高中物理《探究功與速度變化的關系》實驗教學設計改進

摘 要：本節(jié)課設計能遵循教學規(guī)律，通過探究、討論、指導等多樣化的教學方式，有層次地組織教學，進而突出了教學重點和難點。另外在探究過程中，能有效地促進學生的參與程度與認知程度。通過合理地設置由淺入深、前后連貫的一系列問題，引導學生討論、交流，從定向探究把學生逐步引向自由探究，最終確定了實驗方案。

關鍵詞：高中物理； 物理量； 速度； 做功； 創(chuàng)新設計； 改進

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1006-3315（2016）03-029-002

高中物理中的一些實驗在教學實踐中實施起來總會存在某些問題，如操作不便、現(xiàn)象不明顯、材料難尋等等。為此筆者在實踐中通過反復嘗試與探索，對效果不明顯的實驗進行了改進。以下是功與速度變化關系實驗各個環(huán)節(jié)的創(chuàng)新設計及改進。

一、教材和學情分析

本節(jié)內容是前面兩節(jié)內容的繼續(xù)，用做功與能量的關系探索另一種能量及其表達式：動能。由于動能的問題比較復雜些，所以本節(jié)暫不直接涉及動能，而是先研究一個與動能密切相關的物理量──速度──與做功的關系。本節(jié)內容是尋求動能表達式的實驗探究過程，而下節(jié)內容（動能和動能定理）是尋求動能表達式的理論探究過程，本節(jié)內容的實驗探究為下節(jié)內容的理論探究奠定了一個實踐認識基礎，起到很好的鋪墊作用，前后兩節(jié)內容共同構成了一個較為完整的體系。

二、重點難點

本節(jié)教學內容的重點是實驗方案的設計，難點是通過對實驗數(shù)據(jù)的分析得出功與物體速度變化的關系。

三、教學設計

1.教學環(huán)境設計：實驗室，配合多媒體及電腦輔助。（如圖1）

2.學生安排設置：將學生分成三人為一實驗小組。分組考慮分層，思維活躍、操作能力強的同學安排同組，實驗能力差或不喜歡動手的同學同組，這樣一方面可以避免一部分同學做實驗變成旁觀，另一方面方便教學中老師對這部分同學進行指導。

3.實驗器材準備：預備兩套實驗器材，氣墊導軌（加裝橡皮筋彈射裝置）、光電門搭配的實驗組合；長木板（加裝橡皮筋彈射裝置）小車打點計時器搭配的組合；裝有Excel軟件的筆記本電腦。（如圖2、3）

4.過程設計：

環(huán)節(jié)1：創(chuàng)設問題情境，提出預設的問題。

以彈弓發(fā)射彈丸引出做功與速度關系的討論。借助多媒體顯示彈弓圖片，并展示彈弓實物，引導學生根據(jù)生活經(jīng)驗與所學知識進行思考，吸引學生注意力，激發(fā)學習興趣。

環(huán)節(jié)2：引導學生進行猜想與假設。

我通過引導學生對更多實例分析，如推鉛球、擲標槍等，使學生獲得感性認識：做功多少與物體獲得速度有密切關系，為下一步定量研究做好鋪墊。

環(huán)節(jié)3：引導學生制定計劃與設計實驗。

實驗方案的制定是探究是否順利的關鍵，由于本實驗涉及的內容較多，學生綜合考慮有一定的難度，且實驗器材已經(jīng)限定，故教師可以用設問或思考方向提示等方式引導學生，以幫助學生設計實驗。根據(jù)器材，我先把研究對象確定為橡皮筋對物體做功，然后設定了以下七組問題，引導學生重點討論：

第一組：橡皮筋做功的數(shù)值方便測定嗎？有沒有什么方法可以不測功的數(shù)值大小，也可以分析出功與速度的關系？讓學生開放討論，可以引導學生閱讀教材P70頁參考案例二，幫助學生領悟到這種技巧方法，即測量轉換，可以不去測出功的具體數(shù)值，而是讓力所做的功成倍數(shù)關系增加，把每次力做的功記為w、2w、3w……再測出做功后物體速度的變化，最后找功與速度的關系。

第二組：如何使橡皮筋做的功成倍數(shù)增加？學生可得出方案，使用完全相同的橡皮筋，增加橡皮筋條數(shù)，使這些橡皮筋并聯(lián)在一起，且保證每次橡皮筋拉伸長度一樣。

第三組：根據(jù)我們提供的器材，可以用橡皮筋對木板上的小車做功，或用橡皮筋對導軌上的滑塊做功，但這里有沒有什么別的力干擾橡皮筋做功？如果有怎么解決相應問題？接著學生討論，根據(jù)以往實驗經(jīng)驗，可以想到長木板需要平衡摩擦，而氣墊導軌需要調節(jié)水平。

第四組：解決了做功問題，如何確定物體速度的變化？確定速度變化需要測兩個速度，為了簡便我們可以讓橡皮筋由靜止彈射一個物體，這樣物體獲得的速度同時也就是這個過程速度的變化了。

第五組：結合以前學過的測速度的知識，可以怎樣測速度呢？學生可能想到的方法，打點計時器測速度，光電門測速度，平拋測初速度等。

第六組：實驗過程中，我們應該測哪個階段的速度呢？因為橡皮筋作用下物體做加速運動，之后勻速運動，所以學生可以想到應該測勻速階段的速度。

第七組：最后，我們可以用什么方法來處理實驗數(shù)據(jù)呢？由于前面我們學習“探究加速度與力、質量的關系”時接觸過類似問題，學生很容易能想到作圖線的方法。那做什么樣的圖像呢？通過討論，學生可以想到分別作出W-V，W-V2 ，W-V3，W-等關系曲線，從中尋求答案。

環(huán)節(jié)4：進行實驗。

根據(jù)面前的實驗器材選擇思路進行實驗。通過學生分組實驗，培養(yǎng)團結協(xié)作的團隊精神，提高學生動手能力。

環(huán)節(jié)5：處理數(shù)據(jù)，并得出結論。

引導學生把實驗數(shù)據(jù)記錄到設計好的表格中，指導學生用Excel軟件進行數(shù)據(jù)處理。

讓學生親身體驗現(xiàn)代技術的便捷。

環(huán)節(jié)6：展示交流。

請部分小組派代表展示本組獲得數(shù)據(jù)和圖像并做出實驗結論。

環(huán)節(jié)7：課后作業(yè)。

讓學生對實驗進行評估與反思。失敗的學生分析造成實驗失敗的原因，成功的同學要總結成功經(jīng)驗，分析實驗還有哪些方面可以改進，以進一步減小實驗誤差，提高實驗準確性。

四、反思評價

本節(jié)課設計能遵循教學規(guī)律，通過探究、討論、指導等多樣化的教學方式，有層次地組織教學，進而突出了教學重點和難點。另外在探究過程中，能有效地促進學生的參與程度與認知程度。通過合理地設置由淺入深、前后連貫的一系列問題，引導學生討論、交流，從定向探究把學生逐步引向自由探究，最終確定了實驗方案。使學生能在科學探究的海洋中，增強了參與意識，展現(xiàn)了學習的積極性、主動性，最終達到了學有興趣、學有所得的目的，實現(xiàn)了本堂課的教學目標。