个概念统一起来，进一步揭示了重力加速度的深层含义。 只在重力作用下运动物体包括前面的自由落体运动，各种抛体运动以及圆周运动，这些运动中的重力加速度完全一致，在抛体运动的教学中，我认为应该更强化重力加速度在改变运动状态上的动力学意义，突出学生对力和运动的关系的理解，深化学生对牛顿运动定律的认识。 在圆周运动的学习中，重力可以充当向心力，产生向心加速度，而此时的向心加速度就是重力加速度！教材在安排了汽车过拱桥的实例后，安排了下面的问题： 上述的教材安排，自然合理，独具匠心。这样处理，把地面上物体的运动与天体的运动合理整合，教师在这里应点出重力加速度的重要作用，体现知识联系，为学习万有引力定律以及天体运动的规律做好铺垫。 四、万有引力和天体运动中的重力加速度（即重力场强度） 由上述（二、三）的讨论中，学生已经知道了重力是万有引力的一个分力；在万有引力这一章中，教材明确指出，在忽略地球自转的影响，地面上的物体所受的重力等于地球对物体施加的万有引力，即 mg=GMm/r2, 式中的r=R+h,R为地球半径，h为地球表面空间某位置距离地面高度，M为地球质量。由此得出： g=GM/(R+h)2, 这便是重力加速度（重力场强度）的决定式，也就是说，重力加速度的大小与地球质量M成正比，与空间某位置到地心的距离的二次方成反比。地球自转对卫星运行的影响完全可以不必考虑，卫星围绕地球做匀速圆周运动的规律，就是重力（或者万有引力）提供向心力：即Fn=mg=GMm/r2=mv2/r=mω2r=m（2π/T）2r= man， 下面由此规律导出了地球的三个典型卫星的重要参数如下表： 卫星种类 项目 近地卫星 同步卫星 月球 轨道半径r(