曲线运动教学中的问题设计与思考

1、曲线运动教学中的问题设计与思考 今年南京市的教学实践周， 应物理同行之邀请， 笔者执教了 人教版必修二教材中的曲线运动（第一课时），接到任务后，本 着交流、研讨、创新之想法，笔者研读了教材文本，决定将教学 内容转化为四个主要问题设计，呈现、讨论、解决、评价这四个 问题自然就构成了课堂教学的完整系统。 1 问题设计基于学生需求 问题适切，提问得法，可将“讲堂”变为以学生为主体的 “学堂”，可充分激发学生的主体意识，发挥学生的主体作用； 可培养学生自主学习、 自行探索， 变被动接受为主动获取知识的 能力。问题常常是互动的载体， 问题设计需注意整体性、 趣味性、 准确性、启发性，问题设计更要基于学生

2、的需求和教学的需要。 曲线运动这一节是一章的开始，“曲线”指明物体运动 轨迹的特征， 笔者曾针对几届学生做过调查， 在学生不知道本章 内容的前提下，就“曲线运动”这个名称，你会提出哪些问题。 学生的回答通常有： 它与直线运动有何区别？ 物体运动轨迹为什么会弯曲？ 它有哪些类型？ 怎么研究？ 曲线运动与直线运动的显著区别就是速度方向是不断改变 的；物体的运动轨迹是由力和速度方向的关系决定的； 类型怎么 分、如何研究，都是这一章需要解决的问题。基于学生的问题提 出和本节的教学内容， 笔者梳理了本节课需要解决的四个主要问 题： 速度方向如何确定？ 运动性质如何界定？ 受力特征如何分析？ 运动类型怎样

3、划分？ 前三个问题是本节课需要解决的问题， 问题之间有逐步深入 的逻辑关系， 问题的解决也是从现象观察到理性分析， 最后获得 认知，呈螺旋上升，符合教学规律和学生的认知规律。第四个问 题是为后续的平抛运动和圆周运动做铺垫， 可以根据课堂教学时 间和生源情况灵活处理，不影响本节课的教学安排。 2 问题解决基于学生认知 2.1 追问：曲线运动的速度方向 若物体做单向的直线运动， 速度方向是不变的。 若物体运动 的轨迹发生弯曲， 其速度方向应该是变化的， 这是一种常识性的 认知。因此，如何确定曲线运动的速度方向就成为学习者的自然 追问。 方法 1 现象感知：借助砂轮磨刀具炙热的微粒从砂轮边缘 沿切线

4、飞出， 旋转的雨伞水滴从伞边缘也沿切线方向飞出， 让学 生感知并思考微粒和水滴为什么会飞出？又为什么沿切线方向 飞出？教学实践表明， 教师在教学中要留有足够的时间让学生观 察、讨论、思考，并用“科学的语言准确地表达出来”是学生理 解曲线运动速度方向的关键所在。 方法2理性分析：物体沿曲线由A运动到B,平均速度方向 由A指向B,若B点向A点逐步靠近（如图1所示），平均速度 方向就会以A点为圆心逆时针转动，当B点无限靠近A点时，平 均速度方向将沿A点的切线方向。所以，做曲线运动的物体，某 点的速度方向沿曲线上该点的切线方向。 图 1 曲线运动物体的方向 2.2 生成：曲线运动的运动性质 曲线运动的

5、速度方向沿曲线上该点的切线方向， 因而曲线运 动的速度方向时刻在改变， 因速度是矢量， 曲线运动是变速运动 就是一种自然的生成。 2.3 剖析：曲线运动的受力特征 物体的运动轨迹为什么会弯曲？其动力学原因是一个需要 剖析的深层问题。 教材中利用由斜槽滚下的铁球在水平面上沿直 线运动，因为受到磁体的侧向吸引， 小球的运动轨迹发生了弯曲。 由这一现象让学生分析小球的速度方向和受力方向不在一条直 线上， 从而得出曲线运动的条件： 当物体的速度方向与受到的合 力方向不在一条直线上时， 物体做曲线运动。 这是一种由现象感 知到理性分析再到总结归纳得出结论的过程。 如图 2 所示， 可以启发学生思考， 作

6、用在物体上的合力 F 有 什么作用？引导学生将 F 沿切向和法向方向进行分解， 切向方向 的分力改变速度的大小； 法向方向的分力改变速度的方向。 物体 的运动轨迹发生弯曲， 物体一定受到法向力作用， 这就要求物体 的速度方向与所受的合力方向不在同一直线上。 图2 做曲线运动的物体的受力 2.4 拓展：曲线运动的类型划分 曲线运动的分类方法有多种， 从动力学角度分析： 若物体受 到的合力为恒力， 物体的加速度恒定不变， 属于匀变速曲线运动； 若物体受到的合力为变力， 物体的加速度变化， 则属于非匀变速 （或称变加速） 曲线运动。 这一拓展是为后续的平抛运动和圆周 运动的学习做好铺垫。 3 教学改

7、进基于学习效果 从学生的学习效果来看， 教师在教学中需要关注如下两个问 题： 一是一般曲线的切线学生画不准， 这是因为学生缺少必要的 数学基础。教学中可以借助于切线的特征引导学生在画完“切 线”后做出检验， 将所画的“切线”延长， 若它与曲线只有一个 交点，则是准确的；若它与曲线有两个交点，则所画的“切线” 实则是一条割线，需要重新调整。 二是对曲线运动的受力特征及其应用学生掌握得不理想， 针 对斜槽上滚下的小球沿水平面做直线运动的演示实验， 教师可以 启发学生思考并解决以下问题： 1. 给你一个条形磁铁，可以对直线运动的小球施加怎样的 影响？ 2. 若磁体放在小球的正前方，小球的运动轨迹会不会变 化？速度如何变化？若磁体放在小球的正后方，情况又如何？ 3. 若磁铁放在小球运动的直线两侧，小球的运动轨迹会有 怎样的变化？尝试进行细致的分析。 这样的改进， 有助于学生充分认识物体的运动轨迹是由速度 和受力的方向关系决定的， 有助于学生深刻理解曲线运动的动力 学原因，也有助于学生掌握已知曲线走向如何画速度方向和大概 的受力方向， 已知速度方向和受力方向画大概的曲线走向。 这是 本节课