談《動能和動能定理》之教學設計お

付婷婷

1 教材分析

本節(jié)課是《普通高中物理課程標準》必修二第七章第七節(jié)中所涉及的內(nèi)容， “動能和動能定理”的學習，可以使學生深入理解功能關(guān)系，是高中物理的核心概念之一，也是本章乃至整個力學的重點之一，為其他學科和今后的學習打下基礎(chǔ).

2 學情分析

本課針對高一學生，學生基礎(chǔ)較好，思維比較活躍，從知識準備上，由于學生在初中對物理有一定了解，并學習了牛頓運動定律相關(guān)知識，且對功和能的概念有了認識，并且通過第六節(jié)的實驗探究認識到做功和物體速度變化的關(guān)系即W正比于速度的平方的基礎(chǔ)上，但是由于初中學生還沒有深入學習功能關(guān)系，所以容易憑借生活經(jīng)驗形成錯誤的潛概念理解，本課的內(nèi)容與我們的生活實際息息相關(guān)，所以本節(jié)課，我將在培養(yǎng)學生思維轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)上，聯(lián)系實際力求將STS的理念以及辯證關(guān)系滲透到本課的教學中.

3 教學目標

知識和技能方面.第一，學生要理解動能的概念，理解動能定理的物理意義，并進行相關(guān)的分析和計算，第二，深入理解合外力做功的含義，第三，學會聯(lián)系實際運用和解決動能定理相關(guān)問題的步驟.

在過程和方法上，掌握恒力和變力分別作用下動能定理的推導，并且學會對比分析動力學知識與動能定理的應用優(yōu)勢.

在情感和價值觀方面，學生通過類比學習，歸納推導，培養(yǎng)科學探究的興趣，逐漸形成認真嚴謹?shù)膶W習態(tài)度.

4 教學重難點

（1）重點：對動能概念的理解；動能定理的理解和應用

（2）難點：[JP3]深入理解功能關(guān)系并利用動能定理解決實際問題.

5 教學過程

5.1 復習回顧，引入新課

教師活動1 運用視頻資料，1998年上海虹橋機場一飛機緊急迫降時，由于巨大機身與軌道摩擦產(chǎn)生爆炸這段視頻，讓學生回顧初中對動能的認識，以及思考為什么會引發(fā)爆炸這一現(xiàn)象，進而引出課題.

學生活動1 讓學生交流，思考飛機迫降的巨大動能最后為什么消失了？

設計意圖 調(diào)動學生的思考，鍛煉學生從現(xiàn)象探究本質(zhì)的思維，并且體會我們生活中處處存在物理.

教師活動2 提出以下問題：

（1）在必修一學習速度這一物理量的時候，為什么會引入速度這一物理量？

（2）我們初中對物理的了解，知道物體會由于運動而具有能量，那么我們用什么來描述這一物理量呢？

學生活動2 學生代表發(fā)言回答問題1，并思考問題2，能明確為了描述物體空間運動變化快慢而引入速度.

設計意圖 回顧知識，并通過思考從“為什么引入這一物理量的角度”，用類比的思維方式引出對動能的學習.

5.2 新課教學

5.2.1 動能

教師活動3 利用多媒體展示以下問題

一個物體在只受牽引力作用下，從A位置沿直線經(jīng)過位移x到B位置，A點初速度為va，B點速度為vb，這一過程中物體的動能如何變化？發(fā)生這種變化的原因是什么？

學生活動3 學生動腦思考，頭腦中建立模型，交流討論后發(fā)言.得出物體速度越來越大，所以動能越來越大和由于這個過程牽引力做功，導致動能增加.

教師活動4 教師歸納總結(jié)動能的定義，公式，單位以及注意事項.

5.2.2 動能定理

教師活動5 給學生展示以下物理情境，計算，討論并總結(jié)以下過程中功能關(guān)系的關(guān)系式.

（1）一物體質(zhì)量為m，從高度h處，做自由落體運動，下落h后，速度變?yōu)関1.

（2）物體質(zhì)量m，在只受力F的作用下，沿初速度v0的方向運動，經(jīng)s位移，速度到v2.

學生活動4 分別計算并歸納兩種情境下，物體各自所受的力做的功與他們對應的機械運動過程中的動能的變化.

設計意圖 讓學生自主發(fā)現(xiàn)，歸納總結(jié)，同一運動過程中，物體所受力做的功同動能的變化的關(guān)系，從理性上，認識功能關(guān)系，認識數(shù)學知識與物理內(nèi)容之間的交叉運用.并且鍛煉了學生的歸納推導能力.

教師活動6 教師評價并總結(jié)單個力作用下，功和能的具體計算關(guān)系.再引發(fā)學生思考，如果多個外力的合力做功，它會導致什么能量發(fā)生變化.舉例，物體質(zhì)量為M，在受拉力F′和地面給的摩擦力f的作用下，沿直線由速度v0，經(jīng)s的位移，速度達到到vt，在這樣的物理情境下，分析計算各個外力做的功，以及合力做的功，同時計算初狀態(tài)和末狀態(tài)時分別的動能大小.

學生活動5 分組討論并計算，將推導總結(jié)出結(jié)果，發(fā)現(xiàn)同一過程中合外力做的功數(shù)值上等于這一過程初末狀態(tài)動能的變化.

設計意圖 從單個的力作功與動能變化多少的關(guān)系深入并類比到合力作功引起的動能變化，讓學生思維循序漸進，并且自己計算推導的過程，加深對功能關(guān)系的理解.

教師活動7 評價學生分組交流討論后的結(jié)果，總結(jié)動能定理的定義，公式，以及單位.并且總結(jié)：從數(shù)學角度動能變化有正有負，也恰恰符合之前所學習的做功有正有負.繼續(xù)提出問題：讓學生在以一物塊做勻速圓周運動從起點A繞一圈又回到A點這個背景下，從三個角度嘗試探究功能關(guān)系：

（1）全過程運用牛頓運動定律分析；

（2）運動過程中找一中間點，分為兩部分運用動能定理分析；

（3）全過程中運用動能定理.

學生活動6 分組交流討論，并且計算分析，這個運動過程中三個角度分析問題的優(yōu)缺點.

教師活動8 評價學生結(jié)果，并總結(jié)牛頓運動定律和動

驗現(xiàn)象要突出、明顯，給學生出乎意料的震撼，也可以在實驗之前，讓學生猜測實驗現(xiàn)象，若猜對，可以培養(yǎng)學生自信心；若猜錯，可激發(fā)學生的求知欲.如在“慣性”一節(jié)教學中，筆者設計了如圖2的實驗：塑料球和金屬球分別懸于礦泉水瓶中，當瓶子向一方移動時，兩個球分別向相反方向移動；在說明“靜電除塵”效果時，用銅棒穿過礦泉水瓶軸線、鋁箔紙粘于瓶內(nèi)壁分別作為除塵的兩極，如圖3.

2.3 設計對實驗現(xiàn)象討論的問題

[TP4GW41.TIF，Y#]如何引導學生分析、討論實驗現(xiàn)象，是本教學設計的高潮.教師在課堂教學前，預設有梯度的問題，指導學生討論的方向.如在瞬時速度教學中，針對學生難以理解“當Δt→0時，[SX（]Δx[]Δt[SX）]就表示瞬時速度”這一點，設計了圖4實驗，采集了表1所示數(shù)據(jù)，預設如下問題.

問1：第一組實驗得到的速度比車頭速度大還是??？

問2：[JP3]表中四組實驗得到的速度呈現(xiàn)出什么規(guī)律？如何解釋？

問3：猜一下車頭通過光電門時的速度約是多少？

問4：怎樣精確測定車頭通過光電門時的速度？

問5：若實驗中，對速度要求“精確到兩位有效數(shù)字”，哪一組可以表示車頭通過光電門速度？

問6：由此可得出什么結(jié)論？

討論過程中，指向明確且有梯度的問題，既可以指導和駕馭學生討論方向，又可以培養(yǎng)學生良好的邏輯思維能力.在教學實踐中，由于學生受到心智、經(jīng)歷等因素的限制，有些在教師看來順理成章結(jié)論，卻無法提煉出來，這時候教師切勿越俎代庖，一定要留出足夠的時間，讓學生展開充分討論.討論的過程就是對物理規(guī)律和概念的理解過程，充分的討論使學生更加牢固的理解知識的內(nèi)涵和外延，有利于學生應用知識，同時提高教學質(zhì)量，杜絕思維很快、但思考很淺的現(xiàn)象.

2.4 形成實驗結(jié)論

經(jīng)過對實驗現(xiàn)象的深刻討論，得出客觀的規(guī)律，是本教學設計最終目的.在層層深入的問題的引導下，逐漸剔除表面、膚淺的認識，學生在腦海中慢慢形成概念和理解規(guī)律.雖然學生不能用流暢的語言完整的概括實驗現(xiàn)象揭示的規(guī)律性的東西，但這不影響對規(guī)律的理解.概念的形成是首要的，其次才是名稱（趙凱華語）.

3 基于實驗情境的教學設計的意義

3.1 讓教學設計充滿挑戰(zhàn)

傳統(tǒng)的教學設計主要根據(jù)《教學大綱》、《學科指導意見》等確定的重、難點設計教學過程.作為一般性的教學指導用書，《教學大綱》或《學科指導意見》僅從知識本身分析教學，缺乏對學生實際情況的調(diào)研，針對性不強，依據(jù)此設計的教學過程往往無法回答學生的疑惑，教學效果較差.“調(diào)查問卷”形成“反饋單”反映了學生中普遍的又具有個性化的問題，這些問題是無法預設的.針對學生的問題，設計實驗，用實驗現(xiàn)象說明問題或引發(fā)思考和討論，這樣的教學設計過程對教師充滿了挑戰(zhàn).如在“電表的改裝”一節(jié)教學中，筆者把問卷調(diào)查前后的教案中一個片段做了對比.

問卷調(diào)查前

環(huán)節(jié)一：靈敏電流計的內(nèi)阻

展示靈敏電流計內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如圖5.告訴學生線圈由很長的銅導線繞成，所以電流計有內(nèi)阻.

問卷調(diào)查后

環(huán)節(jié)一：靈敏電流計的內(nèi)阻

①設計如圖6所示電路，在A、B間接發(fā)光二極管，二極管正常發(fā)光.說明A、B之間有電壓（很?。?

②問：能否將靈敏電流計接在A、B之間？

③把靈敏電流計接在A、B之間，電流計偏轉(zhuǎn)一定角度.

④展示圖5，介紹電流計的內(nèi)部結(jié)構(gòu).

修改目的

在初中教學中，認為電流表內(nèi)阻為零.所以學生在“問卷反饋單”非常集中的反映無法理解“電流表有內(nèi)阻”.

兩個教案都重視了對電流表內(nèi)阻的教學.但修改后的教案更注重用實驗帶給學生的直觀體驗，同時在操作實驗前的設問，激發(fā)了學生的迫切看到實驗效果的欲望，教學效果顯著，給學生留下深刻印象.

基于實驗情境的教學設計，因為了解學生的問題，所以在課堂教學中緊緊抓住學生.在實驗基礎(chǔ)上，形成了探究問題，創(chuàng)造了思維環(huán)境，通過對實驗的討論破解學生的疑惑.

3.2 提高了學生學習的主動性

以前，學生被動的聽老師講解新的知識點，雖然在老師的幫助下能夠理解和應用知識，但自己的觀點和疑惑得不到關(guān)注，學習過程的主體地位得不到體現(xiàn).基于實驗的教學設計，能根據(jù)學生的實際認知，用實驗說明問題，緊緊抓住學生思維活動.充分的討論過程，讓每個學生都有機會表達自己，學生參與程度高.甚至會在課后繼續(xù)討論實驗現(xiàn)象，也會自己動手制作實驗裝置演示實驗現(xiàn)象.

基于實驗情境的教學設計改進了教師少講多練的教學方式，充分發(fā)揮了實驗在物理教學中作用.實驗情境教學中，真實、直觀的實驗現(xiàn)象激發(fā)了學生的學習興趣和熱情，由此產(chǎn)生的好奇心和求知欲促使學生探究、發(fā)現(xiàn)實驗現(xiàn)象背后的物理規(guī)律，在理解知識的同時，掌握了獲取知識的方法和途徑.學生在教師的引導下通過觀察、思考、討論實驗現(xiàn)象，加深了對物理概念和規(guī)律的理解，培養(yǎng)了應用規(guī)律解決問題的能力，提高課堂教學質(zhì)量.