一堂别开生面的物理探究课

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“探究小车速度随时间变化的关系”是《高中物理（必修一）》第二章“匀变速直线运动描述”第一节的内容。这部分教学内容比较容易掌握，一些教师往往不太重视课前的教学设计，只是突出对平均速度的有针对性训练，强化速度图像的物理意义。这样上课的效果可能也不会差，但缺点是整节课让人感到平淡无味，错过了一次让学生在物理探究性活动中充分享受乐趣的机会。

在设计这节课的教学时，我充分挖掘了教材中的可探究点，采用了“观察汽车的行驶过程、采集运动过程不同时刻的速度值、在坐标纸上描点、得到速度图线、分析汽车的运动过程”的探究活动流程。

一、教学目标

知识与技能：准确复述速度图线整体上的物理意义；准确复述速度图线的斜率、截距的物理意义；对一幅具体的速度图线，能复述出对应质点的运动过程；能运用“粘贴法”处理打点计时器记录的纸带，得出实验小车的速度图线。

过程与方法：通过全程参与探究自拍视频中汽车的速度随时间的变化这一活动，学会一般科学探究活动的步骤；学会将真实运动过程与数学函数图像结合起来分析问题的方法。

情感、态度与价值观：体验探究活动中一丝不苟的科学精神；尊重情境中数据的真实性。

二、教学重点、难点

重点：速度图线的获得。

难点：对探究获得的速度图线进行物理意义上的分析和应用。

三、教学过程

1．引入新课

教师播放自拍的汽车运动视频，学生观察汽车上速度计指针的变化情况。1分钟的视频完整地呈现了以下过程：启动阶段的匀加速运动（32秒）、中间匀速行驶（10秒）、停车阶段的匀减速运动（20秒，其中12秒是空挡滑行、8秒是急刹车）。

设计意图：教材只是提供了“汽车速度计”的图片，对于探究性学习活动的开展不能起到桥梁作用。我补充拍摄了汽车从启动到速度达到60km/h整个过程中速度计指针的变化情况。汽车在达到60km/h后，保持行驶一段时间，同时也就说明了匀速运动的情况。本环节的设计突出了物理探究情境的真实性，让学生体会到物理学研究的内容都是生活中司空见惯的现象。采用自行拍摄汽车运动过程的方法，使探究活动显得异常真实。学生身临其境，对探究的问题有了浓厚的兴趣。

2．本节课所用知识的回顾

（1）请学生自行回顾用点计时器测速度的方法。

（2）请学生自行回顾关于平均速度的计算方法。

设计意图：上述两个问题中涉及的知识，在本节课上都要用到，是本节课要引用的关键知识。通过学生的自主学习，强化两种方法，为后续学习活动打下良好的基础。

3．实验小车运动时的频闪照片的获得

与打点计时器法相似的方法还有“频闪照片法”，就是通过照相机拍摄物体运动过程中的瞬时状态，再通过测量位移、计算平均速度的方法研究物体速度随时间变化的规律，实验装置如图1所示。

课堂上由学生操作完成实验。教师操作相机拍摄照片，当场将数码相机与电脑连接，将获取的照片显示在大屏幕上，这样就可以进行定量探究活动了。

（1）阅读关于“采集位置坐标的数据”的相关说明，想一想本实验需要采集哪几种数据。

（2）如何根据位置坐标计算物体运动的速度。

（3）请学生参阅教材相关内容，设计一个表格，记录采集到的数据。

（4）描点：根据上述表格中的速度及对应的时刻，在方格纸上描点。

（5）分析：观察所描绘的点的大致分布特点，描绘出速度随时间变化的初步规律。

（6）拟合：用一条直线尝试连接上述描绘的点。

设计意图：这是整个探究性活动的主体部分，学生自始至终有着广泛的参与度，充分体现了物理探究活动的基本流程以及探究方法。

4．汽车速度图像的描绘

学生结合视频中汽车的运动过程描绘其速度图像，观察上课开始时观看过的视频。通过暂停播放的方式记录视频中汽车各个时刻的速度，做好数据记录，描绘在下方的方格纸上，并尝试描绘汽车的运动过程。

设计意图：通过本环节，学生将真实的汽车运动过程与描绘出的汽车运动速度图像进行了统一，这样使得学生对图像问题的理解超越了数学的层面，充分理解了其物理意义。

5．“纸带粘贴法”得到速度图像

本节课的课后作业中有用“纸带粘贴法”得到速度图像这样一个问题。学生对打点计时器的使用已经熟悉，为了合理利用课堂教学时间，我没有安排学生当堂通过实验获取小车运动的纸带，而是通过课前制作的一段该问题的视频，来辅助教学活动的展开。按照课后作业题目中的要求，我拍摄了一段57秒的视频，视频中主要包括以下镜头。

镜头一：实验小车在斜面上运动时用打点计时器记录的纸带。

镜头二：按每隔0.1秒将纸带剪出六段，并且按照先后顺序标号。

镜头三：将上述剪出的纸带按照由短到长的顺序粘贴在直角坐标系中。

镜头四：将粘贴好的纸带上端中心连接起来。

镜头五：定格5秒，显示最后的处理结果。

每个镜头拍摄时，都配了画外音，在录制视频的过程中，按照镜头表现内容同步讲解。

设计意图：将教材课后习题中的问题，设计成真实的学生动手活动，从原来的纸上谈兵到现在的实际操作，充分发挥了学生的学习主体地位。

6．形成性训练

教师安排4道相关问题，作为当堂形成性训练题。对于“形成性训练题”的组织要注意以下几点：（1）达成练习应该突出“单一知识点”的落实，是概念规律的变式练习。（2）目标层次定位在“识记”到“简单理解”即可。（3）题量适中，题型以选择题为主，便于概念的辨析。

设计意图：及时的反馈、矫正活动是学习活动中的必要形成性评价活动；训练的内容与学习活动紧密结合，学生学什么就练什么。

四、教学反思

1.充分体现物理与生活的关系。生活中的许多变化过程，如气温的变化、股票的涨跌、个人收入的变化，都可以用图像展示，目的是更直观地反映变化规律。图像是表示变化规律的好方法。物体的运动也可以用图像描述，“图像方法”是一种常用的物理研究方法，这一方法的特点是：直观、点面结合、动静结合。

2.突出对学生物理研究方法的熏陶。教学中展现了多种获得速度图像的方法，有打点计时器的方法、数码相机的频闪照片法、速度计的方法，这是三种在课堂教学活动中使用的方法。

3.充分体现以学生为主体的教学理念。以“预习案、教案、学案、练习案、反馈案”五案合一的“导学案”为载体，引导学生自主学习，体现巴班斯基的最优化教学理论及布鲁姆的掌握性学习策略。充分尊重学生在学习中的主体地位，设计多样化的学习活动，包括参与实验数据的记录、分析；以小组形式动手完成打点计时器纸带的数据处理；观察视频素材，体会图像得出的方法；利用“五案合一”的资料完成自学活动、课堂练习、思考问题等，在实际的教学活动中取得了非常好的效果。

（作者单位：江苏常熟市外国语学校）