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《探究恒力做功与物体动能变化的关系》教学设计
作者:王银柱 来源:XSK 点击:69799次 评论:0
     

说课PPT 点击下载

以下是教学设计、说课讨论和相应教材部分

教材:普通高中课程标准实验教科书《物理》 司南版 共同必修2

课题:第二章 第一节动能的改变 第二部分:恒力做功与动能改变的关系

学生分析:这是共同必修2的第一次实验探究课,通过“必修1”的学习,学生已经掌握了实验探究的一些科学研究方法,经历了匀变速直线运动的实验研究过程,学习了自由落体运动等在和相关知识,但时间相隔较久,所以教师一方面要利用学生原有的知识,让学生积极思考讨论,另一方面还要根据学生的认知特点,注意在学习过程中适时对学生引导和点拨,让学生保持学习的热情和探究的乐趣。

教材分析:

1、地位和作用

动能定理是高中物理必修模块中的重要知识环节。通过实验探究恒力做功与物体动能变化的关系,是对动能定理的初步研究,是学习整章内容的重要的前期准备,这部分知识的学习让学生从一个新的角度思考问题,即开始培养学生从功和能相互联系的角度定量分析解决力学问题。第一次将运动、力、功以及能量联系在一起,为培养学生综合分析问题打下基础。本节内容丰富,有很强的物理实验学科特性。

2、教学目标

(1)实验探究恒力做功与物体动能变化的关系,领会科学探究的过程和探究的主要方法,初步认识动能定理。

(2)培养学生用物理规律去分析解释实际生活中的现象问题的习惯,让学生感受探究过程中避繁就简的方法选择。

(3)在探究过程中大胆发表自己对问题的看法,并与他人相互交流讨论。培养学生实事求是、严谨认真的科学态度。

3、教学重点 难点

重点:实验探究恒力做功与物体动能变化的关系——动能定理。

难点:探究实验方案的设计和实验数据的获得及处理。

教学方法:基于本节内容的作用和地位,这节课采用探究教学法。目的在于让学生在实验探究的过程中,对动能定理有个初步的认识,在轻松愉快的氛围中,为以后进一步接触动能定理及其应用搭好台阶。

主要教学过程:

引入:从引导学生分析两个常见生活现象导入这节课的课题内容

① 在草地上滚动的足球最终慢慢停了下来(忽略空气阻力)

                  

教师提问:足球在这一运动过程中,它的哪些物理量发生了怎样的变化?

学生回答:可能会涉及v、s、a、t……教师只需提取速度变化,进而推出动能变化。 

教师再问:足球的动能Ek =1 ∕2mv2为什么会变小?

让学生具体分析足球在运动过程中的受力情况,以及力对足球的做功情况(判断正负功)。(动能定理在应用时需要判断外力做功情况,为学生以后能正确应用动能定理打好基础)

② 把一个粉笔头或身边的小物体拿到一定高度后由静止释放

教师:忽略空气阻力,物体将做什么运动?

学生:自由落体运动。

教师追问:在运动过程中它的速度、动能将怎样变化?为什么?

让学生具体分析物体在运动过程中的受力情况,以及力对物体的做功情况,同样要判断力是做正功还是负功?

教师总结导入新课 :

通过前面的学习已经知道,功与能量之间存在一种转化关系,但是力做功与物体动能改变大小之间有什么定量关系呢 ?大于,等于,或者是小于?今天我们从最简单的情况(恒力做功)入手,设计实验来探究恒力做功大小与物体动能改变大小的定量关系。为了使问题更简单明了,我们今天的探究限定两个条件:1、物体受恒定外力作用,2、物体做直线运动。

主要探究过程

() 提出问题

要进行今天的探究:恒力做功与物体动能改变的关系,我们需要测量哪些物理量?怎样根据探究内容和我们的实际条件,设计适当可行的实验方案呢?(用什么方案、器材,实验装置等)

(二)讨论设计实验方案

这一环节是这节课的关键,学生能做好这一环节,后面的探究就顺理成章了,所以教师在让学生积极思考,讨论的同时,应该适时的给他们一定的指导和点拨。最后讨论出的方案可能有好几个,现列举两个最容易讨论出,并行之有效的方案:

方案一:究做自由落体运动的物体重力做功和物体化的

这个方案比较简单,学生根据引入部分的第二个例子很容易想到,供参考的实验装置如下:(如果条件允许可以用频闪照相机,这样学生的兴趣会更高一些,而且会实验数据更准确)

           

这里教师要点拨、引导学生回顾在研究匀变速直线运动时,每一点的瞬时速度是如

何取得的? (平均速度等于中间时刻的速度)

方案二:材上介的方案

这个方案,学生在实际操作时可能存在一定的困难,教师要引导学生排出难点。(这里可以让学生明白:教材上给出的方案不一定就是最简单的,只要能达到实验目的,我们应尽量设计方便可行的方案,培养学生不拘泥于教材,敢于超越教材的开拓、创新精神)

教师引导学生思考:怎样确保小车在运动过程中受恒定的外力作用?怎样平衡小车在斜面上所受的摩擦力,使小车只受拉力的恒力作用? 

     

  结合讨论后的方案,可能用到的实验器材:

小车、打点计时器/电火花计时器、刻度尺、天平/测力计、纸带、细绳、木板、砝码、砝码盘、定滑轮、铁架台、夹子等。

(三)生分组实验记录并分析

根据之前的讨论,学生自主选择实验方案,进行分组实验,教师巡视给与适时的指导和点拨。

  

(四)由实验数据得出结论

在误差允许的范围内,恒力所做的功等于物体动能变化的大小。(结论由学生自己总结得出,这样有助于加深印象,教师只是在学生总结的基础上,规范其文字的表述。)

(五)

对实验过程中好的方面和不妥有待改进的地方,进行评估。先让每个小组推荐一两个代表对自己小组进行评估、总结,教师再针对学生的发言和巡视中观察到的,做出总结和点评。以防学生可能不知道怎样去自我总结和评估,或者学生在评估和总结时,涉及的面太广,偏离课题主要内容,教师可以在学生发言前设置下面几个问题:

① 在实验过程中,你们有遇到实验前没有预见到的困难吗?你们是如何解决的呢?

②在实验过程中,你们认为主要误差是什么?是如何减少误差的?

③如何改进,可以使你们的实验更完美一些呢?

(六)交流与讨论

小组间相互交流,了解其他组的实验情况,在交流中培养学生虚心向他人学习,正确听取、采纳他人意见的好习惯,达到相互学习,共同促进的作用。因此也可以设置类似问题:其他组哪些地方是值得你学习的? 你可以给他们提出改进意见吗?……

后作及思考:

(1)根据牛顿第二定律和运动学公式从理论上推导出实验结论。

(2)通过以上探究过程你在哪些方面有了收获?那些方面遇到困难需要提高?回顾实验过程,认真思考总结,完成实验报告。

(3)若物体不是受恒力做功,也不是做直线运动,以上探究出的结论还成立吗?

(4)今天实验得出的结论可以推广吗?怎样推广应用?

说课讨论实录请见下一页

探究恒力做功物体化的说课讨论实录

老师:在探究过程中的评估环节打算怎样实施?以书面或口头的形式?

说课人:分组进行,每小组选出一两个代表发言,教师再做最后的总结和评估。

老师:具体实验时,是怎样分组的?

说课人:教师不需要硬性分组,让学生自己选择实验方案,自行分组,不同的组可以做不同的实验。

老师:这样让学生自主选择实验方案,同时做不同的实验,是一个尝试创新,但这样对教师的挑战就比较大,你必须在上课前尽量多的想出一些实验方案,特别是实验器材,要尽量准备全面,因为你不知道同学最后会有几种方案产生。可能在具体实施的时候会有一定的困难。

说课人:对,在准备教案时,我也考虑到这点,而且我觉得这堂课要上好,关键就在讨论设计实验方案这块,如果这个环节能够做好,后面的环节就很顺利了。

老师:在总结导入新课那段,有一句“……力做功与物体动能改变大小之间有什么定量关系呢 ?大于,等于,或者是小于?……”,我觉得定量关系应该是诸如等于、成正比、成反比、平方等这样的关系,而你这里用大于,小于,我觉得似乎不恰当。

说课人:嗯,谢谢指正,当时考虑不全面,现在看来确实有些不妥,应该改改。

老师:引入的第一个例子 ‘在草地上滚动的足球最终慢慢停了下来’不合适,严格说来它不是恒力做功,这里足球受到的是滚动摩擦力,应该受到空气阻力做功的。

说课人:当时也想换个例子的,但想了想不知道换什么。这里的摩擦力也比较复杂,就像人走路时受到的摩擦,还有运动的自行车的车轮受到的摩擦,这些现象学生很容易错误地把它们认为是动摩擦,仔细分析起来他们又觉得很抽象、复杂。

老师:在你的作业里有让学生根据牛顿第二定律和运动学公式从理论上推导出动能定理,这会不会对学生来说有些难度?

说课人:我觉得应该不会,当时是打算在课堂上大家一起推导的,但考虑时间可能不够,所以就让学生在课后完成,也为下节课的学习打基础。

老师:作业和思考都出得较好,但是有想过上完课后怎样处理布置给学生的作业和思考题?

说课人:布置的作业和思考一方面是对这节课的延伸,一方面是对下节内容的准备,相当于承上启下的作用,我想应该好处理吧。

欢迎老师们继续发表您的看法和建议,让这不够完善的案例逐渐走向成熟。案例提供者会根据大家的意见和建议不断改进此教案,我们会再次上传修改后的案例,让大家一起见证一堂真正的探究课的成熟过程,从而达到共同提高的目的!

请在文章底部的“我来评论”里发表您宝贵的意见和建议!

更新:2006/12/20 4:54:25 编辑:fengyefy
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