“司南版”高中物理《機(jī)械功》的教學(xué)設(shè)計(jì)

機(jī)械功被安排在高中物理必修2的笫1章第1節(jié)(司南版)，如何教好這一節(jié)、開(kāi)好頭、起好步，至關(guān)重要。恰好教研組安排我上這一節(jié)的公開(kāi)課，經(jīng)集備組的集體研究，我按照新課標(biāo)的理念嘗試了這一節(jié)的教學(xué)?，F(xiàn)把教學(xué)設(shè)計(jì)的思路、實(shí)施的方案整理于后。

首先是明確本課的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)的重、難點(diǎn)，由于各種教參已有詳述，本文不再贅述。

1從理性的高度引入新課

由于本課是必修第2模塊的第1節(jié)，首先應(yīng)讓學(xué)生了解本模塊學(xué)什么。我讓學(xué)生看課本的目錄：第1、2章學(xué)功和能；第3、4、5章學(xué)曲線運(yùn)動(dòng)；第6章學(xué)習(xí)近代物理(相對(duì)論、量子論)的初步知識(shí)。這樣，學(xué)生就從整體上知道本模塊的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容。

關(guān)于為什么學(xué)功，我從能的重要性和功能關(guān)系引入。眾所周知，能、能量、能源是全社會(huì)都關(guān)注的問(wèn)題。而對(duì)物理學(xué)來(lái)說(shuō)，“能”又是一個(gè)比較特殊的重要概念。

物理學(xué)有很多分支：如力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)，原子和原子核物理等。每個(gè)分支都有自己的一套物理量來(lái)描述，但只有一個(gè)物理量是各個(gè)分支都共通的，那就是能。如，力學(xué)有機(jī)械能；熱學(xué)有內(nèi)能；電學(xué)有電能；光學(xué)有光能，原子物理有原子能和核能。因此，“能”是一個(gè)非常重要的物理量。

進(jìn)一步我引導(dǎo)學(xué)生回顧或看課本，復(fù)習(xí)初中有關(guān)功的知識(shí)(什么是功、功的公式，單位。)，做好初、高中的銜接，讓舊知識(shí)成為新知識(shí)的生長(zhǎng)點(diǎn)。為了為推導(dǎo)功的一般公式打下伏筆，我讓學(xué)生討論以下問(wèn)題：

討論1 (投影)剛剛閉幕的多哈運(yùn)動(dòng)會(huì)，中國(guó)取得165金、88銀、63銅的優(yōu)異成績(jī)，連續(xù)第7次獲亞運(yùn)會(huì)金牌榜第一，其中舉重等項(xiàng)目達(dá)到了目前世界先進(jìn)水平。如果某舉重運(yùn)動(dòng)員將120kg的杠鈴舉高2m，再舉著杠鈴水平移動(dòng)2m。請(qǐng)分析以上二個(gè)過(guò)程中運(yùn)動(dòng)員的做功情況(畫一舉重漫畫并配PPT顯示舉起重物的兩個(gè)過(guò)程)。

討論的目的通過(guò)對(duì)比雖然兩個(gè)過(guò)程力和位移在數(shù)值上都一樣而功卻不同（舉高過(guò)程W1=2400J，水平移動(dòng)過(guò)程W2=0J），說(shuō)明力和位移同方向時(shí)力有做功，而二者相互垂直或在力方向沒(méi)有位移時(shí)沒(méi)有做功。這正是后面力正交分解后的兩種情況。

2聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際推導(dǎo)出計(jì)算功的一般公式

這是本課的重點(diǎn)。我首先指出初中求功的方法只是一種特殊的情況，生產(chǎn)生活中經(jīng)常會(huì)遇到力和位移方向不相同的情況，此時(shí)應(yīng)怎么求功(貫穿特殊到一般的思想)？ 提出第2個(gè)討論題。

討論2 (投影)牛拉犁的力是斜向上的(課本圖1-4)，力與位移既不同方向、也不互相垂直，這種情況下有沒(méi)有做功？如果有，怎么計(jì)算功(投影牛拉犁圖)？

（1）為了培養(yǎng)學(xué)生建立物理模型的能力，我提出三個(gè)問(wèn)題(投影顯示)： 犁形狀復(fù)雜怎么表示、能不能筒化？ 犁前進(jìn)時(shí)時(shí)深時(shí)淺、軌跡不完全是直線，能不能簡(jiǎn)化？牛拉犁的力時(shí)大時(shí)小、傾角也會(huì)有微小變化，能不能簡(jiǎn)化？讓學(xué)生討論。目的是讓學(xué)生學(xué)會(huì)抓住主要因素忽略次要因素，得出牛拉犁的物理模型。

通過(guò)討論，學(xué)生認(rèn)為犁形狀雖然復(fù)雜但可簡(jiǎn)化為質(zhì)點(diǎn) ，用一方形表示；犁前進(jìn)雖然時(shí)深時(shí)淺但也可簡(jiǎn)化為在水平面上做直線運(yùn)動(dòng)；牛拉犁的力雖然時(shí)大時(shí)小、傾角也會(huì)有微小變化但仍可簡(jiǎn)化為大小、方向不變的恒力 。

讓學(xué)生討論后在黑板上畫出斜拉物體前進(jìn)S的示意圖，如下圖1。

這樣，牛拉犁的問(wèn)題簡(jiǎn)化為：物體在與水平方向成α角的恒力F作用下，沿水平方向移動(dòng)通過(guò)位移S，求拉力做的功 ？

（2）讓學(xué)生推導(dǎo)功的公式 ：利用理想化模型(如圖1)讓學(xué)生討論斜拉時(shí)如何求功？多數(shù)學(xué)生都會(huì)知道正交分解力F為F1、F2 ，并且知道這樣分解的目的(讓學(xué)生在黑板上畫圖并得出功的公式)。我進(jìn)一步告訴學(xué)生，這種研究問(wèn)題的方法是利用已學(xué)過(guò)的舊知識(shí)(F、S同向或垂直時(shí)功的計(jì)算法則)解決未學(xué)過(guò)的知識(shí)(F、S成一夾角) ，這種方法在許多地方都會(huì)用到(如平拋運(yùn)動(dòng))。

（3）進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生分解位移，推導(dǎo)功的公式。這一點(diǎn)學(xué)生相對(duì)較困難，我從矢量引導(dǎo)啟發(fā)，讓學(xué)生比較容易去接受。為了省時(shí)將S正交分解的圖投影，同時(shí)推出功的公式。

（4）用兩種方法得到公式W=FScosα后，讓學(xué)生討論，加深對(duì)公式的理解。一是知道公式的意義是表示功等于力乘以位移再乘以力與位移夾角的余弦；二是知道式中各量的意義，如α是什么角、F是恒力、S是位移不是路程，W是標(biāo)量等。

3根據(jù)一般包含特殊的原理引入正功和負(fù)功

（1）利用功的公式引入正、負(fù)功。先從α角為0度和180度時(shí)，分別為W=FS和W= -FS引入存在正功和負(fù)功；進(jìn)一步讓學(xué)生討論角α多大時(shí)力做正功，多大時(shí)做負(fù)功？(α角為銳角時(shí)力做正功，α角為鈍角時(shí)做負(fù)功)。

（2）通過(guò)漫畫討論正、負(fù)功的意義。

（3）最后指出阻力對(duì)物體做負(fù)功也可以說(shuō)成是物體克服阻力做正功。

4通過(guò)“拓展”學(xué)習(xí)總功和變力的功

此前學(xué)習(xí)的都是一個(gè)恒力的功，我以“拓展”為題讓同學(xué)們討論一下力做功還有些什么情況？很快得到還有多力做功 和變力做功，激發(fā)起學(xué)生學(xué)習(xí)新知的欲望。

關(guān)于多力做功的計(jì)算，我以斜面上下滑的物體為例(右圖2)，讓學(xué)生分析受力及各力的功、總功和合力的功，不難得出兩種方法求功。

最后通過(guò)課本的例題進(jìn)一步鞏固所學(xué)知識(shí)。

5通過(guò)小結(jié)升華所學(xué)知識(shí)

我對(duì)本課內(nèi)容作了以下小結(jié)：

（1）求功的方法：

a.分解力F求功。 b.分解位移S求功。c.用公式直接求功。d.定義法求功(功等于力乘以力方向的位移，如斜面上的物體其重力的功可以直接用mgh求)。

（2）求總功的方法：

a.W= W1+W2+……

b.W= FScosα

（3）學(xué)到的思維方法：

從特殊到一般，再?gòu)囊话愕教厥猓?/p>

用一分為二的觀點(diǎn)看待正功和負(fù)功。

（4）學(xué)到的研究方法：

抓主要因素，建立物理模型；

用已學(xué)的知識(shí)研究、探索新知識(shí)。

6讓學(xué)生積極、主動(dòng)參與課堂活動(dòng)

本課設(shè)計(jì)了4個(gè)討論題讓學(xué)生討論，目的在于讓學(xué)生積極參與課堂活動(dòng)，轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式，強(qiáng)化自主學(xué)習(xí)。討論題主要設(shè)置在教學(xué)的重點(diǎn)、難點(diǎn)、關(guān)鍵點(diǎn)處，不為討論而討論。例如，復(fù)習(xí)完初中功的知識(shí)后，組織第一次討論：舉重中舉高過(guò)程和水平移動(dòng)過(guò)程做功的計(jì)算，目的在為力正交分解后兩個(gè)分力做功的計(jì)算做準(zhǔn)備。在引入力不與位移同方向時(shí)功怎么計(jì)算時(shí)組織第二次討論： 牛拉犁的力是斜向上的(課本圖1-4)，力與位移既不同方向、也不互相垂直，這種情況下有沒(méi)有做功？如果有，怎么計(jì)算功？顯然，這是教學(xué)的重點(diǎn)。這里討論了兩個(gè)問(wèn)題：如何建立牛拉犁的物理模型，如何得出求功的一般公式。通過(guò)學(xué)生的討論加深了對(duì)知識(shí)的理解，不僅知道結(jié)論，還知道結(jié)論是怎么來(lái)的；另外還學(xué)習(xí)了建立物理模型的方法。在引入正負(fù)功后組織第三次討論：正負(fù)功的物理意義如何理解？這是教學(xué)的難點(diǎn)。通過(guò)兩幅漫畫的討論，從力的效果理解了正負(fù)功的不同。在講總功時(shí)不是直接提出問(wèn)題，而是通過(guò)第四次討論：從一個(gè)恒力做功拓展還有什么做功的情況？目的在培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維能力。經(jīng)過(guò)討論，同學(xué)們很快得出還有多力做功和變力做功，在本課進(jìn)入尾聲時(shí)同學(xué)們又給自已提出了新課題，自然會(huì)樂(lè)此不疲地去探究(本課只討論多力做功)。

7聽(tīng)課師生的反映

課后征求聽(tīng)課師生意見(jiàn)，對(duì)本課普遍持肯定態(tài)度，尤其是對(duì)以下幾點(diǎn)：

（1）在新模塊的第一節(jié)課，運(yùn)用課本的目錄做全書(shū)介紹很有必要、也很有意義。

（2）以“能”在物理學(xué)中的重要性和共通性引入功，有新意。

（3）在推導(dǎo)功的公式之前先讓學(xué)生學(xué)習(xí)將生產(chǎn)生活中的實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)變成物理模型，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的方法有效果。

（4）通過(guò)討論題讓學(xué)生參與課堂活動(dòng)，做課堂主人，轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式持肯定。

（5）運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)，使課堂更加生動(dòng)，同時(shí)提高教學(xué)效率，很有效果。

（6）通過(guò)“拓展”的方式引入總功，既能激起學(xué)習(xí)欲望又能發(fā)展思維，值得繼續(xù)探索。

（7）在教學(xué)過(guò)程滲透一些哲學(xué)思想，如從特殊到一般再?gòu)囊话愕教厥獾乃枷耄灰环譃槎挠^點(diǎn)；對(duì)情感、態(tài)度、價(jià)值觀的培養(yǎng)有直接的意義。

同時(shí)，他們也指出存在的不足：如因聽(tīng)課人太多，學(xué)生過(guò)于緊張，以至討論欠活潑；師生、生生互動(dòng)還不令人滿意等。

(欄目編輯鄧?yán)?