當前物理課堂教學中,時間緊,學生不易理解課堂內容是許多物理教師面臨的問題,筆者就此現象談談自己在教學過程中的一些做法。本文結合動能定理解題教學,從師生合作入手,激發學生的探究興趣,培養學生的分析能力,形成總結規律的習慣,從而構建師生均滿意的和諧課堂。
不少教師一直有個困惑?為何花了那么多時間,學生還是不會應用呢?筆者對幾學期的教學過程及教學結果進行了總結及反思!發現在課堂上,學生的參與度不高,多數學生是被動地記、聽等,而這種學習模式的效果也難以讓人滿意,所以經過反思,認為可從以下幾方面做些改進。
一、教師穿針引線,學生逐步分析
動能定理對應的是一個過程,它只涉及物體初、末狀態的動能和整個過程中合外力做的功,無需注意其中運動狀態變化的細節,且涉及的功和能均為標量,無方向性,計算十分方便。但是學生遇到有關題目時卻不易想到用此定理求解,所以在教學中有效調控,適時地將學生引入有關動能定理的思考分析過程中。
【例1】 如圖1所示,在絕緣水平面上,相距為L的A、B兩點處分別固定著兩個等量正電荷,a、b是AB連線上兩點,其中Aa=Bb=L4,O為AB的中點,一質量為m,帶電量為+q的小滑塊(可視為質點),以初動能E0從a點出發,沿AB直線向b點運動,其中小滑塊第一次經過O點時的動能為初動能的n倍(n>1),到達b點時動能恰好為零,小滑塊最終停在O點,求:
(1)小滑塊與水平面間的滑動摩擦因數μ;
(2)Ob兩點間的電勢差U0b;
(3)小滑塊移動的總路程s。
分析:此題對學生的綜合能力要求較高:①運動物體處于非勻強電場中,②是個多過程問題,③其中有變力做功。學生在解題時,往往想不到用動能定理,所以教師應引導學生對整個過程進行分析。并請同學回答以下問題:
①找a、O、b點對應的狀態:
a:動能=E0 O:動能=nE0 b:動能為零。
②讓學生對著過程找有哪些力在做功:
電場力做功、摩擦力做功。電場力始終都是沿水平方向的,摩擦力=μmg。
③本題中有幾個過程可供分析:
a→O:已知初末狀態動能;其中有摩擦力做功Wf=μmgx,電場力做功WF=? 同理:Ob過程中電場力做功也未知。所以μ不能求出來。
a→b:已知初末狀態的動能,摩擦力做功Wf=μmgx,因為對稱關系Ua=Ub,所以電場力做功為零。
對于小滑塊,從a點運動,到最終在O點停下的整個過程,請同學們思考此時應該研究哪個過程? 這個過程電場力做功有什么特點?所求的量與摩擦力做功有什么聯系?很快學生會找到其間的聯系。得出以下解題過程。
總結:以上過程,教師沒有太多的解釋,而是由教師提出問題,不斷引導學生思維,讓學生自己去發現問題,解決問題,引導學生用動能定理解題,無疑對提高、分析過程的能力是有很大的幫助。
二、教師布設疑陣,學生總結規律
動能定理不僅適用于直線運動,也適用于曲線運動,還適用于變力做功。動能定理解題很方便,在分析過程中,教師可以將動能定理的內容進行拆分式組合,引導學生從縱、橫兩方面進行多角度、多層次的聯想、思考,找出知識間的聯系,促使學生思維有層次、有步驟地發展提高。
【例2】 一個帶電荷量為-q的油滴,從O點以速度v射入勻強電場,v的方向與電場方向成θ角,如圖2所示,已知油滴的質量為m,油滴在電場中運動到最高點時,速度方向是水平的,大小恰好為v,求
對于此題可設計如下疑陣:
1.油滴的運動軌跡是直線還是曲線?為什么?學生脫口而出,但是失誤,教師舉例:初速度方向與末速度方向明顯不同,所以是曲線運動。
2.最高點的位置可能在O點的哪一方?學生回答失誤,教師就舉證:如果最高點N在O點的右上方,則受什么方向的力?豎直方向的重力不改變水平方向的運動,所以只有水平方向的電場力改變水平方向的運動,因此,如果如學生所說,則應受水平向右的電場力,與負電荷在電場中的受力知識點相悖,由此可以判斷最高點在O點的左上方,還是右上方,需要綜合判斷。
本題可以畫出如圖3所示的油滴在電場中的運動軌跡。油滴在水平方向的速度大小從vcosθ增大到U,電場力做功。又因為電場力做功只與初末位置有關,所以最高點N在O點的左側。
3.如果此題直接整體用動能定理解,遇到了什么困難?學生說:不知道如何求重力做功,那么如何求重力做功?①WG =mgh,②WG=EkN-EkO。這時學生搶答用第二種方法。求得:WG=-mv2sin2θ2。
4.電勢差UNO與什么力做功有關?這個力做功只影響水平方向的動能變化。電場力做功與重力做功有什么關聯?
總結: 教師布設疑陣,學生從多次失誤、失敗中總結教訓,對熟練掌握動能定理,并靈活運用動能定理有較大的幫助。從失誤到發現,到解決問題,歸納總結運用動能定理解題的方法,這是學生對動能定理認識的一個飛躍。用動能定理求解問題一般比用牛頓第二定律和運動學公式求解問題來得簡便,甚至還能解決牛頓定律和運動學公式難以解決的問題。教師應該多多引導,讓學生能熟練運用動能定理解題!
總之,教學實踐證明:“課堂上教師的引導,學生的分析;教師的布疑,學生的總結”是提高堂課效率的關鍵。這樣能讓學生從單純地接受轉變為主動地分析,使學生主動參與課堂教學,能有效提高課堂教學效率,構建師生均滿意的和諧課堂。
(責任編輯 易志毅)