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1、 数理化解题研究 2 0 1 3年第 6期( 高 l 】 ) 鞋甍l | 功教学案例 南京 师范大学附属中学江宁分校 ( 2 1 1 1 0 2 ) 黄 凯 【 教学内容分析】 一 、内容与地位 在以往的教学 中经常发现学生会将功和能的概念混 淆， 对于两者之间的因果关系也不明朗， 这对扎实掌握功能 关 系产生 较大的影 响 因此教 科 书在 组织 这 一章 知识 结构 上切实从学生认知规律出发， 设计了先体验 ， 再 探究的研究 模式 课程标准中要求学生“ 能举例说明功是能量变化的量 度” ， 我们在教学时不能简单地提出这一结论， 而应该在实 验中引导学生多次探究体验 ， 逐步加深理解， 并
2、且结合初等 数学知识研究功的大小、 矢标性以及总功问题 因此“ 功” 是 本章知识链中非常重要的一环 ， 学好功才能帮助学生利用 动能定理研究问题打好基础和切实掌握功能原理的思维方法 二、 教学 目标 ( 一)知识与技能 1 掌握计算恒力做功的表达式 W = Hc o s a； 知道做功的两个必要因素 2 明确功是标量， 理解 正、 负功的物理意义 3 会求多个力作用于物体时的总功 ( 二 ) 过程与方浅 通过实 验探究 引导 学生认 识做功 的 因素 借助数学逻辑的力量引导学生掌握功的计算和正负 含义 的理解 ( 三)情感、 态度与价值观通过小组合作式学习， 培养 学生的团队意识以及发现问题
3、、 解决问题的探究精神 通过 递进式学习方式让学生体会物理学的研究方法， 认识建构 物理模型和数学逻辑在物理学发展过程中的作用 三、 教学重点 、 难点 、 1 重点是在准确理解 F、 S的基础上掌握功的计算 2 难点有 对力的方向上位移的理解 ； 正、 负功物理 意义的理解 ； 总功的两种计算方法的掌握 【 教学过程设计】 一 、创设情境 、 提 出问题 第一环节 ： 以两个 简单 的实验 演示 帮助 学生 回忆初 中所学关于功的基本知识 以一个简短的视频使学生认 识到物体之间能量的转化必定伴随着做功的过程 设计意 图： 学生在初 中建立 了关 于功 的基本概 念 ， 通过 简单的实验和视频
4、 可以 引起学 生 头脑 中相 关 知识 的共鸣 这一点电符合利用学生的“ 最近发展区”规律 第二环节： 以小组讨论的方式研究图1 三幅图中人是 否对物体做了功 通过下面一条简单的例题帮助学生回 忆初中是如何求某个力做功大小 设计意图： 做功离不开两个必要条件 ， 如果直接告诉学 生不会在学生的头脑 中留下 深刻 的 印象 ， 以简单 题 目为基 图 1 ： 能激发学生研究的兴趣 ， 更能让 - 强 _二= I ： ” 学生深刻领会到这两个条件对于 做功问题的重要性 图2 二、 合作探究、 展示提升 1 探 究功的定量计算 延续前面的一个问题 ， 顺利的过渡到： 当 尸与 z 互成夹 角 时，
5、 力F做了多少功? 学生分组合作交流， 并请每个小组 代表回答下面的问题 设问： 如果人用斜向上的力 ，拉物体前进时， 物体发生 了一段位移， 如图3中拉力 F做了多少功? 学生可能的答案 ： n 不做功 因为 Z 不是物体在力的方 向上的位移 b 做功， W = 因为有力 F ， 位移为z C 做功， W = F l c o s a 将 F按 图 4效果 分解为 F l=E c o s a 、 = F s i n a 因为图 4中分 力 的方 向跟位 移方 向垂直 ， 所 以分 力 所做的功等于零 因此 W = =F 。 L=F c o s a d 做 功 ， W =F c o s a 寻找
6、力的方向上的位移， 将位移 Z 沿力 F的 方向和垂直于力的方向分解， 则可以认为力方向上的位移 就是 l c o s o l ( 如图 5所 示) 根据功的定义可得 ： W =F l c o s a 篮 图 4 图 5 设计意图： 以合作探究 的方式引导学生讨论推理功的 计算表达式， 通过学生间辩证思维帮助学生理解力和位移 方向上的关系 切实掌握功的计算表达式 对于分解位移找 力的方向上的位移的思维方法更应值得关注， 因为我们解 题时往往就是分解位移 如果有学生提出力是变力该如何 物理篇 数理化解题研究) 2 0 1 3年第 6期( 高巾) 求功 ， 则可作为一个课后研究 的问题提 出， 既
7、作 为激发学 生 思维的问题 ， 也为后续 内容 的学 习埋 下伏笔 教师小结： 求某个力对物体所做的功： 当力 F的方向和 位移 l 方向相同时， c o s =1 ， 力所做的功 W =F 1 ； 当力的方 向和位移方向成 角时， 则有不同的方法处理求解： 一是将 力分解， 二是将位移分解 ， 但是不管分解哪一个物理量， 一 定要保证力与位移在一条直线上才可直接相乘 2 对 于功 的公 式的进一 步理 解 设问： 一个人用 5 N的水平推力将物体推 出， 在水平面 上前进2 i n 后停下来 ， 物体与地面间的滑动摩擦力是2 N， 求 和 设计意图： 让学生讨论， 有学生可能认为F做功为1
8、 O J ， 有人认为F做功可能为0， 到底哪一种答案正确呢? 在这里 让学生充分产生思维的碰撞 在利用公式求 时出现了 负值， 为下面研究的问题做好铺垫， 起到承上启下的作用 教师小结： ( 1 )功一定要指明是哪个力对物体做的功， 且力和位移具有同时性； ( 2 )力必须是恒力 3 正功和 负功 ( 1 ) 首先从公式 W=F c o s a中 的可能值人手， 让学生 观察图6讨论完成下表 ， 得出功 可能为正值、 负值或零 一一 图 6 表 1 的取值 C O S 的值 功 的正负 1 r 2 O W =0 力跟位移垂直 时， 不做功 O a 0 力对物体做 正功 2 1 r 小于0 4
9、 总功的计 算 通常情境下物体是在几个力共同作用下发生运动， 那 么， 如何求解几个力对某一物体所做的功呢? 设问： 一个质量 m =1 5 0 k g的物体， 受到与水平方向成 0=3 7 。 角斜向上方的拉力F=5 0 0 N， 在水平地面上移动的 距离 z=5 m 物体与地面间的滑动摩擦力 F ：1 0 0 N 求： ( 1 )各个力对物体所做的功； ( 2 ) 各个力对物体做功的代数 和； ( 3 ) 物体所受的合力； ( 4 ) 合力对物体做的功 设计意图： 选择课本上这道例题主要有五点优势： 物 理模型很简单 ， 学生无需花太多时间审题， 从而突出本题的 主旨 通过第一问检查学生是
10、否真正掌握求功的方法 通过第二问让学生明白矢量和与标量和运算法则的不同 考查的方法比较多， 例如： 受力分析和力的合成与分解 关键是学生可以从最终答案的一致性 自行总结求总功的 两种方法 为了提高课堂效率， 可以让两位同学分别板书前 两问和后两问 ， 通 过对 比研究 ， 展示提升 教师小结 求 总功通 常可 以用两种方法 ： a根据公式 W =F l c o s a， 先分别 求 出各个 力 、 、 F 对物体所 做 的 功 、 、 ， 再求各力所做的功的代数和， 即 W总=W ( 注意各力代入时应注意功的正负号) b 由力的平行四边 形法则先求出这几个力的合力 F 台， 再根据功的公式 W
11、总 = F 含 c o s a， 其中0 t 是合力 F 舍方向与位移 f 方向之间的夹角 教学反思 ( 1 )本节课通过简单的演示实验和丰富的 图片， 唤醒学生的“ 最近发展区” ， 从而提高学生对功进一步 研究的主动意识 虽然朴实但却能让学生充分体会到物理 来源于生活而又高于生活， 达到培养非智力因素的 目标 ( 2 )在探究功的一般表达式过程中， 采用小组合作的探究式 教学 ， 让学生在思维碰撞 的过程 中真正理 解功 的本 质 ， 有 利 于培养学生的物理思维能力 ( 3 )以问题串的形式设置问题 既满足了知识的递进性 、 连贯性， 又给学生足够的探究空 间， 使学生始终保持对解决问题的渴望 ( 4 )在加深对功的 理解上巧妙采用数学逻辑的思想帮助学生从另一角度解决 问题， 促进学生数理结合能力的形成 ( 5 )本节课如果能够 加入一些震撼力 比较强的演示实验更能激发学生的探究欲 望 ( 6 )对于如何以教导学 ， 采取小组合作学习方式进行探 究从而达到高效课堂的 目标还有待进步实践研究 ( 7 )本 节课容 量较大 ， 有老 师认 为可采 用为两个课 时教学 ， 我个人 认 为 ， 既然本节课归 为一节 内容 ， 就 是要求 老师在一 节课 内 达到课标的要求 ， 切忌在高一 阶段一 步到位 ， 更何 况本节课 这样设计更能体现其知识的完整性
