探究合外力做功和物體動(dòng)能變化的關(guān)系

1、探究合外力做功和物體動(dòng)能變化的關(guān)系教學(xué)案例北京師范大學(xué)南山附屬學(xué)校 王艷麗二00六年十月探究合外力做功和物體動(dòng)能變化的關(guān)系教學(xué)案例北師大南山附中 王艷麗設(shè)計(jì)思想：學(xué)生的發(fā)展具有階段性，高一年級學(xué)生的認(rèn)知能力正處于由具體形象思維向抽象邏輯思維過渡階段，在這一時(shí)期教師應(yīng)盡量多地將書本知識與實(shí)際生活密切聯(lián)系起來，爭取以教學(xué)知識為載體幫助學(xué)生穩(wěn)步實(shí)現(xiàn)這一過渡。本節(jié)課開篇播放了四段學(xué)生熟悉的生活錄像，目的是使學(xué)生通過觀察了解合外力對物體做功與物體動(dòng)能變化之間的定性關(guān)系。同時(shí)可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，實(shí)現(xiàn)將物理生活化、將生活物理化的另一教學(xué)目標(biāo)。這也順應(yīng)了新課標(biāo)關(guān)于增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新意識和實(shí)踐能力，發(fā)展學(xué)生探索自

2、然、理解自然的興趣與熱情的要求。兒童的發(fā)展自始至終都是一種兒童主體的自我調(diào)節(jié)活動(dòng)。外界的環(huán)境刺激，只有被主體選擇，成為主體的反應(yīng)對象時(shí)才會對主體的發(fā)展產(chǎn)生影響，所以在本節(jié)課所有的教學(xué)環(huán)節(jié)中都貫穿著以學(xué)生為主體的教學(xué)思想。考慮到高一學(xué)生的思維活躍但動(dòng)手能力尚需鍛煉的特點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)探究環(huán)節(jié)我設(shè)計(jì)成先讓學(xué)生發(fā)散思維大膽設(shè)計(jì)然后根據(jù)身邊條件選擇易于操作、誤差較小的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。使得學(xué)生自始至終都能夠積極參與，并且在活動(dòng)的過程中體驗(yàn)到成功的快樂！在做完實(shí)驗(yàn)之后我又設(shè)計(jì)了一個(gè)利用已有知識對動(dòng)能定理進(jìn)行推導(dǎo)的環(huán)節(jié)，一方面培養(yǎng)了學(xué)生的抽象邏輯思維，另一方面也實(shí)現(xiàn)了對力學(xué)知識體系再認(rèn)識的一次理論升華，同時(shí)對學(xué)

3、生解決問題的方法也有一定的指導(dǎo)意義。課標(biāo)要求、教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)對象的大體分析：新課標(biāo)要求“通過實(shí)驗(yàn)，探究恒力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系，理解動(dòng)能和動(dòng)能定理。用動(dòng)能定理理解生活和生產(chǎn)中的現(xiàn)象?！本唧w操作為“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器或光電計(jì)時(shí)器探究恒力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系。”和“從牛頓第二定律導(dǎo)出動(dòng)能定理。”探究合外力做功和物體動(dòng)能變化的關(guān)系屬于廣東版高中物理（必修2）第四章第三節(jié)內(nèi)容。教材要求在本節(jié)中 (1) 要突出實(shí)驗(yàn)探究，使學(xué)生經(jīng)歷和體驗(yàn)科學(xué)探究的方法；（2）重視學(xué)生的自主學(xué)習(xí)；（3）重視對學(xué)生的理性思維的訓(xùn)練。根據(jù)課標(biāo)要求本節(jié)教材創(chuàng)造性地采用了實(shí)驗(yàn)探究的方法定量地研究外力對物體做功與物體動(dòng)能的變化關(guān)系

4、，然后從理論上進(jìn)行推導(dǎo)，最后歸納得出結(jié)論。高一年級學(xué)生在剛開始學(xué)習(xí)高中物理時(shí)由于抽象思維剛剛起步所以容易產(chǎn)生畏難情緒，采取由淺入深、由定性到定量的教學(xué)策略可以幫助學(xué)生克服畏難情緒。而且采用多樣化教學(xué)模式可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的合作精神、探究意識。適度的理性思維訓(xùn)練也會使學(xué)生體會科學(xué)探究、科學(xué)研究的方法。教學(xué)目標(biāo)：1、知識與技能（1） 知道外力對物體做功可以改變物體的動(dòng)能。（2） 理解動(dòng)能定理，知道動(dòng)能定理的使用條件，會用動(dòng)能定理進(jìn)行計(jì)算。（3） 能設(shè)計(jì)并會利用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究物理規(guī)律。（4） 能用學(xué)過的知識進(jìn)行理論推導(dǎo)。（5） 會用動(dòng)能定理解決力學(xué)問題，知道規(guī)范解題的一般步驟。2、

5、過程與方法（1） 經(jīng)歷探究的主要環(huán)節(jié)，通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、記錄和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過分析、比較、歸納得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，通過理論分析、推導(dǎo)與論證，得到外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系，體會科學(xué)探究的方法。（2） 通過理論分析與論證的過程，使學(xué)生受到理性思維的訓(xùn)練。（3） 通過理論應(yīng)用使學(xué)生靈活遷移所學(xué)知識解決實(shí)際問題。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀（1） 通過實(shí)驗(yàn)與探究，培養(yǎng)學(xué)生的探究意識和動(dòng)手實(shí)踐能力。（2） 經(jīng)歷討論與交流，培養(yǎng)學(xué)生的語言表述能力和團(tuán)結(jié)合作的學(xué)習(xí)精神。（3） 通過理論應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生對知識的遷移和應(yīng)用能力。教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)及資源準(zhǔn)備：實(shí)驗(yàn)探究恒力做功與動(dòng)能變化之間的關(guān)系及動(dòng)能定理是本節(jié)課的重

6、點(diǎn)。利用牛頓第二定律推導(dǎo)動(dòng)能定理是本節(jié)課的難點(diǎn)。教學(xué)資源有：多媒體方面有四段錄像片段、PowerPoint課件，分組用實(shí)驗(yàn)器材有電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、重錘、紙帶、刻度尺等。教學(xué)過程：課題引入：教師：觀看錄像，定性說出合外力對物體做功，物體動(dòng)能發(fā)生怎樣的變化？ （播放四段錄像指導(dǎo)學(xué)生關(guān)注觀察對象，分析合外力對物體做功會引起物體動(dòng)能發(fā)生怎樣的變化？）教師給出幻燈片：合外力對物體做正功，物體動(dòng)能（ ）。合外力對物體做負(fù)功，物體動(dòng)能 （ ）。學(xué)生：合外力對物體做正功，物體動(dòng)能增加，合外力對物體做負(fù)功，物體動(dòng)能減少。教師：那么，合外力對物體所做的功與物體在這一過程中動(dòng)能的變化定量關(guān)系是怎樣的呢？一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

7、：教師：請大家大膽猜想，說出你的想法。學(xué)生：相等；成正比；.教師：（打出幻燈片，給出兩種觀點(diǎn)的公式表達(dá)，以方便學(xué)生進(jìn)行下一步的探究活動(dòng)）。請大家設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)過程來進(jìn)行探究。學(xué)生活動(dòng)：（幾人一小組進(jìn)行討論交流初步拿出小組方案。）教師：請說出你的研究方案中的（1）、研究對象；（2）、研究的運(yùn)動(dòng)過程；（3）、你的研究中需要測量哪些數(shù)據(jù)？（4）、需要哪些測量工具？師生交流、生生交流。（學(xué)生經(jīng)過第一步的錄像觀察，能夠比較容易的在生活中找到研究對象。只是在如何測量上會感到有些困難，這時(shí)可適度引導(dǎo)提醒他們在實(shí)驗(yàn)時(shí)可抓主要矛盾設(shè)計(jì)簡單容易操作的方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。）教師：按桌面上提供的器材，小組討論后1、設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)

8、驗(yàn)過程來進(jìn)行探究。2、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)記錄表格。3、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟。二、實(shí)驗(yàn)操作：教師給出參考表格、教師進(jìn)行指導(dǎo)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。教師：根據(jù)你的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)試分析在重錘下落的過程中，重力對重錘所做功與重錘動(dòng)能變化之間有什么關(guān)系？學(xué)生：基本相等，重力做功值比動(dòng)能增量略大。教師：那我們可以得出一個(gè)怎樣的結(jié)論？略大的原因是什么？學(xué)生：重力對重錘所做功基本等于重錘動(dòng)能變化，略大的原因是在這一過程中有摩擦力在對重錘做功。教師：如果將摩擦力的影響考慮進(jìn)去，應(yīng)如何描述實(shí)驗(yàn)結(jié)論？學(xué)生：合外力對物體做功與物體動(dòng)能變化值相等。教師：由于我們并沒有測量摩擦力，所以這個(gè)結(jié)論含有猜想的成分。你能否用前面學(xué)過的理論去證明這

9、個(gè)結(jié)論。學(xué)生活動(dòng)（可找兩至三名學(xué)生在黑板前板演。教師對程度略低的學(xué)生可給與一定的提示，如幫助他們確定一個(gè)易于研究的物理模型等。）教師根據(jù)學(xué)生所作的情況進(jìn)行總結(jié)，讓學(xué)生在交流中體會學(xué)習(xí)物理的方法與技巧。教師：我們應(yīng)用牛頓第二定律導(dǎo)出的這個(gè)公式是從功和能量的角度來研究力學(xué)問題的，它的名字叫動(dòng)能定理，是這一章的重點(diǎn)。同學(xué)們在以后的學(xué)習(xí)中會逐步體會到它的重要性及優(yōu)越性。三、理論應(yīng)用例題：質(zhì)量為m的重球在距地面高為H處自由下落，打入沙坑的深度h。求沙子對重球的平均阻力f。四、小結(jié)教師：1、針對同一物理現(xiàn)象，可以從不同角度分析尋找相關(guān)的物理規(guī)律。2、動(dòng)能定理內(nèi)容： 3、文字表述：合外力對物體所做的功等于物

10、體動(dòng)能的變化。4、你還有哪些收獲？學(xué)生發(fā)言表達(dá)自己的體會。五、布置作業(yè)1、利用理論或?qū)嵺`驗(yàn)證動(dòng)能定理不僅適用于恒力做功和直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)也適用變力做功和曲線運(yùn)動(dòng)。2、教科書 74頁1、3、6。教學(xué)反思：本節(jié)課我要完成的一個(gè)重要任務(wù)是讓學(xué)生認(rèn)識動(dòng)能定理。在整體的設(shè)計(jì)中我貫穿著一個(gè)由感性到理性、由定性分析到定量研究再到理論分析的一個(gè)教學(xué)思想。在這個(gè)教學(xué)思想的引導(dǎo)下，教學(xué)設(shè)計(jì)按照學(xué)生的實(shí)際情況結(jié)合教學(xué)任務(wù)設(shè)置難度、梯度，使學(xué)生敢于向上爬、樂于向上爬！開篇的四段生活情景錄像使學(xué)生耳目一新，原來物理離生活這么近！提出問題后由于是定性結(jié)論所以幾乎所有學(xué)生都能較順利地完成，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生能夠講物理與生活緊密聯(lián)系的學(xué)習(xí)目的，為接下來的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提供了很好的素材。學(xué)生發(fā)散式實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)收到的效果很好，學(xué)生們想的面很寬，大家共同討論各個(gè)方案的可行性，很大程度地培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維和發(fā)散思維。為了突出主要矛盾，也為了讓學(xué)生體驗(yàn)成功的快樂，探究實(shí)驗(yàn)按照教材的要求選擇了簡便易操作的重錘下落問題進(jìn)行研究。在數(shù)據(jù)分析時(shí)教師注重引導(dǎo)重力做功與物體動(dòng)能變化量不等的原因，這樣不僅培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度同時(shí)也使學(xué)生對動(dòng)能定理有了深刻的理解。在理論分析論證環(huán)節(jié)我感到學(xué)生還不習(xí)慣利用已有信息去推理新信息。也就是思維還有些僵化，不能夠多角度分析問題，以為有了牛頓第二定律已經(jīng)