一节实验课的教学设计

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一、教学设计思想

“探究恒力做功与动能变化的关系”是《新课标高中物理教科书必修②》（山东版）（以下简称新教材）中机械能的第一节内容，与旧教材相比，新教材的变动大胆又合理。我们在教学过程中会发现，虽然教师强调用动能定理解决问题是如何方便，但学生总喜欢用牛顿运动定律来解决，为什么呢？主要原因是学生在学习牛顿运动定律时，经历了由生活经验到理论推导、由定性分析到定量计算、由理想实验到动手实验等一系列亲身体验，牛顿运动定律在学生脑海中根深蒂固、清晰透彻。如果学生在学习动能定理过程中，没有经历类似过程，那么动能定理显然无法动摇牛顿运动定律在学生心中的地位。新教材在第一节，直接就由理论探究得出动能定理，并鼓励学生设计实验验证；让动能定理贯穿在整章的学习过程中，使学生更理解深入研究“功”这个物理量的重要意义。

通过牛顿运动定律的学习，学生已经理解力是物体运动状态发生变化的原因，我把新课标题改为“探究物体动能变化的原因”，一方面可以暗示学生前面的学习已经告一段落，现在我们要从另一个角度来探寻物体运动过程中所蕴涵的其他规律了；另一方面也告诉学生功和动能的变化之间是因果关系，这和前面学的力与速度变化率的关系是类似的，而研究自然界中各物理量之间的关系是物理学的主要内容。

在学习本节内容之前，学生对功能关系没有非常清晰的认识，如果要让学生自己分析得出两者的关系，难度相当大；况且学生对动能这个物理量只有定性知识，只知道它和质量、速度有关。所以这里应有方向地引导学生进行理论探究，以降低难度。在理论推导基础上进行实验验证是本节的重点，是培养学生科学探究能力的好时机，也是巩固动能定理的重要环节，教材提出了很多指导性建议，由于条件有限，这些建议学生只能通过阅读了解或者看教师演示，无法亲身经历，难免有些遗憾。为了弥补这个遗憾，本节课设计让学生用自由落体运动来验证重力做功等于动能的增量。

二、教学程序

1. 引入

（1）引言：通过前面的学习，在伽利略、牛顿等科学伟人的指导下我们知道了力是物体运动状态发生变化的原因。从今天开始我们将从另一个角度来探寻物体运动过程中所蕴涵的其他规律，即探究物体动能变化的原因。

（2）运动的物体具有动能，决定动能大小的因素有哪些？

（3）如果一个篮球的质量是1 kg,速度是1 m/s，它的动能是多少？

（4）以篮球为研究对象，一步步引导学生得出物体动能变化时要受力，同时还发生了一段位移。虽然我们还不知道物体的动能具体为多少，但是我们知道如何让一个物体的动能发生变化。我这里有一个篮球，谁能让它的动能发生变化？

设计意图：

设置谜团，激发学生的探究欲；以旧带新，体会知识点之间的联系；把篮球带入课堂，既增加了亲切感，又增强了感性认识。从多个角度吸引学生的注意力，使学生感受到未知的知识和已知的知识一样有趣。

2. 用学过的知识理论探究力、位移、动能的变化之间的关系

以汽车在恒定牵引力作用下作加速运动为例，研究它们之间的关系。

已知汽车牵引力为f，质量为m，地面阻力可以忽略不计，初速度为v1，末速度为v2。

给出一定的时间让学生自己研究，如果学生有困难则要给予提示：哪一个物理量可以把力和运动联系起来？让学生领会到加速度是联系力和运动的桥梁。

学生汇报它的思路，教师书写。

利用牛顿第二定律可得：f＝ma

利用运动学知识可得：v22－v12＝2as

学生的最后结果可能不是动能定理的表达式，教师要保留他的结果。

例如， 。

再过渡：位移和动能的大小无关，把它移到左侧怎么样，如： 。

设计意图：

降低理论探究的广度和深度，让学生体会到新知识和旧知识之间的纽带关系。

3. 学生讨论设计实验方案

教师让学生四人一组讨论，讨论后派一名代表准备发言。如果学生有困难则要给予提示，如设计实验方案要测哪些物理量以及如何测量。

4. 交流实验方案

不管学生讲得怎么样，教师应以鼓励为主，不要过多否定学生方案的缺陷，以免打击学生的积极性，尽可能交流不同的方案。

若有学生想出用曾经做过的实验，利用打上点的纸带，研究物体作匀加速运动的过程中瞬时速度的求法；那么顺水推舟在黑板上画出纸带，复习某段时间的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，写出求瞬时速度的表达式。

若没有学生想出，则提示回忆，曾经做过什么实验可以测定速度。总之，一定要引导学生利用纸带上的点求瞬时速度的方法，为后面的动手实验做准备。

设计意图：

培养团队意识，激励合作精神，锻炼语言表达能力，以及聆听他人意见的谦虚态度。

5. 动手做实验：利用自由落体运动来探究重力做功与动能变化的关系

过渡：“同学们能想出这么多方案来，老师感到非常骄傲。请同学们课后把自己的设计方案记录下来，这可是你们智慧的结晶。不过，今天老师想和你们一起来做实验验证。根据桌上的仪器你能猜出是用什么运动来验证吗？”学生若猜不出来，教师拿重锤做一个下落动作。

今天我们就通过自由落体运动来探究重力做功与动能变化的关系。

教师问：“这个实验中是否需要测量重锤的质量？”学生经过思考得出：不需要。

教师介绍实验仪器、实验步骤，以及实验注意事项后，学生开始做实验。

教师在学生做实验过程中巡视，解决学生遇到的问题。做实验较快的学生可以当场进行数据处理，做实验慢的学生可以课后处理。

最后让做实验较快的学生汇报实验结果，检验理论和实践是否统一。

设计意图：

其他实验方案有的只能是教师做，有的实验数据处理比较麻烦，重力是一个恒力，又不需要测量质量，还可以复习巩固以前的知识。亚里士多德说过：“告诉我的我会忘记，给我看的我会记得，让我经历的我会理解。”因此，要让学生牢固掌握动能定理，让学生亲自经历过程是非常有必要的。

三、教学反思

本课内容在实际操作过程中，课堂气氛比较活跃，我体会是由以下几点引起的：

1．篮球起到了很好的效果，学生思维的积极性被调动起来了。整节课学生思想集中，思维活跃。新课标倡导我们要用身边的物体做实验。物理模型是用来代表实际物体的，代表什么物体呢，如我们经常拿着小球、木块走进课堂，无意中拉近了物理与生活的距离。

2．新课标倡导科学探究的学习方式，但并不等于每节课都要进行开放式探究活动。根据本课内容特点，我采用了指导性探究活动与挑战性探究活动相结合的方式，让学生的思维有张有弛，并且能顾及到不同层次的学生，争取让所有学生在不同探究活动中能体会到成就感。

通过本课内容的设计与实践，我深刻体会到了新课程教学理念带给师生的乐趣，只要我们教师时时能从学生的需求出发，为学生的终身发展负责，合理设计教学过程，和学生一起快乐学习、交流，一定能培养出一批富有创新、探究意识，乐于挑战的人才。