基于核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計—動能和動能定理

葉飛 梁旭

摘要：以核心素養(yǎng)為目標(biāo)，通過任務(wù)分解、情境創(chuàng)設(shè)和問題設(shè)計，以“動能和動能定理”為例，具體闡述如何以教學(xué)內(nèi)容為載體，以情景提問為引導(dǎo)，以探究活動為主體.并就思維引導(dǎo)、實(shí)驗、教學(xué)活動方式提出了建議.最終達(dá)到核心素養(yǎng)目標(biāo)的過程.

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；教學(xué)設(shè)計；動能和動能定理；任務(wù)；問題情景

作者簡介：葉飛（1980-），男，浙江長興人，本科，中學(xué)一級教師，研究方向：高中物理學(xué)科教學(xué)；

梁旭（1962-），男，浙江上虞人，本科，中學(xué)特級教師，浙江省高中物理教研員，研究方向：中學(xué)物理教學(xué)目標(biāo)、方法和策略.

1任務(wù)分解

任務(wù)1：猜測動能可能與什么因素有關(guān).

任務(wù)2：推導(dǎo)動能的表達(dá)式.

任務(wù)3：動能定理的拓展.

任務(wù)4：動能定理的應(yīng)用.

2教學(xué)活動

任務(wù)1：猜測動能可能與什么因素有關(guān).

問題情景：步槍子彈射穿鋼板視頻（圖1為截圖），大鐵錘掀翻汽車視頻（圖2為截圖）.

教學(xué)建議：

（1） 思維引導(dǎo)建議：通過觀察步槍子彈射穿幾塊鋼板和巨大鐵球砸碎幾輛汽車的錄像，發(fā)現(xiàn)運(yùn)動物體具有能量，根據(jù)學(xué)生在初中已有基礎(chǔ)可直接提出這種能量是因物體運(yùn)動而具有的能量——動能.而高速運(yùn)動的子彈和大鐵球能使學(xué)生聯(lián)想到動能與物體速度、質(zhì)量有關(guān).

（2） 教學(xué)活動建議：對于問題1、2、3，均可讓學(xué)生直接回答，其他同學(xué)補(bǔ)充.

任務(wù)2：推導(dǎo)動能定理的表達(dá)式.

問題情景：如圖3所示，物塊在恒力作用下在光滑水平面上沿直線運(yùn)動，速度從v1變?yōu)関2.

5.動能定理的表達(dá)式是怎樣的？所表達(dá)的意義是什么？知道W = Ek2 - Ek1，即力在一個過程中對物體做的功，等于物體在這個過程中動能的變化（物理觀念）

6.在同一直線上行駛的汽車和地面上看到的F、l和v，哪些量相同，哪些量不同？不同的參考系動能定理表達(dá)式是否可能不同？因速度、位移與參考系有關(guān)，動能定理表達(dá)式與所選擇的參考系也有關(guān)，通常默認(rèn)地面為參考系（物理觀念）

教學(xué)建議：

（1） 思維引導(dǎo)建議：要得到動能的定理表達(dá)式，除了實(shí)驗方法以外，可以從做功的角度進(jìn)行理論推導(dǎo).如圖3所示的情景，物塊在恒力作用下在光滑水平面沿直線運(yùn)動，速度從v1變?yōu)関2，要求學(xué)生進(jìn)行理論推導(dǎo).

（2） 教學(xué)活動建議：對問題1，可先讓學(xué)生獨(dú)立思考，然后小組討論并回答；對問題2，可讓學(xué)生獨(dú)立回答，其他同學(xué)補(bǔ)充；對問題3，要求學(xué)生獨(dú)立推導(dǎo)，教師選擇典型進(jìn)行展示與評價；對問題4、5，可讓學(xué)生獨(dú)立回答，其他同學(xué)補(bǔ)充；對問題6，可先讓學(xué)生獨(dú)立思考，然后小組討論并回答，教師進(jìn)行補(bǔ)充說明.

任務(wù)3：動能定理的拓展.

問題情景：如圖4所示，物體受到斜向上拉力作用下在粗糙水平面上運(yùn)動，速度從v1變?yōu)関2.

教學(xué)建議：

（1） 思維引導(dǎo)建議：先讓學(xué)生對如圖4所示情景的動能定理形式進(jìn)行猜想，再讓學(xué)生證明，對于問題4、5的情形，考慮到教學(xué)時間限制，不要求學(xué)生在課堂中進(jìn)行嚴(yán)格推導(dǎo)，但可以要求學(xué)生對公式為何仍能成立進(jìn)行解釋和說明.

（2） 教學(xué)活動建議：對問題1，可讓學(xué)生直接回答，其他同學(xué)補(bǔ)充；對問題2，要求學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行推導(dǎo)，教師選擇典型情況進(jìn)行展示，師生一起進(jìn)行評價；對問題3，可讓學(xué)生直接回答，其他同學(xué)補(bǔ)充；對問題4和問題5，可讓學(xué)生先獨(dú)立思考，然后小組討論再回答，教師根據(jù)需要適當(dāng)說明.

任務(wù)4：動能定理的應(yīng)用.

問題情景：如圖5所示，一滑塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）經(jīng)水平軌道AB進(jìn)入豎直平面內(nèi)的四分之一圓弧形軌道BC.已知滑塊的質(zhì)量m=050kg.滑塊經(jīng)過A點(diǎn)時的速度vA=50m/s，AB長x=45m，滑塊與水平軌道間的動摩擦因數(shù)μ=010，圓弧形軌道的半徑R=050m，g取10m/s2.

教學(xué)建議：

（1） 思維引導(dǎo)建議：先讓學(xué)生對兩種情景分別畫好運(yùn)動草圖，對運(yùn)動員做好受力分析，標(biāo)注相應(yīng)物理量.

（2） 教學(xué)活動建議：對問題1，可讓三名學(xué)生直接上臺板演，其他同學(xué)點(diǎn)評，教師對使用動能定理的解題規(guī)范加以說明；對問題2，要求學(xué)生思考后能回答出，阻力為變力，運(yùn)動為曲線，這時候讓學(xué)生自己完成解題過程，教師選擇典型情況進(jìn)行展示，師生一起進(jìn)行評價；對問題3，可讓學(xué)生直接回答，其他同學(xué)補(bǔ)充；對問題4，可讓學(xué)生先獨(dú)立思考，然后小組討論再回答，教師根據(jù)需要適當(dāng)說明.