《探究:功與速度變化的關系》的說課設計

　　摘要：說課是一種重要的教學研究和教師基本功訓練的活動形式，能夠在一定程度上體現(xiàn)教師教學理論與實踐的綜合水平。說課主要是說“教什么”、“怎么教”以及“為什么要這樣教”，其內(nèi)容主要圍繞說教材、說學情、說教學目標與教學重難點、說教法與學法、說教學流程以及說板書設計等幾個方面展開。
　　關鍵詞：說課設計；功；速度變化
　　中圖分類號：G633.7　文獻標識碼：A　文章編號：1003—6148(2011)l(S)—0069—4
　　
　　1　說教材
　　
　　(1)通過前面幾節(jié)內(nèi)容的學習，學生對重力做功、彈力做功與重力勢能、彈性勢能之間的關系有了一定的認識。本節(jié)內(nèi)容是前兩節(jié)內(nèi)容的繼續(xù)，用功與能量的關系學習另一種形式的能量——動能。
　　(2)作為過渡和鋪墊，本節(jié)暫不直接涉及動能，而是先找到一個學生比較熟悉的而且與動能密切相關的物理量——速度，研究功與速度變化的關系。本節(jié)內(nèi)容和下一節(jié)內(nèi)容共同構成了一個較為完整的體系。
　　(3)這里需要特別指出的是，人教版教科書在本節(jié)安排的探究實驗采用了“探究橡皮筋彈力做功(變力做功)與物體動能變化的關系”這一基本思路，實現(xiàn)了對課程標準“通過實驗，探究恒力做功與物體動能變化的關系”的超越。這是教學中需要特別加以重視的。
　　
　　2　說學情
　　
　　首先，在知識儲備方面：學生通過之前的學習，已經(jīng)初步樹立了力是速度變化的原因、功是力的空間積累效應等觀點。那么，力對物體做的功與物體速度的變化間存在著什么關系呢?這是學生想要解決的問題。引入“探究功與速度變化的關系”這節(jié)內(nèi)容正所謂急學生之所急；但是，如果用恒力做功的方式來探究功與速度變化間的關系，則可能會使學生產(chǎn)生審美疲勞，因為我們在“探究加速度與力、質(zhì)量的關系”時已經(jīng)做過類似的實驗探究。教科書選擇利用橡皮筋的彈力做功，不僅考慮到這樣處理更加接近學生生活、容易使學生產(chǎn)生親近感，而且能夠消除“恒力”這一定勢，凸現(xiàn)變力做功具有的普遍性意義。
　　其次，在能力儲備方面：高一學生的思維方式還處于一種過渡期，知識的建構在很大程度上依賴著感性經(jīng)驗。當然，與初中學生相比，高一學生已經(jīng)具有了一定的實驗方案設計、實驗動手操作以及實驗數(shù)據(jù)處理的能力。
　　
　　3　說教學目標和教學重難點
　　
　　新課標對本節(jié)教學的總體要求是：“通過實驗探究恒力做功與物體動能變化的關系?！睋?jù)此并結合上述教材分析和學情分析，筆者制定本節(jié)課教學目標如下：
　　(1)知識與技能目標：①通過具體生活事例發(fā)現(xiàn)做功與物體速度變化之間存在一定的關系；②能設計出合理的實驗方案。分析并處理實驗數(shù)據(jù)，得出正確的結論。
　　(2)過程與方法目標：①經(jīng)歷功與速度變化，關系的探究的過程；②通過對變力做功問題的處理，體會科學方法的精妙，掌握用圖像法尋找物理規(guī)律的方法。
　　(3)情感態(tài)度與價值觀目標：①經(jīng)歷實驗探究過程，體會學習的快樂，激發(fā)學習的興趣和求知欲；②通過分組實驗，養(yǎng)成合作交流意識及團隊意識。
　　本節(jié)課的教學重點有兩個：一是探究功與速度變化關系的物理過程和所用方法；二是用圖象法分析、處理實驗數(shù)據(jù)。
　　本節(jié)課的教學難點也有兩個：一是探究思路的形成及實驗條件的控制；二是用圖象法分析、處理實驗數(shù)據(jù)。
　　
　　4　說教法與學法
　　
　　為了達到上述教學目標，突出重點、化解難點，本節(jié)課筆者采用的教法和學法是：
　　(1)通過啟發(fā)和引導使學生體會到力對物體做的功與物體速度變化問存在一定的關系；通過啟發(fā)和討論使學生理解實驗的設計思路；通過多媒體輔助使學生加深對實驗探究過程和結論的把握與理解。
　　(2)通過閱讀和思考了解實驗要探究的內(nèi)容、實驗的方法與技巧；通過分組實驗獲得橡皮筋對小車做的功與小車獲得的速度的對應數(shù)據(jù)；通過試性作圖獲得功與速度變化的定量關系。
　　
　　5　說教學流程
　　
　　本節(jié)課整個教學流程包括：創(chuàng)設情境、引入新課(約5分鐘)；設計實驗、操作記錄(約20分鐘)；分析數(shù)據(jù)、得出結論(約10分鐘)；誘導思維、遷移運用(約lO分鐘)四個環(huán)節(jié)。下面筆者以這四個環(huán)節(jié)為主線講解具體教學流程。
　　
　　5.1　創(chuàng)設情境、引入新課
　　為了激發(fā)學生的學習興趣和求知欲望，調(diào)動學生學習的積極性。筆者設置如下兩個情境：
　?、匐x手的鉛球被擲向遠方。②離弦的箭被射向遠方。通過這兩個情境讓學生感受物體的速度發(fā)生變化是由于外界物體對它做了功的緣故。在觀看視頻的同時請同學回答鉛球和弓箭的速度發(fā)生了怎樣的變化以及為什么會發(fā)生這些變化并聯(lián)想生活實際中通過做功改變物體速度的其它例子，從而引入新課。
　　
　　5.2　設計實驗、記錄數(shù)據(jù)
　　在確定采用實驗的方法探究“功與速度變化的關系”后，先引導學生確定實驗目的，然后向?qū)W生介紹今天給大家提供的實驗器材以及它們的作用，這些器材包括：①橡皮筋、滑輪、小車、小木片、鉤碼、木板、刻度尺、打點記時器(電火花)、細繩、夾子、鐵釘(2個)、鐵架臺(每組一份)；②紙帶(每小組六條)；③坐標紙(每小組二張)這樣三個部分。接著讓學生小組內(nèi)部討論，自己選取實驗器材，設計實驗方案，并把設計的方案畫在稿紙上。一段時間后請小組代表攜小組設計的實驗方案到前面，并借助投影機介紹自己小組的方案設計。
　　此時，學生可能會設計出如下幾種不同的實驗方案：
　　三種實驗方案設計
　　方案I：利用自由落體實驗探究重力做功與物理速度變化之間的關系。
　　方案Ⅱ：利用鉤碼通過定滑輪連接細繩拉動水平木板上的小車，研究水平方向拉力做功與物體速度變化之間的關系。
　　方案Ⅲ：利用橡皮筋拉動位于水平木板上的小車，探究橡皮筋彈力做功與物體速度變化之間的關系。
　　在教學中引導學生：方案l和方案2屬于恒力做功，方案3是橡皮筋的彈力做功，它是變力做功。變力做功是生活中常見的做功方式，因此探究變力做功更具有普遍意義。當然，變力做功問題顯然要比恒力做功問題復雜。今天就知難而上，采用此變力做功的方案探究功與速度變化的關系。
　　接著通過：橡皮筋對小車做的功怎么求或如何確定?小車的速度又該怎么求?如何選取和使用紙帶等等。這一系列的問題如何解決來激起學生探究的主動性和積極性，讓他們在思考、爭辯和體驗中獲得合理解決問題的辦法。
　　上述問題解決后，筆者將安排學生認真閱讀教科書P64”探究的思路”部分。體會教科書對橡皮筋做功處理的巧妙。
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　學生閱讀后，教師再向?qū)W生提出：小車從木板上滑行時，摩擦會不會影響實驗結果呢?如何消除摩擦力對實驗結果的影響呢?如何判斷小車自身重力與摩擦平衡呢等問題，并請學生起來回答。這樣層層推進設疑、釋疑，最終水到渠成，接著安排學生分組實驗；在學生實驗操作過程中，教師巡視學生的操作，并及時給予必要的實驗指導與幫助。
　　
　　5.3　分析數(shù)據(jù)、總結規(guī)律
　　在學生實驗完成之后，首先請各小組關閉電源，然后讓他們分析所得出的實驗數(shù)據(jù)，并猜想功與速度之間是什么關系。此時筆者并不做出任何肯定或否定的回答。學生猜想后，筆者再提出：如何更直觀、簡便地分析功與速度變化的關系呢?此時學生會很自然的想到在坐標紙上作圖象，通過圖像可以直觀的找出它們間的關系。接著各小組在坐標紙上建立坐標系，按各自的猜想作出W-V圖像、W-V²圖像或其他關系圖像。隨后可以圍繞同學們的習作展開討論和分析，教師最后作總結：當物體初速度為零時，外力對物體做的功與物體速度的平方成正比。
　　學生有了人工作圖的感受后，心里都會產(chǎn)生用機器替代人工作圖的愿望。接著筆者再用學生通過實驗得到的數(shù)據(jù)用excel表格做出處理展示，(并在現(xiàn)場操作，略作展示)在處理的過程中，教師要邊演示邊引導學生注意教師的操作步驟，以便學生課后自己親自動手操作。
　　通過教師演示可以得到如下圖像：
　　這樣就通過excel表格對實驗數(shù)據(jù)進行了處理演示，讓學生更加直觀、準確的看到實驗結果。
　　
　　5.4　誘導思維、遷移運用
　　首先，問題探究：以上實驗分析結束后，引導學生討論分析這樣兩個問題：(1)試分析新課開始時擲鉛球的過程中功與速度變化的關系，并浣說體育運動中其他體現(xiàn)物體速度變化與做功有關的體育項目。(2)在本次實驗中，若使用一根橡皮筋可使小車獲得的速度為2m／s。那么，使用四根橡皮筋可使小車獲得的速度為多少?如果使用，z根橡皮筋呢?通過擲鉛球再次激發(fā)學生在新課導人情境中的興趣。同時通過比例運算，及時鞏固本堂課所學的知識。
　　其次，課堂小結：以上問題探究后，安排學生從知識及其建構的過程和方法、個人體會三方面對本堂課進行自我小結，然后筆者再補充與總結。采用這種方式目的是鍛煉學生的自我表達能力和自我評價能力，增進對學習過程的體驗，同時也有利于教師了解本堂課的教學效果。
　　第三，布置作業(yè)：為了讓學生在課后及時鞏固本堂課所學內(nèi)容，筆者將布置以下作業(yè)：(1)閱讀教材第65頁“做一做”，有條件的同學可以用本次實驗中得列的數(shù)據(jù)在自家電腦上練習。(2)在物體初速度不為零的情況下，做功與物體速度變化之間會有怎樣的關系?如何設計實驗進行探究?可否根據(jù)已學理論知識進行推導?
　　第一題是讓學生進一步體驗用excel表格處理實驗數(shù)據(jù)的優(yōu)越性；第二題是讓學生思考物體的初速度不為零時，外力做的功與物體速度變化會有怎樣的關系，學生也可以用理論知識來推導，這也是下一節(jié)課的教學內(nèi)容，通過學生課下推導為下節(jié)課的學習做好準備。
　　
　　6　說板書設計
　　
　　請看大屏幕：
　　
　　7.6　探究功與速度變化的關系
　　實驗目的：探究功與速度變化的關系。
　　實驗原理：橡皮筋拉小車做的功可以用橡皮筋的條數(shù)來確定，小車的速度可以通過紙帶算出。
　　實驗步驟：略。
　　注意事項：
　?、倨胶饽Σ?。
　?、谙取按颉焙蟆胺拧?br/>　?、酆侠磉x“帶”
　?、軘?shù)據(jù)處理：作圖
　　這樣設置是為了能夠使實驗探究的目的、原理、注意事項等更加清晰化、條理化，便于學生的吸收與學習，加深記憶，同時也有益于學生的實驗操作過程。
　　以上就是筆者本次說課的全部內(nèi)容。整個教學過程筆者將給學生問題，讓他們自己去討論；給學生時間，讓他們自己去思考；給學生權利。讓他們自己去選擇；給學生空間，讓他們自己去創(chuàng)造，力求較好地實現(xiàn)三維教學目標。
　　
　　(欄目編輯　張正