一堂探究式學(xué)案教學(xué)的嘗試與感悟

賀曉霞

摘要：本文介紹了一種新的“學(xué)案教學(xué)”模式，提出了以還課堂予學(xué)生為目的的“學(xué)習目標、診斷補償、學(xué)習導(dǎo)航、知識小結(jié)、當堂達標”等五個環(huán)節(jié)。這對高中物理探究式教學(xué)特別是高中物理中的一些非實驗探究式教學(xué)提供了一種參考思路。

關(guān)鍵詞：探究式；學(xué)案教學(xué)；實踐；反思

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A文章編號：1003-6148(2009)6(S)-0024-3

“學(xué)案教學(xué)”是相對于傳統(tǒng)的“教案教學(xué)”模式提出的一種新的教學(xué)模式。它是以學(xué)案為載體，學(xué)生依據(jù)學(xué)案在老師指導(dǎo)下進行自主探究的教學(xué)活動。它一般可分為：學(xué)習目標、診斷補償、學(xué)習導(dǎo)航、知識小結(jié)、當堂達標測試五個環(huán)節(jié)，其根本目的是還課堂予學(xué)生，充分實現(xiàn)學(xué)生在課堂教學(xué)中的主體地位。那么，“學(xué)案教學(xué)”與新課程提出的探究式教學(xué)能否有機結(jié)合？為此，筆者大膽實踐，以高中物理“動能 動能定理”一節(jié)為例進行了一堂“探究式學(xué)案教學(xué)”的嘗試，效果不錯，在此與同仁分享。

1 “動能 動能定理”學(xué)案教學(xué)設(shè)計

學(xué)習目標

1、理解動能的概念，會計算動能的大小。

2、掌握動能定理的推導(dǎo)過程。

3、理解動能定理，知道動能定理的應(yīng)用范圍。

4、會用動能定理解決實際問題，初步體會動能定理解題的便捷。

診斷補償

1、功—— 力對于位移的積累 （過程量）。

W璅=Fscosα。

2、能—— 物體做功的本領(lǐng)（狀態(tài)量）。

3、功與能——功是能量轉(zhuǎn)化的量度

（W=ΔE ）。

5、動能——物體由于運動而具有的能，與物體的質(zhì)量m、運動速度υ有關(guān)。

學(xué)習導(dǎo)航

探究1: 如圖1所示，水平面上質(zhì)量為m的木塊，初速度為v1，在與運動方向相同的拉力F作用下發(fā)生一段位移s，速度增加到v2，在這一過程中，已知物體所受阻力為f，求合外力對木塊所做的功。

答案1 W合=____。答案2 W合=____。

用功和能的關(guān)系去解釋上述方程：__________。

（一）、關(guān)于動能

1、動能的定量表達式：________。

探究2：根據(jù)動能的定量表達式，導(dǎo)出動能的單位，說明動能與物體速度的平方成正比而不是與速度成正比。

2、動能的單位：________。

3、動能是矢量還是標量？

探究3：把一質(zhì)量為0.5kg的小球以10m/s的速度豎直上拋，不計空氣阻力，小球落回拋出點時速度方向______，大小為______，動能為______，小球在拋出點的動能為______。此過程中，合外力做功______J，動能有無變化？______，動能與速度方向有無關(guān)系？______。

結(jié)論：________。

（二）、關(guān)于動能定理

1、推導(dǎo)：__________。

2、公式：__________。

3、表述：__________。

探究4：在h高處，以初速度υ0分別豎直向下和水平方向拋出一小球，不計空氣阻力，請分別用運動學(xué)公式和動能定理求出小球著地時速度大小。（2、4、6組同學(xué)完成豎直下拋，1、3、5、7組同學(xué)完成平拋運動。）

通過兩種方法求解比較，有何體會：__________。

探究5：一運動員用平均100N的力把400g足球以10m/s踢出,足球水平飛出100m,求此運動員對球做功多少？對此題的解法，同學(xué)們中有兩種：

第一種是W=Fs=10 000J，

第二種是W=ΔE璳=12mυ2-0=20J。

你認為哪種方法正確，說明理由。通過此題，你對動能定理的運用又有怎樣的認識？借助它可以解決怎樣的問題？

探究6：（機動備用）民航客機機艙緊急出口的氣囊是一條連接出口與地面的斜面，若斜面高3.2m，斜面長5.5m，質(zhì)量為60kg的人沿斜面下滑所受的阻力是240N。求人滑至底端時的速度。請用動能定理解答本題。

通過求解此題，歸納一下應(yīng)用動能定理解題的一般步驟。

達標測試

①改變汽車的質(zhì)量和速度，都可能使汽車動能改變。在下列情況下，汽車的動能變?yōu)樵瓉?倍的說法正確的是（ ）

A.質(zhì)量不變，速度增為原來的2倍

B.速度不變，質(zhì)量增為原來的2倍

C.質(zhì)量減半，速度增為原來的4倍

D.速度減半，質(zhì)量增為原來的4倍

②一個人站在陽臺上，用相同的速率分別把三個球豎直向上拋出，斜向上拋出，水平拋出，則三球落地的速率（ ）

A.斜上拋球最大 B.豎直上拋球最大

C.平拋球最大 D.三球一樣大

③一物體做變速運動，則（ ）

A.一定受到了力的作用

B.動能一定發(fā)生了變化

C.合外力做功一定不為零

D.物體的加速度一定不為零

④一質(zhì)量為m的小球，用長為L的輕繩懸掛于天花板上，小球在水平力恒力F的作用下，從平衡位置P點移到Q點，此時繩子轉(zhuǎn)過了θ角，如圖2所示，求小球在Q點時的速度大小。

⑤（機動備用或作為課后作業(yè)）質(zhì)量是500g的足球被踢出后，某人觀察它在空中的飛行情況，估計上升的最大高度是10m,在最高點的速度為20m/s。請你根據(jù)條件計算運動員踢球時對足球做的功。

課后作業(yè) （略）

基礎(chǔ)鞏固：教材課后練習

拓展提高：分別用牛頓運動定律和動能定理求解下題：質(zhì)量為m=3kg的物體與水平地面之間的動摩擦因數(shù)μ=0.2，在水平恒力F=9N作用下起動。當m位移s1=8m時撤去推力F，試問：物體還能滑多遠？(g取10m/s²)。

2 課堂實錄

步驟1：展示“學(xué)習目標”與“診斷補償”（1min）。

由老師直接向?qū)W生展示本節(jié)課“學(xué)習目標”與“診斷補償”。

步驟2：自主學(xué)習與小組合作（20min）。

學(xué)生分成7個學(xué)習小組，在自主學(xué)習基礎(chǔ)上，合作討論與探究，解決完成學(xué)案中學(xué)習導(dǎo)航的所有問題，教師巡視。

步驟3：交流互動（12min ）。

由學(xué)習小組分別匯報對學(xué)習導(dǎo)航中各問題的解答與體會，教師補充強調(diào)。

第1小組代表匯報“探究1”答案及結(jié)論

答案1：W合=（F-f）s。

答案2：W合=12mυ22-12mυ21。

答案2所示方程反映的是合外力對物體所做的功等于物體一種能量的變化，這種能量與物體的運動速度和質(zhì)量有關(guān)，應(yīng)該就是動能。

所以，動能的定量表達式應(yīng)為12mυ2。

第2小組代表匯報“關(guān)于動能”的探究與結(jié)論

如1小組所匯報的結(jié)論一樣，動能的定量表達式為E璳=12mυ2。

我們按探究2的要求推出E璳=12mυ2的單位是：（kg?m-2?s-2)2=kg?m/s².m=N?m=J,是能量的單位，說明動能與物體的速度的平方成正比而不是與速度成正比。

探究3中，物體豎直上拋落回拋出點的速度方向反向了，但大小沒變。此過程中，合外力即重力做功為零，動能沒有變化，均為50J，說明，動能與方向無關(guān)，是標量。

第3小組代表匯報“關(guān)于動能定理”

“探究1”實際上就是動能定理的推導(dǎo)過程，其“答案2”，實際就是動能定理的表達式：

W合=12mυ22-12mυ21。

其內(nèi)容表述為：合外力對物體所做的功，等于物體在這個過程中動能的變化。

老師補充強調(diào)：（1）動能定理實際是通過牛頓第二定律推導(dǎo)出來的，公式左邊一定是合外力做功，右邊動能的變化量為末態(tài)動能減初態(tài)動能，公式為標量式。

（2）合外力的功，可以是合力做功，也可以是所有力做功的代數(shù)和。

第4小組代表和5小組代表匯報“探究4”

（1）板演求解過程：兩組同學(xué)代表分別在黑板上板演 “探究4”中關(guān)于豎直下拋和平拋運動的兩種求解。（板演內(nèi)容略）

（2）歸納總結(jié)：通過兩種方法對比體會到，由于動能定理表達式的標量特點，用其求解問題一般比用運動學(xué)公式簡便，特別是解決像平拋運動這類曲線運動問題。（此處結(jié)論，學(xué)生說得不夠準確與充分，老師作適當提示和補充）。

第6小組代表匯報“探究5”

第二種解法正確。第一種解法中的力F與位移s不在同一過程，不能相乘作為力F的功。第二種方法是利用動能定理，通過計算力F作用過程中足球的動能變化間接計算力F所做功。由此我們發(fā)現(xiàn)，動能定理為我們提供了一種間接計算力做功的方法。

老師補充：這是一道求解短時力做功的問題，因其作用時間內(nèi)測量位移有一定的難度，往往只能利用動能定理間接求解。因此，動能定理還經(jīng)常用來間接求解變力做功的問題。

第7小組代表匯報“探究6”

（1）用投影儀展示“探究6”的求解：展示內(nèi)容（略）。

（2）歸納總結(jié)：通過求解此題，歸納應(yīng)用動能定理解題的一般步驟：①選擇研究對象，明確其運動過程；②分析研究對象的受力情況和各個力的做功情況；③明確物體在過程中始、末狀態(tài)的動能； ④列出動能定理的方程及其它輔助方程，求解并驗證。（此處結(jié)論，學(xué)生說得不夠準確與充分，老師作適當提示和補充）

步驟四：知識小結(jié)（2min）。

由教師幫助學(xué)生對本節(jié)所學(xué)知識做一回顧梳理和概要小結(jié)。強調(diào)動能定理表達式及含義。

步驟五：當堂達標測試（10min）。

（1）由學(xué)生獨立完成達標測試（7min）。

（2）教師公布答案，學(xué)生自評以及教師點評（3min）。

達標檢測結(jié)果是：

全班60個同學(xué)中，①②④題全對，③題有8個同學(xué)做錯，⑤題有14個同學(xué)做錯或時間不夠。老師就③題有關(guān)“速度”的矢量性與“動能”的標量性作提示點評。對⑤題的運動情景與物理過程選擇作點撥。布置課后作業(yè)，并要求未完成⑤題的14位同學(xué)將其補充為課后作業(yè)。

3 一點感悟

新課程倡導(dǎo)探究式教學(xué)，一個眾所周知的現(xiàn)象是，在初中階段，探究式教學(xué)可謂搞得有聲有色，因為初中物理內(nèi)容是以大量的實驗作為基礎(chǔ)，幾乎每堂課都可設(shè)計實驗探究內(nèi)容。但高中物理課程卻較困難，而且高中物理課程目標也要求培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力和理性思維能力，因此有必要對高中階段的理論探究課設(shè)計進行探索與實踐。本堂課的設(shè)計與實踐，不失為一種有益的教學(xué)探索。以此類推，高中物理中的大量非實驗探究的內(nèi)容，如概念、規(guī)律課都可以設(shè)計這樣的探究式教學(xué)，甚至習題課等也同樣可以，如對解題思路的探究等。照此思路，在高中實施探究式教學(xué)變得可行而現(xiàn)實。

參考文獻：

［1］中華人民共和國教育部，《普通高中物理課程標準》，北師大出版社，2003.3

［2］廖伯琴主編，《普通高中課程標準實驗教科書-物理》，山東科技出版社，2004

［3］張大昌主編，《普通高中課程標準實驗教科書-物理》，人民教育出版社，2004

［4］馬建喜. 把“教案”變?yōu)椤皩W(xué)案”的理性思考，文教資料, 2006,(27) .

(欄目編輯黃懋恩)