一、教學(xué)設(shè)計(jì)思想
“探究恒力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系”是《新課標(biāo)高中物理教科書必修②》(山東版)(以下簡(jiǎn)稱新教材)中機(jī)械能的第一節(jié)內(nèi)容,與舊教材相比,新教材的變動(dòng)大膽又合理。我們?cè)诮虒W(xué)過程中會(huì)發(fā)現(xiàn),雖然教師強(qiáng)調(diào)用動(dòng)能定理解決問題是如何方便,但學(xué)生總喜歡用牛頓運(yùn)動(dòng)定律來解決,為什么呢?主要原因是學(xué)生在學(xué)習(xí)牛頓運(yùn)動(dòng)定律時(shí),經(jīng)歷了由生活經(jīng)驗(yàn)到理論推導(dǎo)、由定性分析到定量計(jì)算、由理想實(shí)驗(yàn)到動(dòng)手實(shí)驗(yàn)等一系列親身體驗(yàn),牛頓運(yùn)動(dòng)定律在學(xué)生腦海中根深蒂固、清晰透徹。如果學(xué)生在學(xué)習(xí)動(dòng)能定理過程中,沒有經(jīng)歷類似過程,那么動(dòng)能定理顯然無法動(dòng)搖牛頓運(yùn)動(dòng)定律在學(xué)生心中的地位。新教材在第一節(jié),直接就由理論探究得出動(dòng)能定理,并鼓勵(lì)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證;讓動(dòng)能定理貫穿在整章的學(xué)習(xí)過程中,使學(xué)生更理解深入研究“功”這個(gè)物理量的重要意義。
通過牛頓運(yùn)動(dòng)定律的學(xué)習(xí),學(xué)生已經(jīng)理解力是物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化的原因,我把新課標(biāo)題改為“探究物體動(dòng)能變化的原因”,一方面可以暗示學(xué)生前面的學(xué)習(xí)已經(jīng)告一段落,現(xiàn)在我們要從另一個(gè)角度來探尋物體運(yùn)動(dòng)過程中所蘊(yùn)涵的其他規(guī)律了;另一方面也告訴學(xué)生功和動(dòng)能的變化之間是因果關(guān)系,這和前面學(xué)的力與速度變化率的關(guān)系是類似的,而研究自然界中各物理量之間的關(guān)系是物理學(xué)的主要內(nèi)容。
在學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容之前,學(xué)生對(duì)功能關(guān)系沒有非常清晰的認(rèn)識(shí),如果要讓學(xué)生自己分析得出兩者的關(guān)系,難度相當(dāng)大;況且學(xué)生對(duì)動(dòng)能這個(gè)物理量只有定性知識(shí),只知道它和質(zhì)量、速度有關(guān)。所以這里應(yīng)有方向地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行理論探究,以降低難度。在理論推導(dǎo)基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證是本節(jié)的重點(diǎn),是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的好時(shí)機(jī),也是鞏固動(dòng)能定理的重要環(huán)節(jié),教材提出了很多指導(dǎo)性建議,由于條件有限,這些建議學(xué)生只能通過閱讀了解或者看教師演示,無法親身經(jīng)歷,難免有些遺憾。為了彌補(bǔ)這個(gè)遺憾,本節(jié)課設(shè)計(jì)讓學(xué)生用自由落體運(yùn)動(dòng)來驗(yàn)證重力做功等于動(dòng)能的增量。
二、教學(xué)程序
1. 引入
(1)引言:通過前面的學(xué)習(xí),在伽利略、牛頓等科學(xué)偉人的指導(dǎo)下我們知道了力是物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化的原因。從今天開始我們將從另一個(gè)角度來探尋物體運(yùn)動(dòng)過程中所蘊(yùn)涵的其他規(guī)律,即探究物體動(dòng)能變化的原因。
(2)運(yùn)動(dòng)的物體具有動(dòng)能,決定動(dòng)能大小的因素有哪些?
(3)如果一個(gè)籃球的質(zhì)量是1 kg,速度是1 m/s,它的動(dòng)能是多少?
(4)以籃球?yàn)檠芯繉?duì)象,一步步引導(dǎo)學(xué)生得出物體動(dòng)能變化時(shí)要受力,同時(shí)還發(fā)生了一段位移。雖然我們還不知道物體的動(dòng)能具體為多少,但是我們知道如何讓一個(gè)物體的動(dòng)能發(fā)生變化。我這里有一個(gè)籃球,誰能讓它的動(dòng)能發(fā)生變化?
設(shè)計(jì)意圖:
設(shè)置謎團(tuán),激發(fā)學(xué)生的探究欲;以舊帶新,體會(huì)知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系;把籃球帶入課堂,既增加了親切感,又增強(qiáng)了感性認(rèn)識(shí)。從多個(gè)角度吸引學(xué)生的注意力,使學(xué)生感受到未知的知識(shí)和已知的知識(shí)一樣有趣。
2. 用學(xué)過的知識(shí)理論探究力、位移、動(dòng)能的變化之間的關(guān)系
以汽車在恒定牽引力作用下作加速運(yùn)動(dòng)為例,研究它們之間的關(guān)系。
已知汽車牽引力為F,質(zhì)量為m,地面阻力可以忽略不計(jì),初速度為v1,末速度為v2。
給出一定的時(shí)間讓學(xué)生自己研究,如果學(xué)生有困難則要給予提示:哪一個(gè)物理量可以把力和運(yùn)動(dòng)聯(lián)系起來?讓學(xué)生領(lǐng)會(huì)到加速度是聯(lián)系力和運(yùn)動(dòng)的橋梁。
學(xué)生匯報(bào)它的思路,教師書寫。
利用牛頓第二定律可得:F=ma
利用運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)可得:v22-v12=2as
學(xué)生的最后結(jié)果可能不是動(dòng)能定理的表達(dá)式,教師要保留他的結(jié)果。
例如,。
設(shè)計(jì)意圖:
降低理論探究的廣度和深度,讓學(xué)生體會(huì)到新知識(shí)和舊知識(shí)之間的紐帶關(guān)系。
3. 學(xué)生討論設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案
教師讓學(xué)生四人一組討論,討論后派一名代表準(zhǔn)備發(fā)言。如果學(xué)生有困難則要給予提示,如設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案要測(cè)哪些物理量以及如何測(cè)量。
4. 交流實(shí)驗(yàn)方案
不管學(xué)生講得怎么樣,教師應(yīng)以鼓勵(lì)為主,不要過多否定學(xué)生方案的缺陷,以免打擊學(xué)生的積極性,盡可能交流不同的方案。
若有學(xué)生想出用曾經(jīng)做過的實(shí)驗(yàn),利用打上點(diǎn)的紙帶,研究物體作勻加速運(yùn)動(dòng)的過程中瞬時(shí)速度的求法;那么順?biāo)浦墼诤诎迳袭嫵黾垘,?fù)習(xí)某段時(shí)間的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度,寫出求瞬時(shí)速度的表達(dá)式。
若沒有學(xué)生想出,則提示回憶,曾經(jīng)做過什么實(shí)驗(yàn)可以測(cè)定速度。總之,一定要引導(dǎo)學(xué)生利用紙帶上的點(diǎn)求瞬時(shí)速度的方法,為后面的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)做準(zhǔn)備。
設(shè)計(jì)意圖: 培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)意識(shí),激勵(lì)合作精神,鍛煉語言表達(dá)能力,以及聆聽他人意見的謙虛態(tài)度。
5. 動(dòng)手做實(shí)驗(yàn):利用自由落體運(yùn)動(dòng)來探究重力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系
過渡:“同學(xué)們能想出這么多方案來,老師感到非常驕傲。請(qǐng)同學(xué)們課后把自己的設(shè)計(jì)方案記錄下來,這可是你們智慧的結(jié)晶。不過,今天老師想和你們一起來做實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。根據(jù)桌上的儀器你能猜出是用什么運(yùn)動(dòng)來驗(yàn)證嗎?”學(xué)生若猜不出來,教師拿重錘做一個(gè)下落動(dòng)作。
今天我們就通過自由落體運(yùn)動(dòng)來探究重力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系。
教師問:“這個(gè)實(shí)驗(yàn)中是否需要測(cè)量重錘的質(zhì)量?”學(xué)生經(jīng)過思考得出:不需要。
教師介紹實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)步驟,以及實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)后,學(xué)生開始做實(shí)驗(yàn)。
教師在學(xué)生做實(shí)驗(yàn)過程中巡視,解決學(xué)生遇到的問題。做實(shí)驗(yàn)較快的學(xué)生可以當(dāng)場(chǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,做實(shí)驗(yàn)慢的學(xué)生可以課后處理。
最后讓做實(shí)驗(yàn)較快的學(xué)生匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,檢驗(yàn)理論和實(shí)踐是否統(tǒng)一。
設(shè)計(jì)意圖:
其他實(shí)驗(yàn)方案有的只能是教師做,有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理比較麻煩,重力是一個(gè)恒力,又不需要測(cè)量質(zhì)量,還可以復(fù)習(xí)鞏固以前的知識(shí)。亞里士多德說過:“告訴我的我會(huì)忘記,給我看的我會(huì)記得,讓我經(jīng)歷的我會(huì)理解!币虼耍寣W(xué)生牢固掌握動(dòng)能定理,讓學(xué)生親自經(jīng)歷過程是非常有必要的。
三、教學(xué)反思
本課內(nèi)容在實(shí)際操作過程中,課堂氣氛比較活躍,我體會(huì)是由以下幾點(diǎn)引起的:
1.籃球起到了很好的效果,學(xué)生思維的積極性被調(diào)動(dòng)起來了。整節(jié)課學(xué)生思想集中,思維活躍。新課標(biāo)倡導(dǎo)我們要用身邊的物體做實(shí)驗(yàn)。物理模型是用來代表實(shí)際物體的,代表什么物體呢,如我們經(jīng)常拿著小球、木塊走進(jìn)課堂,無意中拉近了物理與生活的距離。
2.新課標(biāo)倡導(dǎo)科學(xué)探究的學(xué)習(xí)方式,但并不等于每節(jié)課都要進(jìn)行開放式探究活動(dòng)。根據(jù)本課內(nèi)容特點(diǎn),我采用了指導(dǎo)性探究活動(dòng)與挑戰(zhàn)性探究活動(dòng)相結(jié)合的方式,讓學(xué)生的思維有張有弛,并且能顧及到不同層次的學(xué)生,爭(zhēng)取讓所有學(xué)生在不同探究活動(dòng)中能體會(huì)到成就感。
通過本課內(nèi)容的設(shè)計(jì)與實(shí)踐,我深刻體會(huì)到了新課程教學(xué)理念帶給師生的樂趣,只要我們教師時(shí)時(shí)能從學(xué)生的需求出發(fā),為學(xué)生的終身發(fā)展負(fù)責(zé),合理設(shè)計(jì)教學(xué)過程,和學(xué)生一起快樂學(xué)習(xí)、交流,一定能培養(yǎng)出一批富有創(chuàng)新、探究意識(shí),樂于挑戰(zhàn)的人才。
本文來自:逍遙右腦記憶 http://m.yy-art.cn/chuzhong/1204446.html
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