动能和动能定理教学设计

动能和动能定理教学设计建构主义理论的核心思想是知识不是被动的接受，而是认知主体积极建构。探究式教学活动中，教师的作用是主导和参谋，从知识的传授者转变为学生发展的促进者，教师从主角转换为“平等中的首席”。在教师指导下的以学生为主体的探究型学习，给予了学生自我发挥和自我展示的空间，激发了学生的学习兴趣，在学习活动过程中促使学生产生对科学知识的感悟。近年来，有许多关于探究教学的理论和实践的研究。下面是笔者在动能定理的备课教学活动进行探究教学的一些实践体会。一、动能定理是否适合探究教学大多数物理教师都是通过物体受到恒力的作用做匀变速运动的情景来推导出W总＝Ek2—Ek1，然后学生在其它情境中具体运用动能定理，这是高中物理的一贯教学方法，因为这种处理方法学生有牛顿运动定律和运动学知识的基础，而大量的例题又能使学生较快的掌握动能定理的运用方法，便于教学。但这样也带来一个问题——既然牛顿定律能解决的问题，何必引入新的概念、新的规律？这样的处理方法容易让学生误以为物理知识是以牛顿定律为核心的数字游戏，其他概念和规律都能通过牛顿定律推导出来，这样的教学，实际上降低了动能定理的地位，模糊了动能定理的本来面目。首先、在新课程的教学实践中，我们发现如何用好探究教学法还存在着许多问题。例如：大家都知道探究教学一般有5个阶段：提出问题与猜想假设—设计方案—实验分析论证—评估—交流与讨论，每一个阶段学生在学习活动过程中都会提出许多的问题，而教师也会提出一些问题引导学生进行探讨，这种相对开放、自由的课堂教学环境一方面有利于调动学生自主学习的的主动性和积极性，激发学生探究和创新的愿望，给学生较大的自主发展空间。但另一方面，如果5个阶段都作为教学的重点的话，教师就会疲于回答学生的一个又一个问题；还有些在探究过程中生成的问题只是学生感兴趣的内容，不一定是教科书上的内容，也不一定是教师的专长，对教师而言可能也是全新的东西，教师也需要思考的时间。因此，研究物理教学中哪些课题适合进行科学探究、一个课题该把探究的哪一阶段作为重点、一个课题的探究过程到底适合提高学生的哪一种能力就成为新课程课堂教学实施中十分重要的问题。其次、在探究的方案设计讨论时，学生从水平面、竖直平面、斜面三个方面入手，在竖直方向的讨论中，学生提出让物体做自由落体运动，求出末速度来验证mgh＝Ek2—0,在求末速度的时候已经用到v2＝2gh，可见，学生的设计方案中涉及的问题肯定要用牛顿定律解决，而动能定理本来就是由牛顿定律推导而来，因此，动能定理中方案的设计讨论就失去了它的意义，教师不如直接给定一个事先设计好的方案。第三、如果设计方案由教师制定，实验的数据分析无论怎样都应该得出W总＝Ek2—Ek1的结论，在学生推导出动能定理后会感觉本堂课的探究实验没有什么收获，因此如何用好探究实验成为本堂课成败的关键。反思之后，针对以上分析我决定将此节课讲法做以下调整：将原先预设的实验探究改为理论探究——让学生自己发现动能和动能定理；教材中在前一节中探究了外力做功与速度之间的关系，学生强烈的好奇心驱使他们急于知道功与速度之间的确定关系，因此我设计了三道运动学的推导题——（1）光滑、无初速、惟一水平力；（2）光滑、有初速、惟一水平力；（3）不光滑、有初速、惟一水平力；由运动学计算推导出动能和动能定理。实现理论探究过程。通过分组分别用动能定理和牛顿定律计算同一运动学题，来让学生自己总结动能定理的优点。并加一道变力做功和曲线运动的计算题来让学生领会动能定理的另一优点——可解曲线运动和变力做功的问题，而这些题是牛顿定律所无法解答的问题。物理规律的教学是中学物理教学的重要内容，如何进行物理规律的教学研究，关键在于理解新规律引入的目的以及它的内涵和外延，这样才能选择适当的符合学生思维发展规律的教学方式，适度的开展探究教学，把握好探究的每一个环节，不仅能活跃课堂取得较好的教学效果，更有助于我们真正理解探究式教学的作用以及二期课改的精髓。课题探究功与速度变化的关系课型新授课学科物理授课教师王昌伟授课时间201048班级1.7学习目标1、知识与技能：掌握动能的概念，会利用理论探究外力做功与动能的变化关系2、过程与方法：通过理论探究，锻炼学生的逻辑思维能力，培养学生利用已知知识解决实际问题的能力3、情感、态度与价值观：在学生讨论与交流的基础上组织学生进行探究性学习，体验理论探究之美，激发学生学习物理的兴趣。教学重点建立动能的概念，理论探究外力做功与物体动能变化的定量关系，为理论推导动能定理奠定实验基础。教学难点应用牛顿运动定律探究外力做功与物体动能变化的定量关系，理论推导动能定理。教学方法讲授法、理论探究法教学特色通过上一节的实验探究得到了外力做功与速度的关系，此节课设计了用牛顿运动定律探究外力做功与物体动能变化的定量关系，理论推导动能定理。与上节课相辅相成，相互辉映。在学生讨论与交流的基础上组织学生进行探究性学习，体验理论探究之美，激发学生学习物理的兴趣环节教学内容师生互动设计意图听课记录课前复习二、课堂教学【知识】1．功：2．总功：3、在上一节实验探究课中我们得到了什么结论？导入新课：一、探究动能的表达式：1、外力做功与物体的运动速度平方(V2)之间究竟是怎样一种表达式关系呢?（提出问题）练习1：光滑水平面上，一质量为m的物体，从静止开始在与运动方向相同的恒定外力F的作用下发生一段位移，速度增大到V．则物体所获得的加速度a=；发生的位移S=；F对物体做的功w=。（引导理论探究）2、动能（1）动能：由于物体运动而具有的能量，用EK表示。（2）表达式：（3）标量（4）单位：J1kgm2/S2=1J练习2：一个质量为m=2kg的小球，用轻绳拴住在光滑水平面上做半径为R=1m的匀速圆周运动，线速度大小为V=10m/s，则小球的动能是多少？一个周期内小球动能如何变化？绳拉力做功是多少？二、探究动能定理的表达式：猜想：如果物体的初速度不为零（如有V1，V2）那么外力做功W与V1，V2又成什么关系？（提出问题）练习3：光滑水平面上一质量为m的物体，在与运动方向相同的恒定外力F的作用下发生一段位移，速度由Vl增大到V2．试求力F所做的功？拓展：若物体同时受到一个与运动方向相反的恒定阻力f的作用，请同学们继续求解一下外力F对物体所做的功？思考：结合三个题的答案，说出你的探究结果。外力的功正比于物体的速度平方差（得出结果）比较三个练习题的受力与结果，你能发现什么共性？（见大屏幕）（水到渠成）动能定理外力在一个过程中对物体所做的总功，等于物体在这个过程中动能的变化．分组练习：请你用动能定理和牛顿运动定律两种方法求解此题练习4：一倾角为θ的固定光滑斜面，高为h，一质量为m的小滑块从顶端无初速滑下，求滑到底端时的速度？请思考：通过对此题的两种计算方法的比较，你能比较出动能定理对于处理匀变速直线运动问题的优点吗？动能定理的优点1、动能定理不涉及运动过程中的加速度和时间，处理问题要比牛顿定律方便，更简洁明了。应用动能定理的解题步骤：1、明确要研究的物体，是单一物体还是“物体系统”；2、对物体进行受力分析，确定各力做功情况；3、找到物体初、未状态速度，找出物体的动能变化；4、依据动能定理列出等式方程，求解未知量。例1：一架喷气式飞机，质量ｍ＝5×103kg，起飞过程中从静止开始滑跑的路程为L＝5.0×102ｍ时，达到起飞速度V＝60ｍ/s，在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的0.02倍，求飞机受到的牵引力例2:一质量m=2kg的小球,由静止开始从一个半径R=0.2m固定的光滑1/4圆弧曲面上由顶端滑下，求到达底端时速度Vt是多少?(g=10m/s2)请思考：通过对上题的计算，你能说出动能定理的另一个解决运动问题的优点吗？动能定理的优点2、动能定理能够解决变力做功和曲线运动问题，而牛顿定律解决这样一类问题非常困难．小节：通过这节课的学习我们已经知道了：动能1．探究过程和动能的概念2．动能的表达式3．动能的单位和标量性动能定理1．探究过程和内容：外力在一个过程中对物体所做的总功，等于物体在这个过程中动能的变化．2．表达式；W总＝EK2-EK1动能定理的优点师问生答教师引导学生进行理论探究复习前知；以利新学延续上节的实验探究，对此节课进行理论探究。通过上一节的实验探究得到了外力做功与速度的关系，此节课设计了用牛顿运动定律探究外力做功与物体动能变化的定量关系，理论推导动能定理。与上节课相辅相成，相互辉映。在学生讨论与交流的基础上组织学生进行探究性学