課題研究：用共點力的平衡條件研究風力一、教學任務分析 “用共點力的平衡條件研究風力”的課題研究，是在學習了物體在共點力作用下的平衡條件的基礎上，為了培養(yǎng)學生運用所學的物理知識解決一些簡單實際問題的能力，增強科學探究的意識和能力而設置的。課題研究是高中學生物理學習重要途徑之一。本課題研究需要以物體在共點力作用下的平衡概念和平衡的條件，以及科學探究等方面的知識為基礎。通過有關風力發(fā)電、臺風災害的錄像，激發(fā)學生探究風力的欲望。結合物體在共點力作用下平衡的條件，運用控制變量法，設計研究風力的實驗方案，并進行相應的實驗探究。本設計要求鼓勵學生主動參與，在設計實驗方案、實驗探究、交流評價等過程中，讓學生感受到控制變量等科學方法的應用，感悟觀察、實驗對形成概念和發(fā)現(xiàn)規(guī)律的重要作用，增強科學探究的意識和能力。二、教學目標1、知識與技能（1）理解物體在共點力作用下的平衡條件。（2）能設計用共點力作用下的平衡條件研究風力的實驗方案。（3）學會根據(jù)需要自制實驗器材。（4）學會應用DIS實驗解決簡單的實際問題。2、過程與方法（1）通過課題研究學認識控制變量法。（2）通過課題研究經(jīng)歷科學探究的過程。3、情感、態(tài)度與價值觀（1）通過課題研究過程，感悟理論聯(lián)系實際是學以致用重要途徑。（2）通過課題研究，感悟團隊精神是成功的重要保證。三、教學重點和難點用共點力平衡條件設計研究風力的實驗方案。四、教學資源1、有關風力發(fā)電、臺風災害的錄像。2、DIS實驗設備及相關的自制實驗器材。3、多媒體教學設備等。五、教學設計思路本設計圍繞“用共點力的平衡條件研究風力”的課題展開。本設計的基本思路是：課前由學生自由組成的研究小組分工協(xié)作，搜集各種有關臺風災害和各種共點力平衡問題的資料，在課前設計好各自的實驗預案。教學時，以有關風力“正”、“反”兩方面的影響的錄像為情景，進一步激發(fā)學生對風力產生探究的強烈愿望。以小組為單位進行匯報、交流、修改實驗方案、DIS及自制實驗器材實驗探究，最后通過交流、評價，增強學生科學探究的意識和能力。本設計要突出的重點和要突破的難點是：用共點力平衡條件設計研究風力的實驗方案。方法是：以用共點力的平衡條件為理論基礎，采用課內外結合的形式，通過介紹介紹科學探究的基本思路、途徑和方法；介紹資料搜索的方法和途徑；提供可以借鑒的案例；指導課題組發(fā)揮各自特長、分工合作，提高工作效率等，使學生能夠通過努力完成方案的設計。在課題研究期間，老師要經(jīng)常關心各課題組的進展情況，歡迎學生質疑，適時給予必要的指導，但不包辦代替。 本設計立足于理論聯(lián)系實際，是探究性學習的一種形式和課堂教學的延伸。目的不在于課題是否有成果，結果是否正確，而是重在于參與，使學生在課題研究的過程中，體驗科學方法的應用，經(jīng)歷科學探究的過程，感悟科學的求真務實，增強科學探究的意識和能力。完成本設計的內容約需3課時（包括課外活動時間）。六、教學流程1、教學流程圖活動II探究活動III交流評價情景錄像設問活動I猜想設計2、流程圖說明情景 錄像，設問以風力發(fā)電和臺風災害的錄像為情景，使學生對現(xiàn)實生活中風力“正”、“反”兩方面的影響有深刻的感受，從而激發(fā)學生對風力產生探究的強烈愿望。如果考慮到時間因素，也可只選擇臺風的危害錄像，并簡單介紹風力發(fā)電，使學生對“從生活到物理”形成深刻印象。活動I 猜想影響風力的因素，交流設計的實驗預案小組為單位進行匯報、交流各自的猜想與實驗預案，并相互進行質疑、提出修改建議?；顒覫I 實驗探究應用DIS及自制實驗器材，根據(jù)各自的方案進行相應的實驗探究。如學生的預案存在不足，教師可介紹如下參考方案，供學生選用：光滑細金屬絲上套小球，小球與力傳感器之間用細線相連，當小球受風力作用時，即可以觀察到小球受力的大小。u 為了改變質量，可以在球的上方挖去一塊，并可以放置不同質量的小木塊。u 為了改變橫截面積，除了球狀物外，還可以用方塊形木塊代替。u 小球及木塊的中間留孔，表面一半是光滑的，另一半為粗糙的。u 木塊的形狀最好還有三角形、五角形等，以供學生研究選用。用控制變量法研究情況如下：u m、S一定時，F(xiàn)與v的關系。u v、S一定時，F(xiàn)與m的關系。u m、v一定時，F(xiàn)與S的關系。u m、S、v一定時，F(xiàn)與表面的粗糙程度的關系。u m、S、v一定時，F(xiàn)與形狀的關系。如果光滑細金屬絲上套小球水平放置，利用DIS力傳感器測小球受到風力大小，因摩擦力太大無法測量的話，可以改光滑細金屬絲上套小球后豎直放置，用電風扇向下吹小球?；顒覫II 交流、評價對學生活動過程中的表現(xiàn)教師應注意激勵性、適時性、過程性的評價。3、教學主要環(huán)節(jié)本設計可以分為四個教學環(huán)節(jié)。第一環(huán)節(jié)，通過情景錄像激發(fā)學生的學習興趣。第二環(huán)節(jié)，通過分組交流研究預案，相互質疑和提出建議，修改并完善實驗方案。第三環(huán)節(jié)，通過分組實驗探究活動，驗證是否達到預期成果。第四環(huán)節(jié)，通過分組成果的交流和評價活動，總結經(jīng)驗。七、教案示例（教學節(jié)錄）執(zhí)教：奉賢區(qū)景秀高中 宋佩紅教 學 過 程點 評一、課前準備：預習作業(yè)：要求物理研究性學習小組成員分工協(xié)作，收集各種資料上的有關共點力平衡類問題，并根據(jù)教師提供的下列器材，以“用共點力的平衡條件研究風力”為課題，制定好研究方案。二、教學過程：1、錄像導入，激發(fā)興趣并留下懸念：學生活動：觀看“臺風的危害”錄像片段。教師：臺風的危害對于人類是一大災難，風力的大小能摧毀建筑物，農作物等等的威力，那么物體所受風力的大小會跟哪些因素有關呢？3、4個學生回答：風速，被吹的物體的質量、體積、形狀教師：同學們的思維很活躍，提出了很多猜想，我們可以用實驗的方法來檢驗這些猜想是否正確。在實驗時我們應該采取什么方法，可以找出影響物體所受風力大小的那些因素？學生：控制變量法。教師：就這個問題同學們設計一個可行的方案，把預習準備好的資料一起交流，我們評選一下，尋找最佳方案。2、交流討論研究方案：根據(jù)每組同學的課題設計，推選一位代表上臺發(fā)表課題研究思路。評選可行、科學的研究方案。每組在交流的基礎上改進方案。各研究性學習小組跟坐在自己附近的幾個小組進行交流或交換方案，相互參考，相互啟發(fā)，并指出彼此方案中的不合理成份，以便各自對方案進行完善。教師：課桌上為同學們準備了實驗材料，如果還需要什么可以提出來，根據(jù)你們的方案各組開始探究。3、實驗研究：優(yōu)化方案后選擇適合的實驗儀器分組實驗探索。根據(jù)學生課前預習作業(yè)提出的物件準備，讓學生在課前準備好自己所需要的實驗器材。學生在改進實驗時要增加一些器材，老師給與調整。教師在教室巡回，指導學生，并和學生一起交流探討。教師：每個小組都做得非常認真，我們看看第一小組做的情況吧。第一小組將他們組的情況進行了講解。其他小組成員認真聽取，尋找其中合理和不合理的地方，提出不同意見。4、交流研究成果：首先由學生就自己的實驗提出一個問題。撰寫研究方案。每組選派一位同學進行最后的總結陳辭。將研究方案進行交流比較，評選出最佳研究方案。這節(jié)課上同學們充分運用自己的聰明才智，發(fā)揮自己的各方面能力，通過所學的知識解決了風力的大小在小球平衡時的作用，研究過程中有很多的問題，但同學們都克服了。不僅如此，還發(fā)現(xiàn)了許多有趣的問題，在今后的學習中同學們可以不斷地解決這些問題。5、課外拓展：課后思考撰寫學習心得，收集后交流：（1）寫出實驗報告或論文，班內交流評選。（2）利用結論解決一個物理習題。學生根據(jù)自己的設計方案，若還需要其它器材，鼓勵學生設法用日常生活用品來替代，讓生活走進物理，從而培養(yǎng)學生聯(lián)系實際的能力和創(chuàng)新能力。在交流過程中學生的思想活躍，氣氛熱烈，時常會迸發(fā)出創(chuàng)新的思維火花。培養(yǎng)學生的問