“司南版”高中物理《機械功》的教學設(shè)計

機械功被安排在高中物理必修2的笫1章第1節(jié)(司南版)，如何教好這一節(jié)、開好頭、起好步，至關(guān)重要。恰好教研組安排我上這一節(jié)的公開課，經(jīng)集備組的集體研究，我按照新課標的理念嘗試了這一節(jié)的教學?，F(xiàn)把教學設(shè)計的思路、實施的方案整理于后。

首先是明確本課的教學目標、教學的重、難點，由于各種教參已有詳述，本文不再贅述。

1從理性的高度引入新課

由于本課是必修第2模塊的第1節(jié)，首先應讓學生了解本模塊學什么。我讓學生看課本的目錄：第1、2章學功和能；第3、4、5章學曲線運動；第6章學習近代物理(相對論、量子論)的初步知識。這樣，學生就從整體上知道本模塊的主要學習內(nèi)容。

關(guān)于為什么學功，我從能的重要性和功能關(guān)系引入。眾所周知，能、能量、能源是全社會都關(guān)注的問題。而對物理學來說，“能”又是一個比較特殊的重要概念。

物理學有很多分支：如力學、熱學、電學、光學，原子和原子核物理等。每個分支都有自己的一套物理量來描述，但只有一個物理量是各個分支都共通的，那就是能。如，力學有機械能；熱學有內(nèi)能；電學有電能；光學有光能，原子物理有原子能和核能。因此，“能”是一個非常重要的物理量。

進一步我引導學生回顧或看課本，復習初中有關(guān)功的知識(什么是功、功的公式，單位。)，做好初、高中的銜接，讓舊知識成為新知識的生長點。為了為推導功的一般公式打下伏筆，我讓學生討論以下問題：

討論1 (投影)剛剛閉幕的多哈運動會，中國取得165金、88銀、63銅的優(yōu)異成績，連續(xù)第7次獲亞運會金牌榜第一，其中舉重等項目達到了目前世界先進水平。如果某舉重運動員將120kg的杠鈴舉高2m，再舉著杠鈴水平移動2m。請分析以上二個過程中運動員的做功情況(畫一舉重漫畫并配PPT顯示舉起重物的兩個過程)。

討論的目的通過對比雖然兩個過程力和位移在數(shù)值上都一樣而功卻不同（舉高過程W1=2400J，水平移動過程W2=0J），說明力和位移同方向時力有做功，而二者相互垂直或在力方向沒有位移時沒有做功。這正是后面力正交分解后的兩種情況。

2聯(lián)系生產(chǎn)實際推導出計算功的一般公式

這是本課的重點。我首先指出初中求功的方法只是一種特殊的情況，生產(chǎn)生活中經(jīng)常會遇到力和位移方向不相同的情況，此時應怎么求功(貫穿特殊到一般的思想)？ 提出第2個討論題。

討論2 (投影)牛拉犁的力是斜向上的(課本圖1-4)，力與位移既不同方向、也不互相垂直，這種情況下有沒有做功？如果有，怎么計算功(投影牛拉犁圖)？

（1）為了培養(yǎng)學生建立物理模型的能力，我提出三個問題(投影顯示)： 犁形狀復雜怎么表示、能不能筒化？ 犁前進時時深時淺、軌跡不完全是直線，能不能簡化？牛拉犁的力時大時小、傾角也會有微小變化，能不能簡化？讓學生討論。目的是讓學生學會抓住主要因素忽略次要因素，得出牛拉犁的物理模型。

通過討論，學生認為犁形狀雖然復雜但可簡化為質(zhì)點 ，用一方形表示；犁前進雖然時深時淺但也可簡化為在水平面上做直線運動；牛拉犁的力雖然時大時小、傾角也會有微小變化但仍可簡化為大小、方向不變的恒力 。

讓學生討論后在黑板上畫出斜拉物體前進S的示意圖，如下圖1。

這樣，牛拉犁的問題簡化為：物體在與水平方向成α角的恒力F作用下，沿水平方向移動通過位移S，求拉力做的功 ？

（2）讓學生推導功的公式 ：利用理想化模型(如圖1)讓學生討論斜拉時如何求功？多數(shù)學生都會知道正交分解力F為F1、F2 ，并且知道這樣分解的目的(讓學生在黑板上畫圖并得出功的公式)。我進一步告訴學生，這種研究問題的方法是利用已學過的舊知識(F、S同向或垂直時功的計算法則)解決未學過的知識(F、S成一夾角) ，這種方法在許多地方都會用到(如平拋運動)。

（3）進一步引導學生分解位移，推導功的公式。這一點學生相對較困難，我從矢量引導啟發(fā)，讓學生比較容易去接受。為了省時將S正交分解的圖投影，同時推出功的公式。

（4）用兩種方法得到公式W=FScosα后，讓學生討論，加深對公式的理解。一是知道公式的意義是表示功等于力乘以位移再乘以力與位移夾角的余弦；二是知道式中各量的意義，如α是什么角、F是恒力、S是位移不是路程，W是標量等。

3根據(jù)一般包含特殊的原理引入正功和負功

（1）利用功的公式引入正、負功。先從α角為0度和180度時，分別為W=FS和W= -FS引入存在正功和負功；進一步讓學生討論角α多大時力做正功，多大時做負功？(α角為銳角時力做正功，α角為鈍角時做負功)。

（2）通過漫畫討論正、負功的意義。

（3）最后指出阻力對物體做負功也可以說成是物體克服阻力做正功。

4通過“拓展”學習總功和變力的功

此前學習的都是一個恒力的功，我以“拓展”為題讓同學們討論一下力做功還有些什么情況？很快得到還有多力做功 和變力做功，激發(fā)起學生學習新知的欲望。

關(guān)于多力做功的計算，我以斜面上下滑的物體為例(右圖2)，讓學生分析受力及各力的功、總功和合力的功，不難得出兩種方法求功。

最后通過課本的例題進一步鞏固所學知識。

5通過小結(jié)升華所學知識

我對本課內(nèi)容作了以下小結(jié)：

（1）求功的方法：

a.分解力F求功。 b.分解位移S求功。c.用公式直接求功。d.定義法求功(功等于力乘以力方向的位移，如斜面上的物體其重力的功可以直接用mgh求)。

（2）求總功的方法：

a.W= W1+W2+……

b.W= FScosα

（3）學到的思維方法：

從特殊到一般，再從一般到特殊；

用一分為二的觀點看待正功和負功。

（4）學到的研究方法：

抓主要因素，建立物理模型；

用已學的知識研究、探索新知識。

6讓學生積極、主動參與課堂活動

本課設(shè)計了4個討論題讓學生討論，目的在于讓學生積極參與課堂活動，轉(zhuǎn)變學習方式，強化自主學習。討論題主要設(shè)置在教學的重點、難點、關(guān)鍵點處，不為討論而討論。例如，復習完初中功的知識后，組織第一次討論：舉重中舉高過程和水平移動過程做功的計算，目的在為力正交分解后兩個分力做功的計算做準備。在引入力不與位移同方向時功怎么計算時組織第二次討論： 牛拉犁的力是斜向上的(課本圖1-4)，力與位移既不同方向、也不互相垂直，這種情況下有沒有做功？如果有，怎么計算功？顯然，這是教學的重點。這里討論了兩個問題：如何建立牛拉犁的物理模型，如何得出求功的一般公式。通過學生的討論加深了對知識的理解，不僅知道結(jié)論，還知道結(jié)論是怎么來的；另外還學習了建立物理模型的方法。在引入正負功后組織第三次討論：正負功的物理意義如何理解？這是教學的難點。通過兩幅漫畫的討論，從力的效果理解了正負功的不同。在講總功時不是直接提出問題，而是通過第四次討論：從一個恒力做功拓展還有什么做功的情況？目的在培養(yǎng)學生的發(fā)散思維能力。經(jīng)過討論，同學們很快得出還有多力做功和變力做功，在本課進入尾聲時同學們又給自已提出了新課題，自然會樂此不疲地去探究(本課只討論多力做功)。

7聽課師生的反映

課后征求聽課師生意見，對本課普遍持肯定態(tài)度，尤其是對以下幾點：

（1）在新模塊的第一節(jié)課，運用課本的目錄做全書介紹很有必要、也很有意義。

（2）以“能”在物理學中的重要性和共通性引入功，有新意。

（3）在推導功的公式之前先讓學生學習將生產(chǎn)生活中的實際問題轉(zhuǎn)變成物理模型，對培養(yǎng)學生科學研究的方法有效果。

（4）通過討論題讓學生參與課堂活動，做課堂主人，轉(zhuǎn)變學習方式持肯定。

（5）運用計算機輔助教學，使課堂更加生動，同時提高教學效率，很有效果。

（6）通過“拓展”的方式引入總功，既能激起學習欲望又能發(fā)展思維，值得繼續(xù)探索。

（7）在教學過程滲透一些哲學思想，如從特殊到一般再從一般到特殊的思想；一分為二的觀點；對情感、態(tài)度、價值觀的培養(yǎng)有直接的意義。

同時，他們也指出存在的不足：如因聽課人太多，學生過于緊張，以至討論欠活潑；師生、生生互動還不令人滿意等。

(欄目編輯鄧磊)