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文檔簡介
高中物理新課程《功》的教學設計新課程比較注重物理量引入、建立的來龍去脈,這也是為實現(xiàn)教學三維目標服務的。高中物理人教版(必修2)第七章非常重視概念、規(guī)律的探究過程,整章緊緊圍繞追尋守恒定律展開。探究守恒定律一定涉及能量的轉(zhuǎn)化過程,而要進一步研究能量的轉(zhuǎn)化,最終得到機械能守恒定律,對功的知識的掌握,就顯得尤為重要。本章的第一節(jié)《追尋守恒量》是為引入功、進一步探究能量作鋪墊的。使學生很自然的聯(lián)想到功和能是緊密聯(lián)系在一起的。因此在教學設計中教師可以緊緊圍繞“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”這條主線展開。這樣不僅可以使學生明白“為什么要引入功”,還可以利用這個結(jié)論探究功是標量還是矢量,同時也為后面學習重力勢能、探究彈性勢能的表達式、動能定律等知識打好基礎??梢赃@樣說,“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”是貫穿于整個第七章的主線,在教學設計、探究過程中應始終立足于這條主線上。教學設計思路本節(jié)課也是以“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”為教學線索的。從追尋守恒量談到能量的轉(zhuǎn)化,從能量的轉(zhuǎn)化使學生明白引入功的必要性和必然性;從生活中的物質(zhì)生產(chǎn)的基本動作和學生參與的互動實驗,探究“功”的來歷和做功的不可缺少的因素;再通過特殊情景引出一般情景,并通過等效思想,借鑒兩種特殊情況推導出功的一般表達式;從功的一般表達式的深化研究得出功有正、負;從功的正、負引出功是矢量還是標量,通過“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”探究功是標量;通過例題得出幾個力做功和它們的合力做功的關(guān)系;通過例題的拓展得出W=FLcosα的適用條件,并為以后探究彈性勢能的表達式埋下伏筆。整個教學的設計和課堂教學的過程還應緊緊圍繞著課程目標的三個維度展開。教學目標(一)知識與技能1、知道功的來歷,理解“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”,掌握做功的兩個必要因素。2、能從特殊到一般,一般到特殊推導功的一般表達式,知道功的單位。3、掌握W=FLcosα只適用于恒力,應為對地位移。(二)過程與方法1、從“為什么要引入功”得出“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”。2、通過演示和事例,并同時通過啟發(fā)式探究,使學生明白“功”的來歷并掌握做功的兩個因素。3、在推導W=FLcosα過程中,通過猜想、從特殊到一般,再從一般到特殊的理論論證等方法培養(yǎng)學生科學論證能力和推理能力,并滲透等效思想,有意識地培養(yǎng)學生的科學思維和科學方法。(三)情感態(tài)度與價值觀1、通過“為什么要引入功”和“功”的來歷的探究,使學生體會到物理來源于生活,并使學生體驗到物理學家在追尋守恒量和守恒定律過程中所做的研究過程。2、通過科學探究教學培養(yǎng)學生的科學探究興趣和熱情。教學用具啞鈴、拉力器等。教學過程一.引入新課:不同形式的能量之間可以互相轉(zhuǎn)化。能量變化的過程必然伴隨著做功的過程,可見,功與能是緊密聯(lián)系的兩個物理量。因此,在本章追尋守恒定律的過程中,首先學習功。設問:為什么要引入功?二.通過演示和事例,說明功是能量轉(zhuǎn)化的量度,請同學舉例能量發(fā)生變化的例子?;友菔?:拉彈簧拉力器通過學生舉例和教師演示拉彈簧拉力器運動的分析發(fā)現(xiàn)力對物體做功的確導致了物體能量的變化。又如書本P52圖7.2-1甲:貨物在起重機的作用下重力勢能增加了;乙:列車在機車牽引下動能增加了;丙:握力器在手的壓力下彈性勢能增加了。上述事例也說明能量發(fā)生變化,一定有力對物體做了功,反過來,力對物體做了多少的功,就意味著有多少的能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化??梢?,功是能量轉(zhuǎn)化的量度。三.通過啟發(fā)式探究,使學生明白“功”的來歷并掌握做功的兩個因素。通過功的英文單詞是“work”,“work”不就是“工作”嗎?那“做工”和“做功”意思是不是一樣?引出本節(jié)課要探究的第二個問題:“功”的來歷和做功的因素?;友菔?:請同學舉著一個啞鈴。教師“命令”:“你今天的‘工作’就是舉著啞鈴站半小時。”提問學生:“這個同學有沒有在工作?”,“有沒有使這個桌啞鈴的能量發(fā)生改變?”圍繞“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”使學生明白這種情況是勞而無“功”,對啞鈴的運動能量并無影響。因此從有沒有對物體的能量變化產(chǎn)生影響使學生明白“功”的來歷。下面我們來探究一下影響做功的因素。請同學們考慮一下汽車剎車的情況。通過引導使學生明白:要使兩輛完全相同的以同樣速度行駛的汽車停下來,從受到的阻力大小和通過的位移大小考慮可以采用兩種方法,一種是用較大的阻力,通過較小的位移,使車停下;還有一種是車受到較小的阻力,通過比較長的位移使車停下。兩種方法在改變車的運動能量上是等效的,可見,做功也是一樣的。由此可見,做功是和兩個因素相聯(lián)系的,一個是力,還有一個是在力方向上發(fā)生的位移大小。實際上物理學家在定義功的過程中,還考慮了大量的實際生產(chǎn)工作。顯然,功定義成力和在力方向上發(fā)生位移的乘積是非常準確的。這也是物理來源于生活又和生活相統(tǒng)一的一個很好的例子。而這也就是做功的兩個必不可缺少的兩個因素。四.通過從特殊到一般,再從一般到特殊,借鑒等效思想,引導學生探究出求功的一般表達式一般情景:聯(lián)系生產(chǎn)實際推導出計算功的一般公式一般的情況力F的方向與運動方向并不一致,也不是與運動方向發(fā)生的位移相垂直,力F方向與運動方向成某一角度時,力F對物體有沒有做功呢?若做了功,所做的功又是多少呢?這是本課的重點。首先指出初中求功的方法只是一種特殊的情況。生產(chǎn)生活中經(jīng)常會遇到力和位移方向不相同的情況,此時應怎么求功(貫穿特殊到一般的思想)?提出討論題。(投影)人拉車的力是斜向上的(力與位移既不同向也不互相垂直),這種情況下有沒有做功?如果有,怎么計算功(投影人拉車子圖)?1,為了培養(yǎng)學生物理模型的能力。提出三個問題(投影顯示):車子形狀復雜怎么表示,能不能簡化?人拉車子時的力時大時小,傾角也會有微小變化,能不能簡化?讓學生討論,目的是讓學生學會抓住主要因素忽略次要因素,得出牛拉犁的物理模型。通過討論,學生認為箱子的形狀雖然復雜但可以簡化為質(zhì)點,用一方形表示。人拉車子的力時大時小,傾角也會有微小變化仍可以簡化為大小.方向不變的恒力。讓學生后在黑板上畫出斜拉物體前進的示意圖。這樣,人拉箱子的問題簡化為:物體在與水平面成α角的恒力F作用下,沿水平方向移動通過位移l,求拉力F做的功?2,讓學生推導功的一般表達式:a.提出猜想:通過做功的兩個必要因素啟發(fā)引導學生進行猜想,并交流猜想??赡芴岢鰩追N猜想:(1)力F做功大小和力與運動方向的夾角α沒有關(guān)系。(2)力F做功大小和力與運動方向的夾角α有關(guān)系。同樣一個力F作用方向不同,在改變物體能量上效果不相同,可從兩種特殊情況作定性分析,否定猜想(1)。對猜想(2)提出運用特殊到一般的思維來理論驗證的思路。b.師生交流協(xié)作,學生分析論證,驗證猜想:(1)、教師啟發(fā):運用矢量分解,把一般情境問題轉(zhuǎn)化為二個簡單的特殊問題,同時滲透等效思想。(2)利用理想化模型讓學生討論斜拉時如何求功?多數(shù)學生都會知道正交分解F為F1,F(xiàn)2,并且知道這樣分解的目的(讓學生在黑板上畫圖并得出功的公式)。進一步告訴學生,這種研究問題的方法是利用已學過的舊知識(F,L同向或垂直時功的計算法則)來解決學過的知識(F,L成一夾角α),這種方法在許多地方都會用到(如平拋運動)。(3)進一步引導學生分解位移,推導功的公式。這一點學生相對較困難,從矢量引導啟發(fā),讓學生比較容易去接受。為了省時將L正交分解的圖投影,同時推出功的公式。(4)用兩種方法得到公式,讓學生討論加深對公式的理解。一是知道公式的意義是表示功等于力乘以位移再乘以力與位移夾角α的余弦;二是知道式中各量的意義,如α是什么角、F是恒力、L是位移不是路程、W是標量等。3、學生論證:c。優(yōu)化表述論證成果:一般的情況力對物體所做的功,等于力的大小,位移的大小,力與位移夾角的余弦這三者的乘積。即五.從一般到特殊,深化對W=FLcosα的認識、根據(jù)一般包含特殊的原理引入正功和負功。(1)利用功的公式引入正、負功。先從角0度和180度時,分別為W=FL和W=-FL,引入功存在正功和負功,進一步讓學生討論角α多大時做正功,多大時做負功?(角α為銳角時力做正功,角α為鈍角時力做負功)。(2)通過漫畫討論正、負功的含義。(3)最后指出阻力對物體做負功也可以說成是物體克服阻力做正功。討論一個力做功時可能出現(xiàn)的幾種情形:(1)當=/2時,cos=0,W=0。表示力F方向跟位移L的方向垂直時,力F不做功。物體在這個力F作用下能量不發(fā)生變化(既沒有增加也沒有減小)(2)當0</2時,cos>0,W>0。表示力F對物體做了正功。(3)當/2<時,cos<0,W<0。表示力F對物體做了負功。功既可以是正值,還可以是負值。結(jié)合書本P53圖7.2-5。7.2-6進一步討論正功和負功含義(僅限于學生的現(xiàn)有知識水平,對運動只學習了直線運動,因此對物體的能量也只限于討論運動物體的能量):(1)正功:力對物體做正功時,這個力對物體而言是動力,對物體而言是輸入了能量,物體的能量發(fā)生了增加。(2)負功:力對物體做負功時,這個力對物體而言是阻力,對物體而言是輸出了能量,物體的能量發(fā)生了減小。也可以表述成“物體克服這個力做了功”。例如某個力做了-10J的功,可以說這個物體克服這個力做了10J的功。順便說明在國際單位制中,功的單位是J。1J等于1N的力使物體在力的方向上發(fā)生1m的位移時所做的功。即六.功的拓展研究1:功是矢量還是標量呢?1,引導學生圍繞“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”出發(fā)討論功是標量還是矢量。得出:力做功的效果表現(xiàn)為物體在力的作用下能量發(fā)生了變化(增加了或減少了).也就是做功能增加(或減少)作用物體的能量。而能量沒有方向性。那么促使能量變化的力的作用效果——功也沒有方向性??梢姡κ菢肆?,正負不表示方向,僅表示做功的性質(zhì)。質(zhì)。2、通過“拓展”學習總功和變力做功此前學習的都是一個恒力的功,進行“拓展”讓學生討論一個力做功還有些什么情況?很快得到還有多力做功和變力做功,激發(fā)起學生學習新知的欲望。關(guān)于多力做功的計算,以斜面上下滑的物體為例,讓學生分析愛力及各力的功、總功和合力的功。不難得出兩種方法求功。最后通過課本的例題進一步鞏固所學知識。通過例題探究幾個力對一個物體做功的代數(shù)和,等于這幾個力的合力對這個物體所做的功。例質(zhì)量為m的物體沿著傾角為的光滑斜面下滑L的距離,斜面保持不動,求物體所受的各力做功多少?物體的合力做功多少?解:我們發(fā)現(xiàn):物體所受合力做的功恰等于各力做功的代數(shù)和。若斜面粗糙,上面結(jié)論是否還成立?若斜面粗糙,同樣發(fā)現(xiàn)上面結(jié)論成立。因此幾個力對一個物體做功的代數(shù)和,等于這幾個力的合力對這個物體所做的功。而這再一次驗證了功是標量,運算遵循代數(shù)法則。上例中,若物體在光滑斜面上向下滑行過程中,斜面同時往后退,試判斷重力和支持力做功的性質(zhì)。我們發(fā)現(xiàn),同一個客觀的運動,相對于不同的參考系,位移是不同的。因此,一般在中學物理中我們約定,計算功位移都以地面為參考系。七.功的拓展研究2新的問題情境:如圖:小木塊受到水平向右的拉力F=1N作用,在水平地面上向右移動了l=1m后,再然后拉力大小不變又向左拉了來回到原處。求:拉力F所做的功。通過分析、引導得出:功的計算公式W=FLcosα只適用于恒力做功。拓展推廣研究并留下新的問題情境:提出問題:功的計算式W=FLcosα不適用于變力做功,那么對于物體在受到變力作用下發(fā)生了一段位移做功的情況是不是有新的求變力做功的理論和方法呢?例如用水平力F拉伸彈簧L的距離,如何求這個變力做功呢?(留下懸念,為第五節(jié)探究彈性勢能的表達式埋好伏筆。)這個問題留待我們在以后的學習中去解決.學情分析對于功的概念與應用,在前面講了力的合成與分解、標量與矢量,所以學生已經(jīng)初步認識到通過做功來了解某種能量的變化,從而研究這種能量,也就是學生已經(jīng)初步體驗到“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”,并且學生已具有一定的知識遷移能力了,因此可以讓學生通過類比,從力對物體做功入手來開始感性認知,并用實驗進行說明。教師要根據(jù)學生的實際水平和探究任務的難度采用不同的教學模式,根據(jù)問題情境式探究任務,運用適當?shù)乃季S方法:應從學生已有的認知水平出發(fā),注意把握教學的難度與深度。效果分析本節(jié)課介紹了做功的兩個必不可少的兩個因素,將功的概念引出,通過實例進行逐步分析,完善理論,建立公式,讓學生在老師的引導下,理解影響力做功的因素,進而學習正功負功的含義,調(diào)動學生思維,調(diào)整學生思想,充分體現(xiàn)出以學生為中心,小組互動,分層理解,師生合作,步步提高的思想,課中舉例精準,評析到位,對幫助學生的學習有很好的促進作用,在適當?shù)沫h(huán)節(jié),能拓寬視野,給學生提供了探究的空間,可以很好地幫助學生理解知識,為后續(xù)學習建立良好的習慣,本節(jié)課設計結(jié)構(gòu)完整,可操作性強,值得推廣。教材分析新課程比較注重物理量引入、建立的來龍去脈,這也是為實現(xiàn)教學三維目標服務的。高中物理人教版(必修2)第五章非常重視概念、規(guī)律的探究過程,整章緊緊圍繞追尋守恒定律展開。探究守恒定律一定涉及能量的轉(zhuǎn)化過程,而要進一步研究能量的轉(zhuǎn)化,最終得到機械能守恒定律,對功的知識的掌握,就顯得尤為重要。本章的第一節(jié)《追尋守恒量》是為引入功、進一步探究能量作鋪墊的。使學生很自然的聯(lián)想到功和能是緊密聯(lián)系在一起的。因此在教學設計中教師可以緊緊圍繞“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”這條主線展開。這樣不僅可以使學生明白“為什么要引入功”,還可以利用這個結(jié)論探究功是標量還是矢量,同時也為后面學習重力勢能探究彈性勢能的表達式、動能定律等知識打好基礎??梢赃@樣說,“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”是貫穿于整個第五章的主線,在教學設計、探究過程中應始終立足于這條主線上。1.(多選)下列說法中正確的是()A.功是矢量,正負表示其方向B.功是標量,正負表示外力對物體做功還是物體克服外力做功C.力對物體做正功還是做負功取決于力和位移的方向關(guān)系D.力對物體做的功總是在某過程中完成的,所以功是一個過程量2.如圖6所示,一小孩和一大人都以水平的力勻速推動相同的木箱在相同的路面上走相同的位移(推箱的速度大小如圖中所示),比較此過程中兩人分別對木箱做功的多少()A.大人做的功多B.小孩做的功多C.大人和小孩做的功一樣多D.條件不足,無法判斷圖63.如圖所示,力F大小相等,物體沿水平面運動的位移l也相同,下列哪種情況F做功最少()4.如圖7所示,一個人用與水平方向成60°角的力F=40N拉一個木箱,在水平地面上沿直線勻速前進了8m,求:(1)拉力F對木箱所做的功;(2)摩擦力對木箱所做的功;(3)外力對木箱所做的總功.圖7觀課記錄通過觀課,我受益匪淺。首先領略到教師各有各的精彩和獨到之處,最重要的的是從課堂里學到了很多的教學手段,要讓學生成了課堂的真正主人,下面是我對觀課的一點感受:
第一在新課引入上要下功夫。這幾節(jié)課的引入有很多不同之處,而且各有千秋,值得學習。俗話說良好的開端是成功的一半,新課的引入,會使學生對新課有一個良好的印象,像很多常見的方法:生活情景引入;通過實驗引入;講故事引入;設置懸疑引入等等。總之,在不同的章節(jié)中可能會有一種最適合的方法,這就需要教師根據(jù)實際情況合理恰當?shù)倪x擇。
第二合理運用多種多媒體手段輔助教學。利用多媒體教學手段,有趣地營造教學情境,但要適時、適當、適度。多媒體技術(shù)是信息領域的又一次革命,在教學上,它既能向?qū)W生快速提供豐富多彩的集圖、文、聲于一體的教學信息
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