谈《动能和动能定理》之教学设计お

1 教材分析

本节课是《普通高中物理课程标准》必修二第七章第七节中所涉及的内容， “动能和动能定理”的学习，可以使学生深入理解功能关系，是高中物理的核心概念之一，也是本章乃至整个力学的重点之一，为其他学科和今后的学习打下基础.

2 学情分析

本课针对高一学生，学生基础较好，思维比较活跃，从知识准备上，由于学生在初中对物理有一定了解，并学习了牛顿运动定律相关知识，且对功和能的概念有了认识，并且通过第六节的实验探究认识到做功和物体速度变化的关系即W正比于速度的平方的基础上，但是由于初中学生还没有深入学习功能关系，所以容易凭借生活经验形成错误的潜概念理解，本课的内容与我们的生活实际息息相关，所以本节课，我将在培养学生思维转换的基础上，联系实际力求将STS的理念以及辩证关系渗透到本课的教学中.

3 教学目标

知识和技能方面.第一，学生要理解动能的概念，理解动能定理的物理意义，并进行相关的分析和计算，第二，深入理解合外力做功的含义，第三，学会联系实际运用和解决动能定理相关问题的步骤.

在过程和方法上，掌握恒力和变力分别作用下动能定理的推导，并且学会对比分析动力学知识与动能定理的应用优势.

在情感和价值观方面，学生通过类比学习，归纳推导，培养科学探究的兴趣，逐渐形成认真严谨的学习态度.

4 教学重难点

（1）重点：对动能概念的理解；动能定理的理解和应用

（2）难点：[JP3]深入理解功能关系并利用动能定理解决实际问题.

5 教学过程

5.1 复习回顾，引入新课

教师活动1 运用视频资料，1998年上海虹桥机场一飞机紧急迫降时，由于巨大机身与轨道摩擦产生爆炸这段视频，让学生回顾初中对动能的认识，以及思考为什么会引发爆炸这一现象，进而引出课题.

学生活动1 让学生交流，思考飞机迫降的巨大动能最后为什么消失了？

设计意图 调动学生的思考，锻炼学生从现象探究本质的思维，并且体会我们生活中处处存在物理.

教师活动2 提出以下问题：

（1）在必修一学习速度这一物理量的时候，为什么会引入速度这一物理量？

（2）我们初中对物理的了解，知道物体会由于运动而具有能量，那么我们用什么来描述这一物理量呢？

学生活动2 学生代表发言回答问题1，并思考问题2，能明确为了描述物体空间运动变化快慢而引入速度.

设计意图 回顾知识，并通过思考从“为什么引入这一物理量的角度”，用类比的思维方式引出对动能的学习.

5.2 新课教学

5.2.1 动能

教师活动3 利用多媒体展示以下问题

一个物体在只受牵引力作用下，从A位置沿直线经过位移x到B位置，A点初速度为va，B点速度为vb，这一过程中物体的动能如何变化？发生这种变化的原因是什么？

学生活动3 学生动脑思考，头脑中建立模型，交流讨论后发言.得出物体速度越来越大，所以动能越来越大和由于这个过程牵引力做功，导致动能增加.

教师活动4 教师归纳总结动能的定义，公式，单位以及注意事项.

5.2.2 动能定理

教师活动5 给学生展示以下物理情境，计算，讨论并总结以下过程中功能关系的关系式.

（1）一物体质量为m，从高度h处，做自由落体运动，下落h后，速度变为v1.

（2）物体质量m，在只受力F的作用下，沿初速度v0的方向运动，经s位移，速度到v2.

学生活动4 分别计算并归纳两种情境下，物体各自所受的力做的功与他们对应的机械运动过程中的动能的变化.

设计意图 让学生自主发现，归纳总结，同一运动过程中，物体所受力做的功同动能的变化的关系，从理性上，认识功能关系，认识数学知识与物理内容之间的交叉运用.并且锻炼了学生的归纳推导能力.

教师活动6 教师评价并总结单个力作用下，功和能的具体计算关系.再引发学生思考，如果多个外力的合力做功，它会导致什么能量发生变化.举例，物体质量为M，在受拉力F′和地面给的摩擦力f的作用下，沿直线由速度v0，经s的位移，速度达到到vt，在这样的物理情境下，分析计算各个外力做的功，以及合力做的功，同时计算初状态和末状态时分别的动能大小.

学生活动5 分组讨论并计算，将推导总结出结果，发现同一过程中合外力做的功数值上等于这一过程初末状态动能的变化.

设计意图 从单个的力作功与动能变化多少的关系深入并类比到合力作功引起的动能变化，让学生思维循序渐进，并且自己计算推导的过程，加深对功能关系的理解.

教师活动7 评价学生分组交流讨论后的结果，总结动能定理的定义，公式，以及单位.并且总结：从数学角度动能变化有正有负，也恰恰符合之前所学习的做功有正有负.继续提出问题：让学生在以一物块做匀速圆周运动从起点A绕一圈又回到A点这个背景下，从三个角度尝试探究功能关系：

（1）全过程运用牛顿运动定律分析；

（2）运动过程中找一中间点，分为两部分运用动能定理分析；

（3）全过程中运用动能定理.

学生活动6 分组交流讨论，并且计算分析，这个运动过程中三个角度分析问题的优缺点.

教师活动8 评价学生结果，并总结牛顿运动定律和动

验现象要突出、明显，给学生出乎意料的震撼，也可以在实验之前，让学生猜测实验现象，若猜对，可以培养学生自信心；若猜错，可激发学生的求知欲.如在“惯性”一节教学中，笔者设计了如图2的实验：塑料球和金属球分别悬于矿泉水瓶中，当瓶子向一方移动时，两个球分别向相反方向移动；在说明“静电除尘”效果时，用铜棒穿过矿泉水瓶轴线、铝箔纸粘于瓶内壁分别作为除尘的两极，如图3.

2.3 设计对实验现象讨论的问题

[TP4GW41.TIF，Y#]如何引导学生分析、讨论实验现象，是本教学设计的高潮.教师在课堂教学前，预设有梯度的问题，指导学生讨论的方向.如在瞬时速度教学中，针对学生难以理解“当Δt0时，[SX（]Δx[]Δt[SX）]就表示瞬时速度”这一点，设计了图4实验，采集了表1所示数据，预设如下问题.

问1：第一组实验得到的速度比车头速度大还是小？

问2：[JP3]表中四组实验得到的速度呈现出什么规律？如何解释？

问3：猜一下车头通过光电门时的速度约是多少？

问4：怎样精确测定车头通过光电门时的速度？

问5：若实验中，对速度要求“精确到两位有效数字”，哪一组可以表示车头通过光电门速度？

问6：由此可得出什么结论？

讨论过程中，指向明确且有梯度的问题，既可以指导和驾驭学生讨论方向，又可以培养学生良好的逻辑思维能力.在教学实践中，由于学生受到心智、经历等因素的限制，有些在教师看来顺理成章结论，却无法提炼出来，这时候教师切勿越俎代庖，一定要留出足够的时间，让学生展开充分讨论.讨论的过程就是对物理规律和概念的理解过程，充分的讨论使学生更加牢固的理解知识的内涵和外延，有利于学生应用知识，同时提高教学质量，杜绝思维很快、但思考很浅的现象.

2.4 形成实验结论

经过对实验现象的深刻讨论，得出客观的规律，是本教学设计最终目的.在层层深入的问题的引导下，逐渐剔除表面、肤浅的认识，学生在脑海中慢慢形成概念和理解规律.虽然学生不能用流畅的语言完整的概括实验现象揭示的规律性的东西，但这不影响对规律的理解.概念的形成是首要的，其次才是名称（赵凯华语）.

3 基于实验情境的教学设计的意义

3.1 让教学设计充满挑战

传统的教学设计主要根据《教学大纲》、《学科指导意见》等确定的重、难点设计教学过程.作为一般性的教学指导用书，《教学大纲》或《学科指导意见》仅从知识本身分析教学，缺乏对学生实际情况的调研，针对性不强，依据此设计的教学过程往往无法回答学生的疑惑，教学效果较差.“调查问卷”形成“反馈单”反映了学生中普遍的又具有个性化的问题，这些问题是无法预设的.针对学生的问题，设计实验，用实验现象说明问题或引发思考和讨论，这样的教学设计过程对教师充满了挑战.如在“电表的改装”一节教学中，笔者把问卷调查前后的教案中一个片段做了对比.

问卷调查前

环节一：灵敏电流计的内阻

展示灵敏电流计内部结构，如图5.告诉学生线圈由很长的铜导线绕成，所以电流计有内阻.

问卷调查后

环节一：灵敏电流计的内阻

①设计如图6所示电路，在A、B间接发光二极管，二极管正常发光.说明A、B之间有电压（很小）.

②问：能否将灵敏电流计接在A、B之间？

③把灵敏电流计接在A、B之间，电流计偏转一定角度.

④展示图5，介绍电流计的内部结构.

修改目的

在初中教学中，认为电流表内阻为零.所以学生在“问卷反馈单”非常集中的反映无法理解“电流表有内阻”.

两个教案都重视了对电流表内阻的教学.但修改后的教案更注重用实验带给学生的直观体验，同时在操作实验前的设问，激发了学生的迫切看到实验效果的欲望，教学效果显著，给学生留下深刻印象.

基于实验情境的教学设计，因为了解学生的问题，所以在课堂教学中紧紧抓住学生.在实验基础上，形成了探究问题，创造了思维环境，通过对实验的讨论破解学生的疑惑.

3.2 提高了学生学习的主动性

以前，学生被动的听老师讲解新的知识点，虽然在老师的帮助下能够理解和应用知识，但自己的观点和疑惑得不到关注，学习过程的主体地位得不到体现.基于实验的教学设计，能根据学生的实际认知，用实验说明问题，紧紧抓住学生思维活动.充分的讨论过程，让每个学生都有机会表达自己，学生参与程度高.甚至会在课后继续讨论实验现象，也会自己动手制作实验装置演示实验现象.

基于实验情境的教学设计改进了教师少讲多练的教学方式，充分发挥了实验在物理教学中作用.实验情境教学中，真实、直观的实验现象激发了学生的学习兴趣和热情，由此产生的好奇心和求知欲促使学生探究、发现实验现象背后的物理规律，在理解知识的同时，掌握了获取知识的方法和途径.学生在教师的引导下通过观察、思考、讨论实验现象，加深了对物理概念和规律的理解，培养了应用规律解决问题的能力，提高课堂教学质量.