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中學以下的素養教育與經驗談:國二下自然科,力與壓力(2)

更新於 發佈於 閱讀時間約 7 分鐘
每篇都要再次說明,所有的教學方法與手段,完全要看:
  1. 個人因素
  2. 社經背景
  3. 對應教材與年齡
沒有百分百適用,也不會有一招行天下的密技,最大差異在於針對個人或是多人數上課。而且不管多好的教材,只要學生本身完全沒有學習的意願,都是沒有用的,這時候就得要換其他方式,不能只看教材與方式。
國二下自然最後,也是國中最大的關卡,沒有之一。就是第六章:力。因為,這關通過的人,大部分國三的牛頓運動學也就還好。過不了的人,筆者沒見過國三的運動學能活得下去。物理到這邊開始有累積的效應出現,力學入門沒弄好,直接讓國三接上的運動學倒掉,功與能就甭談。

壓力

呃,很妙的章節,因為中學講授的部分真的不多,謹記公式就是:
要記的很清楚,大部分的變化題都從這衍生出去,千萬不能死背,一定要用數學的變化去讓學生理解這件事。

死背不會讓學生聽懂

例如:接觸面越小,壓力越大。
這要用「接觸面越小,代表受力面積越小,分母越小其值越大,壓力越大」這個概念去切入,絕對不可以要人死背。
練習的方式,一樣建議學習單,出這類題目:

範例:一個邊長為10cm的立方體,質量1kg,放在桌上,請問對桌面的壓力多大?(g=10m/s^2)
答:立方體每一邊面積均為10cm x 10cm = 100cm^2,

基本上就是簡單的施力除以接觸面積,反覆多練習幾次,然後再把題目改成這樣:

範例:一個邊長為1cm、2cm、3cm的立方體,放在桌上,請問三個面對桌面的壓力比為多少?(g=10m/s^2)
答案:因為質量都一樣,就假設為M,三個接觸面的面積由小而大為 1╳2=2,1╳3=3,2╳3=6
壓力比為 M/2:M/3:M/6=3M/6:2M/6:M/6=3:2:1

請不要直接去講跟接觸面積成反比,立刻聽得懂的基本上也不會有問題,有問題的會不知道你在講什麼。
壓力上完後,進入液體壓力,其實應該要教證明,不然真的有學生無法理解,為何液體壓力只看深度。不過,資優班或是個別找老師問,再去教就可以,筆者自己有慘痛的經驗,花了很多時間,全班會的人沒幾隻貓。會的都是去科學班那種,本就不需要你講太久。

沒有萬用教法,觀察學生反應去應對

總之,就先記得跟深度有關,108課綱後連密度都不大講,但還是把公式列出:
液體壓力(P)=深度(h)╳液體密度(p)
單純只有液壓不會有障礙,頂多是對「深度」的理解,比較好懂的方式,應該是讓學生知道,深度是看對外開口處,不是液面。有些複雜點的題目,會拿形狀彎曲,內部封閉有氣體的容器來騙學生,只要知道「液體沒在流動,合力就是零」的概念,就會知道其壓力在水位同高處是相等的。
接下去的帕斯卡原理,理論上是不大會講,不過現在還是提一下,這蠻有趣的,在生活科技課程的液壓手臂有出現這公式。
U型管的題目都要用這概念去解,不過近十幾年,U型管的題目已經簡化到粗細相同,不同的幾乎都淘汰掉,故可說僅用液壓深度公式就可以解決。比較難懂的是這種U型管。
上圖是經典的範例,問哪兩點的液壓相同?答案是c、g兩點。
很多同學掛在這邊,無法理解為何如此。一般老師的解釋,會從液壓跟密度的關係切入,帶公式算平衡給同學看。嗯,筆者的經驗是,中段以後的學生有聽沒懂,建議直接說:
「想像左右兩邊都有很多在用力下壓,油的那一邊力氣小,所以需要比較多人去壓,才能跟左邊的水一樣。」
也就是先把密度小的液體重量也少一點,所以下壓的力量較小的概念說明白,給予雖然不大對,但可以具象化的方式讓學生懂。懂了之後再帶數字算一次,個人經驗是可以讓懂的人變多一些。
由於108課綱把複雜的東西都拿掉了,大氣壓力在這邊也簡化許多,要注意的點在托里切利實驗,真空狀態下的水銀面相對高度為76cm,稱這高度為一大氣壓,這不背不會知道。
題型講的少,主要理由是變化太多,所以若把相對有關的都拿出來解,這不如買參考書看詳解。筆者認為,這邊的教學功力高低,要看怎麼觀察學生的反應去隨機應變,力的單元中,很難用一套萬用教法教到底。
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坦白說,這是國二下學期化學部分,最不需要教的地方(燦笑)。沒在開玩笑,基本上全部都是背的都是背的都是背的。會出錯,百分之九十九都是沒背,極端點說硬背都可以拿高分,所以這邊跟你哭說很難都不會的同學,不用再聽他囉嗦,去背書就是。不過,話雖如此,還是有一些要注意的地方。
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這章是看起來簡單,但難題很難的典型,更應該說困難在於動態的變化,反應平衡皆為一種動態式的改變,所以對一般學生來講,前幾章的化學反應,就以題目來說都是靜態的展現「開始-結果」,會有點困惑。困惑,但以題目來說,中學的並不難搞定,筆者這邊著重在一些概念解釋上。
化學的章節都有一些陷阱,說陷阱也不對,就是一開始很簡單但卻很重要,沒打好底子,後面就很痛苦的部分。但也因為簡單,師長有時候會上太快,學生也沒多練習。第三章一開始,講解電解質概念就是例子。
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