一節(jié)實驗課的教學設計

        一、教學設計思想
        “探究恒力做功與動能變化的關系”是《新課標高中物理教科書必修②》（山東版）（以下簡稱新教材）中機械能的第一節(jié)內(nèi)容，與舊教材相比，新教材的變動大膽又合理。我們在教學過程中會發(fā)現(xiàn)，雖然教師強調(diào)用動能定理解決問題是如何方便，但學生總喜歡用牛頓運動定律來解決，為什么呢？主要原因是學生在學習牛頓運動定律時，經(jīng)歷了由生活經(jīng)驗到理論推導、由定性分析到定量計算、由理想實驗到動手實驗等一系列親身體驗，牛頓運動定律在學生腦海中根深蒂固、清晰透徹。如果學生在學習動能定理過程中，沒有經(jīng)歷類似過程，那么動能定理顯然無法動搖牛頓運動定律在學生心中的地位。新教材在第一節(jié)，直接就由理論探究得出動能定理，并鼓勵學生設計實驗驗證；讓動能定理貫穿在整章的學習過程中，使學生更理解深入研究“功”這個物理量的重要意義。
        通過牛頓運動定律的學習，學生已經(jīng)理解力是物體運動狀態(tài)發(fā)生變化的原因，我把新課標題改為“探究物體動能變化的原因”，一方面可以暗示學生前面的學習已經(jīng)告一段落，現(xiàn)在我們要從另一個角度來探尋物體運動過程中所蘊涵的其他規(guī)律了；另一方面也告訴學生功和動能的變化之間是因果關系，這和前面學的力與速度變化率的關系是類似的，而研究自然界中各物理量之間的關系是物理學的主要內(nèi)容。
        在學習本節(jié)內(nèi)容之前，學生對功能關系沒有非常清晰的認識，如果要讓學生自己分析得出兩者的關系，難度相當大；況且學生對動能這個物理量只有定性知識，只知道它和質(zhì)量、速度有關。所以這里應有方向地引導學生進行理論探究，以降低難度。在理論推導基礎上進行實驗驗證是本節(jié)的重點，是培養(yǎng)學生科學探究能力的好時機，也是鞏固動能定理的重要環(huán)節(jié)，教材提出了很多指導性建議，由于條件有限，這些建議學生只能通過閱讀了解或者看教師演示，無法親身經(jīng)歷，難免有些遺憾。為了彌補這個遺憾，本節(jié)課設計讓學生用自由落體運動來驗證重力做功等于動能的增量。
        二、教學程序
        1. 引入
        （1）引言：通過前面的學習，在伽利略、牛頓等科學偉人的指導下我們知道了力是物體運動狀態(tài)發(fā)生變化的原因。從今天開始我們將從另一個角度來探尋物體運動過程中所蘊涵的其他規(guī)律，即探究物體動能變化的原因。
        （2）運動的物體具有動能，決定動能大小的因素有哪些？ 
        （3）如果一個籃球的質(zhì)量是1 kg,速度是1 m/s，它的動能是多少？
        （4）以籃球為研究對象，一步步引導學生得出物體動能變化時要受力，同時還發(fā)生了一段位移。雖然我們還不知道物體的動能具體為多少，但是我們知道如何讓一個物體的動能發(fā)生變化。我這里有一個籃球，誰能讓它的動能發(fā)生變化？
        設計意圖：
        設置謎團，激發(fā)學生的探究欲；以舊帶新，體會知識點之間的聯(lián)系；把籃球帶入課堂，既增加了親切感，又增強了感性認識。從多個角度吸引學生的注意力，使學生感受到未知的知識和已知的知識一樣有趣。
        2. 用學過的知識理論探究力、位移、動能的變化之間的關系
        以汽車在恒定牽引力作用下作加速運動為例，研究它們之間的關系。
        已知汽車牽引力為F，質(zhì)量為m，地面阻力可以忽略不計，初速度為v1，末速度為v2。 
         
        給出一定的時間讓學生自己研究，如果學生有困難則要給予提示：哪一個物理量可以把力和運動聯(lián)系起來？讓學生領會到加速度是聯(lián)系力和運動的橋梁。
        學生匯報它的思路，教師書寫。
        利用牛頓第二定律可得：F＝ma
        利用運動學知識可得：v22－v12＝2as
        學生的最后結(jié)果可能不是動能定理的表達式，教師要保留他的結(jié)果。
        例如， 。
        再過渡：位移和動能的大小無關，把它移到左側(cè)怎么樣，如： 。
        設計意圖：
        降低理論探究的廣度和深度，讓學生體會到新知識和舊知識之間的紐帶關系。
        3. 學生討論設計實驗方案
        教師讓學生四人一組討論，討論后派一名代表準備發(fā)言。如果學生有困難則要給予提示，如設計實驗方案要測哪些物理量以及如何測量。      4. 交流實驗方案
        不管學生講得怎么樣，教師應以鼓勵為主，不要過多否定學生方案的缺陷，以免打擊學生的積極性，盡可能交流不同的方案。
        若有學生想出用曾經(jīng)做過的實驗，利用打上點的紙帶，研究物體作勻加速運動的過程中瞬時速度的求法；那么順水推舟在黑板上畫出紙帶，復習某段時間的平均速度等于中間時刻的瞬時速度，寫出求瞬時速度的表達式。
        若沒有學生想出，則提示回憶，曾經(jīng)做過什么實驗可以測定速度。總之，一定要引導學生利用紙帶上的點求瞬時速度的方法，為后面的動手實驗做準備。
        設計意圖：
        培養(yǎng)團隊意識，激勵合作精神，鍛煉語言表達能力，以及聆聽他人意見的謙虛態(tài)度。
        5. 動手做實驗：利用自由落體運動來探究重力做功與動能變化的關系
過渡：“同學們能想出這么多方案來，老師感到非常驕傲。請同學們課后把自己的設計方案記錄下來，這可是你們智慧的結(jié)晶。不過，今天老師想和你們一起來做實驗驗證。根據(jù)桌上的儀器你能猜出是用什么運動來驗證嗎？”學生若猜不出來，教師拿重錘做一個下落動作。
        今天我們就通過自由落體運動來探究重力做功與動能變化的關系。
        教師問：“這個實驗中是否需要測量重錘的質(zhì)量？”學生經(jīng)過思考得出：不需要。
        教師介紹實驗儀器、實驗步驟，以及實驗注意事項后，學生開始做實驗。
        教師在學生做實驗過程中巡視，解決學生遇到的問題。做實驗較快的學生可以當場進行數(shù)據(jù)處理，做實驗慢的學生可以課后處理。
        最后讓做實驗較快的學生匯報實驗結(jié)果，檢驗理論和實踐是否統(tǒng)一。
        設計意圖：
        其他實驗方案有的只能是教師做，有的實驗數(shù)據(jù)處理比較麻煩，重力是一個恒力，又不需要測量質(zhì)量，還可以復習鞏固以前的知識。亞里士多德說過：“告訴我的我會忘記，給我看的我會記得，讓我經(jīng)歷的我會理解�！币虼�，要讓學生牢固掌握動能定理，讓學生親自經(jīng)歷過程是非常有必要的。
        三、教學反思
        本課內(nèi)容在實際操作過程中，課堂氣氛比較活躍，我體會是由以下幾點引起的：
        1．籃球起到了很好的效果，學生思維的積極性被調(diào)動起來了。整節(jié)課學生思想集中，思維活躍。新課標倡導我們要用身邊的物體做實驗。物理模型是用來代表實際物體的，代表什么物體呢，如我們經(jīng)常拿著小球、木塊走進課堂，無意中拉近了物理與生活的距離。
        2．新課標倡導科學探究的學習方式，但并不等于每節(jié)課都要進行開放式探究活動。根據(jù)本課內(nèi)容特點，我采用了指導性探究活動與挑戰(zhàn)性探究活動相結(jié)合的方式，讓學生的思維有張有弛，并且能顧及到不同層次的學生，爭取讓所有學生在不同探究活動中能體會到成就感。
        通過本課內(nèi)容的設計與實踐，我深刻體會到了新課程教學理念帶給師生的樂趣，只要我們教師時時能從學生的需求出發(fā)，為學生的終身發(fā)展負責，合理設計教學過程，和學生一起快樂學習、交流，一定能培養(yǎng)出一批富有創(chuàng)新、探究意識，樂于挑戰(zhàn)的人才。 

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