宝鸡中学 陕西 宝鸡 721013
摘 要：本文我将以《探究外力做功与物体动能变化》为例，设计一节符合新课程理念的实验教学课，力求在高中物理实验课、探究课的教学中趋近教改，探索发展，为高中物理课程改革贡献薄弱力量。
关键词：新课改 高中物理 教学设计
一、教材分析
本节课探究外力做功与物体动能变化，教学中希望学生在课堂内充分培养探究思路、推理方法，让学生学会从实际生活中发现物理问题、探究物理问题、形成物理规律，最终以培养学生具有较高的学科素养为最终目的。
二、学情分析
1.本节课应该结合学情，适当改变教材实验的设计，注重学生创造性思维、推理性思维、实验设计能力的培养；而学生的数据分析能力的训练，可以放在下节实验操作课中进行。
2.本节课引课一定要恰当，学生在初中已学过“功”这一概念，我们应该相信学生通过课前预习能够掌握动能的含义和公式。这样，本节课的两个重要课堂探究“前概念”就清晰形成：1.W=FScosθ；2.Ek= mv2。
3.本节探究课的最大障碍就是现有学情下学生无法完整准确地设计出探究过程。据此，我在课前预习单中给学生一定的思维提示，让学生带着思维半成品进课堂，这一难点也就能够顺利解决。
三、教学目标
本节内容要求学生通过探究、推理、实践认识外力做功与物体动能变化的关系。这不仅是动能定理知识的学习，更重要的是学生思维能力和研究方法的发展。据此，我将本节教学目标确定如下：
1.知识与技能：知道外力做功与动能的变化有关系，能够设计探究出二者关系的实验，验证动能变化与合外力做的功相等，并能够应用动能定理解决实际物理问题。
2.过程与方法：经历设计实验的过程，通过实验探究过程体会科学的严密、精妙，能够分小组合作对实验数据进行分析并得出实验结果，形成探究一般物理规律的方法过程。
3.情感态度和价值观：在探究中体会学习的乐趣及成功的喜悦，培养对科学的求知欲；建立小组合作机制，体会从合作交流、团队协作中得到新知的欣喜，激发学生间互帮互助精神。
四、教学重难点
1.重点：（1）参与外力做功与物体动能变化的关系的过程。（2）由牛顿第二定律推导外力做功与物体动能变化的关系。
2.难点：（1）设计探究外力做功与物体动能变化的关系的实验过程。（2）用动能定理解决实际问题。
五、教学过程
1.情景设计，引入新课。
实验引入，实验设计：
（1）让同一个学生感受粉笔从不同高度落下手的感觉（高度差大一些）。
（2）让同一粉笔从不同高度落下掉至地面，结果有什么不同？
生1：高的粉笔能量大。
生2：高的物体撞击时与接触面作用力大。
生3：高的粉笔下落中重力做的功多等（这里教师应该引导得出结论1和3）。
粉笔落时与地面作用力的大小也将是我们物理学今后探究的一个重要问题，但今天我们先来关注粉笔落地时能量（动能）与它力做功多少的关系——探究外力做功与物体动能变化。
2.预习反馈，探究准备（多媒体课件展示）。
（1）如何计算功？表达式：____。做功的两个要素是什么？____和____。
（2）动能定义：物理学中把____叫作物体的动能。表达式：____。单位：国际单位制中为____。符号:____。动能是____，只有大小，没有____。动能变化用符号____表示，公式____。
（3）那刚才“粉笔”实验过程中有没有动能变化？有什么力做功了？你猜猜它们有什么关系？
学生回答：动能变化越大（多），重力做的功越多。
师：物理是一门严密的科学，我们不能仅仅停留在猜测的层面。当我们猜出一些物体规律，接下来干什么？
学生齐声回答：用实验验证。
3.设计实验，操作记录。
学生分小组讨论，以导学案内容为主体思路，设计实验思路。
（1）实验所使用的器材有：____、重物、____、刻度尺、细绳等。
（2）研究计划：①直接验证:逐一比较力对物体所做的功与物体动能____的大小之间的关系。②用图像验证：根据w=____，由实验数据作出____及____的关系图像（提示：根据学情可以适当删减，该内容可以作为课外思考，为下节实验操作课做准备）。
（3）实验误差分析：造成本实验误差的主要原因____。
小组展示：学生通过补充互助基本得到了该探究实验的设计思路，并能在讲台上向全班讲解，教师评价肯定、补充完善。
请两组同学上讲台与教师一起完成演示实验，用投影仪展示实验中打点计时器所打纸带，并用直尺测量其中一组数据，记录下来。
4.分析数据，得出结论。
教师用投影仪展示一组做好的理想实验数据，小组通过合作，计算得到下落中重力做的功及动能的变化量（注意这两个量都包括未知质量m），比较W与△Ek的大小。例如数据如下:
Vb=SAC/2T=3.9(m/s)
△Ek=1/2mv2=7.605m(J)
W外=mgh=7.69986m（J）
W外略大于△Ek。
得出实验结论——在实验误差范围内，外力做的功等于物体动能的改变。
【思考】①实验误差分析：造成本实验误差的主要原因是____。②你是否可以设计出其他方法验证这一结论？——理论推导。
5.理论推导，总结归纳。
师：那么同学们，我们看这样一个例子（多媒体展示）：质量为m的物体，在一恒定拉力F的作用下，以速度v1开始沿水平面运动，经位移s后速度增加到v2。已知物体与水平面之间的摩擦力恒为f，试导出外力做功与物体动能变化的关系。
生：自主推导，投影展示，得出结论。质量为m的物体，在不变的牵引力F作用下发生一段位移S，速度由v1增大到v2，如图所示。
（1）根据牛顿第二定律有____。
（2）由运动学公式有a=____。
（3）结论：（F-f）s=____，或w合=____。
即合外力对物体所做的功等于物体动能的____，公式表示为____。
6.迁移升华，学以致用。
7.凝练小结，预设思考。
六、教学反思
本节课的教学采用的是实验与探究的教学模式，但在实际的实施过程中由于学生的个体差异，教学中出现部分同学设计的实验思路与本课演示实验不同。教师应该允许实验设计中的差异存在，注意做好鼓励和引导工作，既要注意到学生创造性思维的呵护，又要能够使绝大多数学生理解本课采用的实验过程及原理。另外，在理论推导的过程中，部分学生不能很快地从牛顿第二定律以及运动学的公式中推导出外力做功与物体动能变化的关系，例如有的学生可能不会一步到位而是经过比较复杂的过程才能得到结果，所以在这个地方教师应该适当地引导，以提高教学效率。
参考文献
[1]束炳如 何润伟 普通高中课程标准实验教科书《物理2》.上海：上海科技教育出版社，2005年。
[2]廖伯琴 《物理探究式教学设计与案例分析》.北京：高等教育出版社，2003年。
论文作者:雒彬
论文发表刊物:《教育学》2019年5月总第177期
论文发表时间:2019/6/21
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