高中“導(dǎo)師制+互助學(xué)習(xí)小組活動”管理模式下智慧的上好《水平面內(nèi)的勻速圓周運動》的策略

劉麗娜?陳君

摘 要：高中“導(dǎo)師制+互助學(xué)習(xí)小組活動”管理模式的實踐研究是我校省級重點立項課題，該課題的批準(zhǔn)號2018ZQJK031。本文據(jù)此課題為依托， 以問題為導(dǎo)入， 根據(jù)建構(gòu)主義理論， 智慧地上好物理課。這是因為問題是思維的土壤，問題是教學(xué)的心臟。并且旨在為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供一個優(yōu)良環(huán)境，將學(xué)生置于廣闊的社會時空中去體驗物理、理解物理等，最大限度地發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)物理的自主性、主動性和創(chuàng)造性。培養(yǎng)學(xué)生的物理綜合分析能力。同時在課堂教學(xué)全程中靈活地用好師生的雙智慧。在該課例的教學(xué)中，主要提出三個策略：一是對教材整體分析；二是采用符合學(xué)情的教學(xué)模式；三是落實模式各教學(xué)環(huán)節(jié)。這些策略在實踐中收到好的效果。

關(guān)鍵詞：問題導(dǎo)入 互助合作 小組活動模式 策略

一、對教材整體分析

（一）對知識點分析

本節(jié)內(nèi)容是粵教版高中物理必修2第二章《勻速圓周運動》的第4節(jié)內(nèi)容，在此之前，學(xué)生已經(jīng)初步認(rèn)識了勻速圓周運動，會用線速度、角速度、周期、頻率描述勻速圓周運動的快慢。通過第二節(jié)向心力和向心加速度內(nèi)容的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)知道了向心力的大小與質(zhì)量、角速度、半徑的定量關(guān)系。第三節(jié)通過勻速圓周運動基本規(guī)律，結(jié)合實際生活中的兩個實例“火車轉(zhuǎn)彎”和“汽車過拱橋”進(jìn)行分析，學(xué)生已經(jīng)明確了向心力的來源，知道向心力是按效果命名的力，任何一個力或幾個力的合力都可以提供向心力。那么本節(jié)課立足于勻速圓周運動基本規(guī)律上，結(jié)合幾種常見的水平面內(nèi)勻速圓周運動的典型模型及其臨界條件進(jìn)行分析，旨在對向心力來源的知識鞏固和對臨界問題的分析。所謂臨界問題，一般是指物體的運動形式，或者物理現(xiàn)象、物理過程轉(zhuǎn)變的過程中，存在著分界的問題。物體處于這種轉(zhuǎn)變狀態(tài)，稱為臨界狀態(tài)，此時物體既具有轉(zhuǎn)變前的基本特點，又具有轉(zhuǎn)變后的基本特點。而要實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)變是有條件的，稱為臨界條件，常涉及一個或幾個物理量達(dá)到特殊值（臨界值），而臨界值大多以極值的形式表現(xiàn)出來，如最大值、最小值和零值。

（二）對重難點分析

對于現(xiàn)在的高中生來說，很多學(xué)生做理科題目時總是出現(xiàn)眼高手低的習(xí)慣，一道題會說但不會寫，缺乏動手規(guī)范答題的能力，為了讓學(xué)生養(yǎng)成良好的答題規(guī)范，本節(jié)課的重點之一是要明確物體在水平面內(nèi)做勻速圓周運動的解題步驟。其次，對于臨界問題是高考的重點也是難點，在2014年全國I卷中第20題就出現(xiàn)了關(guān)于此臨界問題，所以本節(jié)課的重點之二是水平面內(nèi)勻速圓周運動的臨界問題。如何運用所學(xué)知識解決水平面內(nèi)勻速圓周運動的臨界問題是本節(jié)課的難點。

（三）對教育目標(biāo)分析

在解決水平面內(nèi)的勻速圓周運動時，分析其受力情況以及運用牛頓運動定律解決問題很重要，這是做此類題目的關(guān)鍵，并且還要掌握解決圓周運動的一般方法和特殊方法，提高綜合分析問題的能力。分析臨界問題時，首先要找出臨界狀態(tài)和臨界條件，學(xué)會把復(fù)雜問題分成很多小的問題，然后逐個突破，在學(xué)習(xí)的過程中通過小組互助合作探究，能夠培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的認(rèn)知態(tài)度，提升合作意識和探究精神，并且能夠在小組互助活動中感受學(xué)習(xí)物理成功的樂趣與體驗在科技生活實際中運用的價值。

（四）對教育策略分析

本節(jié)課主要采用“問題導(dǎo)入式+小組互助合作”的教學(xué)策略，符合學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)的原則。首先通過問題導(dǎo)入，學(xué)生自主思考，老師引導(dǎo)，讓學(xué)生明確物體在水平面內(nèi)做勻速圓周運動的典型模型有哪些？臨界狀態(tài)怎樣？其次通過學(xué)生討論，小組互助合作，小組展示，讓學(xué)生進(jìn)一步熟練圓周運動問題的解題步驟；第三通過學(xué)生討論，小組互助合作，教師點評，達(dá)到知道圓周運動中臨界問題，并能正確解題的目標(biāo)。

二、采用符合學(xué)情的教學(xué)模式

（一）傳統(tǒng)高中物理教學(xué)模式與當(dāng)今比較先進(jìn)的物理教學(xué)模式的對比

傳統(tǒng)高中物理教學(xué)模式可概括表述為“復(fù)習(xí)導(dǎo)入--傳授新知--總結(jié)歸納--鞏固練習(xí)--布置作業(yè)”，它是我國長期以來物理教學(xué)的主流模式。當(dāng)今比較先進(jìn)的物理教學(xué)模式可概括表述為“創(chuàng)設(shè)情境，提出問題--討論問題，提出方案--交流方案，解決問題--模擬練習(xí)，運用問題--歸納總結(jié)，完善認(rèn)識”。這種教學(xué)模式脫胎于傳統(tǒng)物理教學(xué)模式，力求重視教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用?！皠?chuàng)設(shè)情境，提出問題”，沒有考慮學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中生成或遇到的新問題；“討論問題，提出方案”，沒有給學(xué)生獨立自主解決問題的時空；“交流方案，解決問題”，沒有考慮學(xué)生多角度思考解決問題的途徑和方法，只是建立單一的物理模型；“模擬練習(xí)，運用問題”，沒有考慮運用物理模型去解決新的物理問題；“歸納總結(jié)，完善認(rèn)識”，強調(diào)的是單一的物理模型認(rèn)識。

（二）符合學(xué)情的“問題導(dǎo)入式+小組互助合作”教學(xué)模式

我們提出“問題導(dǎo)入式+小組互助合作”這種高中物理教學(xué)模式，是因為問題是思維的土壤，問題是教學(xué)的心臟，問題的有效產(chǎn)生和發(fā)現(xiàn)往往認(rèn)為是高質(zhì)量教學(xué)的邏輯生長點[1]。并且旨在為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供一個優(yōu)良環(huán)境，將學(xué)生置于廣闊的社會時空中去體驗物理、理解物理、認(rèn)識物理、學(xué)習(xí)物理、運用物理，最大限度地發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)物理的自主性、主動性和創(chuàng)造性。培養(yǎng)學(xué)生的物理問題意識和物理問題能力、物理探索意識和物理探索能力、物理交流意識和物理交流能力。

小組互助合作學(xué)習(xí)是在班級授課制背景上的一種教學(xué)方式，即在承認(rèn)課堂教學(xué)為基本教學(xué)組織形式的前提下，教師以學(xué)生“小組互助合作”為重要的推動性，通過指導(dǎo)小組成員展開合作，發(fā)揮群體的積極功能，提高個體的學(xué)習(xí)動力和能力，達(dá)到完成特定的教學(xué)任務(wù)的目的。下面以具體的教學(xué)實踐案例來進(jìn)行探討。

任何理論都必須用實踐來檢驗，本文以高中物理粵教版必修二第二章里面的主題為“水平面內(nèi)的勻速圓周運動”為例進(jìn)行分析。

三、認(rèn)真落實模式的各個環(huán)節(jié)

（一）問題導(dǎo)入，學(xué)生自主思考，老師引導(dǎo)

首先，請同學(xué)們思考以下幾個問題？

問題1：一般的受力分析順序？（學(xué)生答：一般順序為重力、彈力、摩擦力、已知外力等）

問題2：物體做勻速圓周運動的條件？（學(xué)生答：合外力提供向心力）

問題3：物體做勻速圓周運動的基本公式？（學(xué)生答： ）

下面同學(xué)們再思考一個問題：物體在水平面內(nèi)做勻速圓周運動的典型基本模型有哪些？

學(xué)生答：一根繩拉一個小球在水平面內(nèi)做圓錐擺運動、一個小物塊在圓筒側(cè)壁上與圓筒相對靜止做勻速圓周運動、一個小物塊在水平放置的圓盤上隨圓盤一起相對靜止在水平面內(nèi)做勻速圓周運動等等。

根據(jù)學(xué)生的回答，老師作了以下總結(jié)：

水平面內(nèi)勻速圓周運動的典型模型可以概括為以下三種：

（1）與繩子彈力有關(guān)的勻速圓周運動（2）與支持面彈力有關(guān)的勻速圓周運動（3）與靜摩擦力有關(guān)的勻速圓周運動。

（二）學(xué)生討論，小組互助合作，小組展示成果

通過前面的自主思考，我們總結(jié)了三種典型的水平面內(nèi)的勻速圓周運動的模型，下面請同學(xué)們按學(xué)習(xí)小組進(jìn)行問題的探討：

1.與繩子彈力有關(guān)的勻速圓周運動

問題1.如圖1所示，小球做圓錐擺時細(xì)繩長為L，與豎直方向成θ角，求小球做勻速圓周運動的角速度ω。

2.與支持面彈力有關(guān)的勻速圓周運動

問題2：如圖2所示，半徑為r的圓筒繞豎直中心軸轉(zhuǎn)動，

小橡皮塊緊貼在圓筒內(nèi)壁上，它與圓筒的摩擦因數(shù)為μ，

現(xiàn)要使小橡皮不落下，則圓筒的角速度至少多大？

（最大靜摩擦力等于滑動摩擦力）

3.與靜摩擦力有關(guān)的勻速圓周運動

問題3.如圖3所示，小物塊放在旋轉(zhuǎn)圓臺上，與圓臺保持相對靜止，如圖所示，物塊與圓臺間的動摩擦因數(shù)為μ，離軸距離為r，圓臺對小物塊的靜摩擦力（設(shè)最大靜摩擦力等于摩擦力）提供小物塊做圓周運動所需的向心力。 求：圓臺轉(zhuǎn)動的最大角速度？

通過小組互助合作探究，現(xiàn)展示討論結(jié)果如下：

問題1展示：

受力分析如圖4所示

小球的向心力由T和mg的合力提供 F向=F=mgtanθ

小球做圓周運動的半徑R=Lsinθ

由牛頓第二定律：F=ma=mω2R 即 mgtanθ=mω2R

問題2展示：

解析：小橡皮受力分析如圖。小橡皮恰不下落時，有：

Ff=mg 其中：Ff=μFN

而由向心力公式： FN=mω2r

解以上各式得：

問題3展示：由于小物塊做勻速圓周運動

靜摩檫力提供向心力f靜= mω2r

要使圓臺轉(zhuǎn)動的角速度達(dá)到最大，靜摩檫力要達(dá)到最大靜摩擦力

Fmax=μmg ， μmg = mωmax2r

（三）學(xué)生討論，小組互助合作，教師點評總結(jié)

根據(jù)各小組展示的情況，下面由教師作以下總結(jié)，以上問題同學(xué)們都能很好的畫出受力分析圖，并且對向心力的來源分析的很到位，下面總結(jié)物體做勻速圓周運動的一般解題步驟1.四確定：確定研究對象、確定軌道平面、確定圓心位置、確定向心力的方向。

2.受力分析。3.分析向心力的來源。4.選定向心力方向列方程求解。

下面同學(xué)們再思一個問題，在問題3中，如果增大圓盤轉(zhuǎn)動的角速度，小物塊會做什么運動呢？此問題與臨界問題有關(guān)。下面我們一起來探討一下與靜摩擦力有關(guān)的臨界問題。

問題4.如圖示，水平轉(zhuǎn)臺上放有質(zhì)量均為m的兩個小物塊A、B，A離轉(zhuǎn)軸中心的距離為L，A、B間用長為L的細(xì)線相連。開始時，A、B與軸心在同一直線上，細(xì)線剛好被拉直，A、B與水平轉(zhuǎn)臺間的動摩擦因數(shù)均為μ，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，求：

（1）當(dāng)轉(zhuǎn)臺的角速度達(dá)到多大時細(xì)線上開始出現(xiàn)張力？

（2）當(dāng)轉(zhuǎn)臺的角速度達(dá)到多大時A物塊開始滑動？

通過分析我們知道（1）細(xì)線上開始出現(xiàn)張力時，B物塊受到的靜摩擦力剛好達(dá)到最大值，在此臨界狀態(tài)時，細(xì)線上的張力還是零。對B物塊，由牛頓第二定律得μmg=mω21rB，rB=2L，解得此時轉(zhuǎn)臺的角速度ω1=μgrB=μg2L

（2）當(dāng)物塊A剛要開始滑動時，A、B受到的靜摩擦力都達(dá)到最大值，設(shè)此時細(xì)線上的張力為F，根據(jù)牛頓第二定律

對A，有μmg-F=mω22rA，rA=L

對B，有F+μmg=mω22rB，rB=2L

解得ω2=2μg3L 。

對于臨界問題的分析可以總結(jié)為：物體間恰好不發(fā)生相對滑動的臨界條件是物體間恰好達(dá)到最大靜摩擦力，如果只是摩擦力提供向心力，則有Ffm=mv2/r，靜摩擦力的方向一定指向圓心。

總之，這種教學(xué)方法的優(yōu)勢是明顯的：我們通過問題導(dǎo)入，學(xué)生自主思考，老師引導(dǎo)；小組合作探究，展示成果以及教師點評總結(jié)的教學(xué)思想，可以提升學(xué)生的發(fā)散性思維和總結(jié)歸納物理模型的能力。通過小組互助合作學(xué)習(xí)，發(fā)揮群體的集體智慧并且提高各小組成員的積極功能，從而激發(fā)個體的學(xué)習(xí)動力和提高能力，并且組內(nèi)成員互相協(xié)作、發(fā)揮各自優(yōu)勢，取長補短，既完成了特定的教學(xué)任務(wù)又達(dá)到了培養(yǎng)學(xué)科素養(yǎng)的目的。通過這種“問題導(dǎo)入式+小組互助合作”教學(xué)模式，可以提升學(xué)生的參與度，發(fā)揮學(xué)生在課堂中的主體地位，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，進(jìn)而使課堂效率最大化。

參考文獻(xiàn)：

1.張暉《新課程的教學(xué)改革》 首都師范大學(xué)出版社 2001

2.黃思敏《高中物理探究式課堂教學(xué)的設(shè)計》《中學(xué)物理教與學(xué)》2006.8

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4.魏麗萍《怎樣創(chuàng)設(shè)物理教學(xué)情境》，教學(xué)與管理，1999年9期