劉繼
摘 ?要:本文主要思考如何提高物理課堂教學(xué)中學(xué)生的參與程度與效果,提出了一些有效方法,并以“機(jī)械能守恒定律”為例進(jìn)行了實(shí)踐與反思。
關(guān)鍵詞:物理;課堂教學(xué);學(xué)生參與;教學(xué)設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào):G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A ? ?文章編號(hào):1003-6148(2015)9-0071-3
在高中物理課堂教學(xué)中,參與式學(xué)習(xí)能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,讓學(xué)生體驗(yàn)探究的過程。但從問題的提出到交流評(píng)估這一系列參與活動(dòng)需要一定時(shí)間。在參與活動(dòng)中,學(xué)生充分發(fā)表自己的意見會(huì)占用相當(dāng)長(zhǎng)的課堂時(shí)間。由于學(xué)生人數(shù)較多,必定會(huì)有部分學(xué)生表現(xiàn)出求異思維,使討論的問題趨于發(fā)散而占用較多的課堂時(shí)間。由于學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作技能不足導(dǎo)致重復(fù)實(shí)驗(yàn)而占用較多的課堂時(shí)間。這樣,教師在其他教學(xué)環(huán)節(jié)上就感到時(shí)間緊張甚至不能完成教學(xué)任務(wù)。教師在備課時(shí),要認(rèn)真分析學(xué)生的實(shí)際情況和教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn),盡可能地預(yù)測(cè)學(xué)生學(xué)習(xí)中可能出現(xiàn)的問題和困難,合理制定對(duì)策,優(yōu)化教學(xué)方法,精心設(shè)計(jì)教學(xué)過程。在探究性學(xué)習(xí)中教師要加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的引導(dǎo),從而避免探究活動(dòng)的盲目和混亂,提高課堂參與學(xué)習(xí)的效率。
1 ? ?要遵循“循序漸進(jìn),逐步深入”的教學(xué)原則
教師要將一節(jié)課的內(nèi)容分成幾個(gè)大的部分,每個(gè)部分再分解為層層遞進(jìn)的幾個(gè)小問題,這樣會(huì)使學(xué)生的探究目的明確、環(huán)環(huán)相扣、 逐步深入。
2 ? ?將探究性學(xué)習(xí)向課外延伸
在新課之前,教師可以布置學(xué)生圍繞探究的問題查閱相關(guān)資料、制定實(shí)驗(yàn)方案、準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材。對(duì)于一些課堂上沒有來得及處理的內(nèi)容,布置學(xué)生課后繼續(xù)研究,將結(jié)果以“研究報(bào)告”“學(xué)習(xí)總結(jié)”等形式交上來,教師批閱后根據(jù)需要對(duì)不同學(xué)生單獨(dú)輔導(dǎo)。這樣,既節(jié)省了課上的時(shí)間,又提高了課堂效率。
3 ? ?合理使用導(dǎo)學(xué)案
導(dǎo)學(xué)案可分為三個(gè)部分:課前預(yù)習(xí)學(xué)案、課內(nèi)探究學(xué)案、課后練習(xí)學(xué)案。導(dǎo)學(xué)案最大的好處就是幫助學(xué)生明確探究目標(biāo),知道自己要干什么。教師通過問題的設(shè)置,也可以對(duì)學(xué)生的探究給予方向性的指導(dǎo)。實(shí)踐表明,一份好的導(dǎo)學(xué)案可以激發(fā)學(xué)生參與的動(dòng)機(jī),提高學(xué)生的參與效率。
關(guān)于“機(jī)械能守恒定律”的理論推導(dǎo),新課程“人教版”教材中是以自由落體運(yùn)動(dòng)為背景推導(dǎo)出來的,“教科版”教材中是以平拋運(yùn)動(dòng)為背景推導(dǎo)出來的。對(duì)于剛開始學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容的學(xué)生來說,往往就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)片面的認(rèn)識(shí),認(rèn)為機(jī)械能守恒的條件好像就是只受重力,盡管教材中給出了說明,但這種說明很生硬。在筆者以前的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)中,學(xué)生學(xué)過本節(jié)后,對(duì)于守恒條件無法真正領(lǐng)會(huì),做有關(guān)考查機(jī)械能守恒條件的習(xí)題時(shí)很容易錯(cuò),對(duì)于該定律也是亂用亂套,說明學(xué)生課堂學(xué)習(xí)效果很差。筆者精心計(jì)了三個(gè)典型的物理情景,引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用歸納法的思想從中總結(jié)出科學(xué)規(guī)律,讓學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主體,成功克服了本節(jié)課的教學(xué)難點(diǎn),提高了學(xué)生的參與效率。
4 教學(xué)設(shè)計(jì)
(一)創(chuàng)設(shè)問題情境
有以下三種實(shí)例,請(qǐng)同學(xué)們利用已經(jīng)學(xué)過的動(dòng)能定理分別研究三個(gè)實(shí)例中合外力做的功與動(dòng)能變化之間的關(guān)系。(要求學(xué)生用h1和h2表示重力做功)
實(shí)例1:如圖1所示,物體自由下落,由位置1運(yùn)動(dòng)到位置2。
實(shí)例2:如圖2所示,一個(gè)物體沿光滑斜面下滑,由位置1運(yùn)動(dòng)到位置2。
實(shí)例3:如圖3所示,一個(gè)物體在斜向下的外力F1作用下沿粗糙豎直面向下運(yùn)動(dòng),物體由位置1運(yùn)動(dòng)到位置2。
(二)學(xué)生自主探究
教師引導(dǎo)學(xué)生先對(duì)物體受力分析,明確哪些力做功,明確研究的過程。學(xué)生通過思考給出正確的解答過程。
實(shí)例1,只有重力做功,由動(dòng)能定理得:
mgh1-mgh2=mv-mv ? ? (1)
實(shí)例2,物體受重力和支持力,但支持力不做功,由動(dòng)能定理得:
mgh1-mgh2=mv-mv ? ? ? ? ? (2)
實(shí)例3,物體受重力、摩擦力F2、支持力(不做功)、推力F1,由動(dòng)能定理得:
WG +W+W=mv-mv
重力做功又可以表示為:WG=mgh1-mgh2
兩式合并可得:
mgh1-mgh2+W+W=mv-mv (3)
觀察思考:我們知道功是一種過程量,而能量是一種狀態(tài)量,同時(shí)我們也知道動(dòng)能和勢(shì)能統(tǒng)稱為機(jī)械能,大家能否找出三個(gè)實(shí)例中物體重力勢(shì)能與動(dòng)能之間的關(guān)系?
學(xué)生通過思考與討論,得到如下結(jié)論:
在(1)式和(2)式中,重力勢(shì)能的減少量等于動(dòng)能的增加量;但在(3)式中,由于W和W的存在,重力勢(shì)能的減少量不等于動(dòng)能的增加量。
教師繼續(xù)問:如果要使(3)式中的重力勢(shì)能的減少量等于動(dòng)能的增加量,需要什么條件?
學(xué)生回答:W+W=0,相當(dāng)于只有重力做功。
教師問:大家能不能研究一下三個(gè)實(shí)例中物體在位置1和位置2上的機(jī)械能關(guān)系?
學(xué)生的討論活動(dòng)。
將(1)(2)式都寫成:
mv+mgh2=mv+mgh1。
即,E+E=E+E,說明物體在位置1和位置2處的機(jī)械能相等。
將(3)式寫成:
mv+mgh2=mv+mgh1+W+W。
即E+E=E+E+W+W,說明物體在位置1和位置2處的機(jī)械能不相等。
教師問:根據(jù)以上分析結(jié)果,請(qǐng)大家討論物體機(jī)械能守恒的條件是什么?
最后由學(xué)生進(jìn)行總結(jié)發(fā)言,水到渠成地得出機(jī)械能守恒的條件——只有重力做功。
教師引導(dǎo)學(xué)生分析只有重力做功的幾種情況:
(1)物體只受重力,如自由落體運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng);
(2)物體受多個(gè)力,但只有重力做功,其他力不做功;
(3)物體受多個(gè)力,但除重力以外的其他力對(duì)物體所做的總功為零。
教師提問:請(qǐng)大家分析一下實(shí)例1和實(shí)例2中能量的轉(zhuǎn)化過程。
學(xué)生:由于重力做功,重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,因?yàn)槠渌Σ蛔龉Γ亓?shì)能的減少量等于動(dòng)能的增加量,所以物體機(jī)械能守恒。
教師:回答得很好,這也就是機(jī)械能守恒的實(shí)質(zhì)。并請(qǐng)學(xué)生討論實(shí)例3中的能量轉(zhuǎn)化過程,進(jìn)一步拓展學(xué)生的思維和認(rèn)識(shí)。
關(guān)于只有彈力做功時(shí)機(jī)械能守恒的情況可以放在課后讓學(xué)生自己去證明,教師可以用導(dǎo)學(xué)案的形式給出探究實(shí)例,提高學(xué)生的探究效率。
5 探究實(shí)例(導(dǎo)學(xué)案)
(1)根據(jù)重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系去分析彈簧彈力做功與彈性勢(shì)能的關(guān)系是什么?并通過查閱資料給予證實(shí)。
(2)如圖4所示,質(zhì)量為m的物體P沿光滑水平面向右運(yùn)動(dòng),與一個(gè)右端固定的輕質(zhì)彈簧相撞。物體剛接觸彈簧時(shí)速度為v1,物體將彈簧向右壓縮的距離為x,此時(shí)物體的速度為v2,彈簧的彈性勢(shì)能是E(彈簧在被壓縮過程中始終遵守胡克定律),請(qǐng)你用動(dòng)能定理表示出物體壓縮彈簧的過程中物體所受外力做的功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系。
(3)物體壓縮彈簧的過程中,物體與彈簧構(gòu)成的系統(tǒng)的機(jī)械能包括哪些形式的能?
(4)根據(jù)(2)問得出的表達(dá)式,分析物體壓縮彈簧的過程中物體與彈簧構(gòu)成的系統(tǒng)的機(jī)械能變化情況。
(5)在(2)問中,若用一水平向右的力F推物體,其他條件不變,請(qǐng)你用動(dòng)能定理表示出這個(gè)過程中物體所受外力做的功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系,并分析物體壓縮彈簧的過程中物體與彈簧構(gòu)成的系統(tǒng)的機(jī)械能變化情況。
(6)請(qǐng)你根據(jù)以上探究結(jié)論總結(jié)彈力做功與機(jī)械能變化的關(guān)系,并對(duì)課上所學(xué)的機(jī)械能守恒條件做補(bǔ)充和完善。
通過這樣的精心設(shè)計(jì),學(xué)生在教師的引導(dǎo)下主動(dòng)地探究問題、尋找規(guī)律。這樣,不但加深了學(xué)生對(duì)機(jī)械能守恒條件和本質(zhì)的理解,對(duì)于機(jī)械能守恒定律的三種基本表達(dá)形式的得出也顯得水到渠成。在后面的練習(xí)中,學(xué)生能準(zhǔn)確應(yīng)用守恒條件來解題,激發(fā)了學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)物理的積極性和主動(dòng)性。
參考文獻(xiàn):
[1]王麗.引導(dǎo)學(xué)生充分參與 提高課堂教學(xué)實(shí)效[J].物理教學(xué)探討,2013,31(9):34—35.
[2]董耀,葛靜.提高學(xué)生主體參與度創(chuàng)建實(shí)效物理課堂[J]. 物理教學(xué)探討,2014,32(5):26—27.
[3]陶守佳.淺談導(dǎo)學(xué)案在課堂教學(xué)中的作用[J]. 物理教學(xué)探討,2014,32(7):30—32,35.
(欄目編輯 ? ?鄧 ? 磊)