高中物理《探究功與速度變化的關(guān)系》實驗教學(xué)設(shè)計改進(jìn)

摘 要：本節(jié)課設(shè)計能遵循教學(xué)規(guī)律，通過探究、討論、指導(dǎo)等多樣化的教學(xué)方式，有層次地組織教學(xué)，進(jìn)而突出了教學(xué)重點和難點。另外在探究過程中，能有效地促進(jìn)學(xué)生的參與程度與認(rèn)知程度。通過合理地設(shè)置由淺入深、前后連貫的一系列問題，引導(dǎo)學(xué)生討論、交流，從定向探究把學(xué)生逐步引向自由探究，最終確定了實驗方案。

關(guān)鍵詞：高中物理； 物理量； 速度； 做功； 創(chuàng)新設(shè)計； 改進(jìn)

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-3315（2016）03-029-002

高中物理中的一些實驗在教學(xué)實踐中實施起來總會存在某些問題，如操作不便、現(xiàn)象不明顯、材料難尋等等。為此筆者在實踐中通過反復(fù)嘗試與探索，對效果不明顯的實驗進(jìn)行了改進(jìn)。以下是功與速度變化關(guān)系實驗各個環(huán)節(jié)的創(chuàng)新設(shè)計及改進(jìn)。

一、教材和學(xué)情分析

本節(jié)內(nèi)容是前面兩節(jié)內(nèi)容的繼續(xù)，用做功與能量的關(guān)系探索另一種能量及其表達(dá)式：動能。由于動能的問題比較復(fù)雜些，所以本節(jié)暫不直接涉及動能，而是先研究一個與動能密切相關(guān)的物理量──速度──與做功的關(guān)系。本節(jié)內(nèi)容是尋求動能表達(dá)式的實驗探究過程，而下節(jié)內(nèi)容（動能和動能定理）是尋求動能表達(dá)式的理論探究過程，本節(jié)內(nèi)容的實驗探究為下節(jié)內(nèi)容的理論探究奠定了一個實踐認(rèn)識基礎(chǔ)，起到很好的鋪墊作用，前后兩節(jié)內(nèi)容共同構(gòu)成了一個較為完整的體系。

二、重點難點

本節(jié)教學(xué)內(nèi)容的重點是實驗方案的設(shè)計，難點是通過對實驗數(shù)據(jù)的分析得出功與物體速度變化的關(guān)系。

三、教學(xué)設(shè)計

1.教學(xué)環(huán)境設(shè)計：實驗室，配合多媒體及電腦輔助。（如圖1）

2.學(xué)生安排設(shè)置：將學(xué)生分成三人為一實驗小組。分組考慮分層，思維活躍、操作能力強(qiáng)的同學(xué)安排同組，實驗?zāi)芰Σ罨虿幌矚g動手的同學(xué)同組，這樣一方面可以避免一部分同學(xué)做實驗變成旁觀，另一方面方便教學(xué)中老師對這部分同學(xué)進(jìn)行指導(dǎo)。

3.實驗器材準(zhǔn)備：預(yù)備兩套實驗器材，氣墊導(dǎo)軌（加裝橡皮筋彈射裝置）、光電門搭配的實驗組合；長木板（加裝橡皮筋彈射裝置）小車打點計時器搭配的組合；裝有Excel軟件的筆記本電腦。（如圖2、3）

4.過程設(shè)計：

環(huán)節(jié)1：創(chuàng)設(shè)問題情境，提出預(yù)設(shè)的問題。

以彈弓發(fā)射彈丸引出做功與速度關(guān)系的討論。借助多媒體顯示彈弓圖片，并展示彈弓實物，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗與所學(xué)知識進(jìn)行思考，吸引學(xué)生注意力，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

環(huán)節(jié)2：引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行猜想與假設(shè)。

我通過引導(dǎo)學(xué)生對更多實例分析，如推鉛球、擲標(biāo)槍等，使學(xué)生獲得感性認(rèn)識：做功多少與物體獲得速度有密切關(guān)系，為下一步定量研究做好鋪墊。

環(huán)節(jié)3：引導(dǎo)學(xué)生制定計劃與設(shè)計實驗。

實驗方案的制定是探究是否順利的關(guān)鍵，由于本實驗涉及的內(nèi)容較多，學(xué)生綜合考慮有一定的難度，且實驗器材已經(jīng)限定，故教師可以用設(shè)問或思考方向提示等方式引導(dǎo)學(xué)生，以幫助學(xué)生設(shè)計實驗。根據(jù)器材，我先把研究對象確定為橡皮筋對物體做功，然后設(shè)定了以下七組問題，引導(dǎo)學(xué)生重點討論：

第一組：橡皮筋做功的數(shù)值方便測定嗎？有沒有什么方法可以不測功的數(shù)值大小，也可以分析出功與速度的關(guān)系？讓學(xué)生開放討論，可以引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材P70頁參考案例二，幫助學(xué)生領(lǐng)悟到這種技巧方法，即測量轉(zhuǎn)換，可以不去測出功的具體數(shù)值，而是讓力所做的功成倍數(shù)關(guān)系增加，把每次力做的功記為w、2w、3w……再測出做功后物體速度的變化，最后找功與速度的關(guān)系。

第二組：如何使橡皮筋做的功成倍數(shù)增加？學(xué)生可得出方案，使用完全相同的橡皮筋，增加橡皮筋條數(shù)，使這些橡皮筋并聯(lián)在一起，且保證每次橡皮筋拉伸長度一樣。

第三組：根據(jù)我們提供的器材，可以用橡皮筋對木板上的小車做功，或用橡皮筋對導(dǎo)軌上的滑塊做功，但這里有沒有什么別的力干擾橡皮筋做功？如果有怎么解決相應(yīng)問題？接著學(xué)生討論，根據(jù)以往實驗經(jīng)驗，可以想到長木板需要平衡摩擦，而氣墊導(dǎo)軌需要調(diào)節(jié)水平。

第四組：解決了做功問題，如何確定物體速度的變化？確定速度變化需要測兩個速度，為了簡便我們可以讓橡皮筋由靜止彈射一個物體，這樣物體獲得的速度同時也就是這個過程速度的變化了。

第五組：結(jié)合以前學(xué)過的測速度的知識，可以怎樣測速度呢？學(xué)生可能想到的方法，打點計時器測速度，光電門測速度，平拋測初速度等。

第六組：實驗過程中，我們應(yīng)該測哪個階段的速度呢？因為橡皮筋作用下物體做加速運動，之后勻速運動，所以學(xué)生可以想到應(yīng)該測勻速階段的速度。

第七組：最后，我們可以用什么方法來處理實驗數(shù)據(jù)呢？由于前面我們學(xué)習(xí)“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”時接觸過類似問題，學(xué)生很容易能想到作圖線的方法。那做什么樣的圖像呢？通過討論，學(xué)生可以想到分別作出W-V，W-V2 ，W-V3，W-等關(guān)系曲線，從中尋求答案。

環(huán)節(jié)4：進(jìn)行實驗。

根據(jù)面前的實驗器材選擇思路進(jìn)行實驗。通過學(xué)生分組實驗，培養(yǎng)團(tuán)結(jié)協(xié)作的團(tuán)隊精神，提高學(xué)生動手能力。

環(huán)節(jié)5：處理數(shù)據(jù)，并得出結(jié)論。

引導(dǎo)學(xué)生把實驗數(shù)據(jù)記錄到設(shè)計好的表格中，指導(dǎo)學(xué)生用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

讓學(xué)生親身體驗現(xiàn)代技術(shù)的便捷。

環(huán)節(jié)6：展示交流。

請部分小組派代表展示本組獲得數(shù)據(jù)和圖像并做出實驗結(jié)論。

環(huán)節(jié)7：課后作業(yè)。

讓學(xué)生對實驗進(jìn)行評估與反思。失敗的學(xué)生分析造成實驗失敗的原因，成功的同學(xué)要總結(jié)成功經(jīng)驗，分析實驗還有哪些方面可以改進(jìn)，以進(jìn)一步減小實驗誤差，提高實驗準(zhǔn)確性。

四、反思評價

本節(jié)課設(shè)計能遵循教學(xué)規(guī)律，通過探究、討論、指導(dǎo)等多樣化的教學(xué)方式，有層次地組織教學(xué)，進(jìn)而突出了教學(xué)重點和難點。另外在探究過程中，能有效地促進(jìn)學(xué)生的參與程度與認(rèn)知程度。通過合理地設(shè)置由淺入深、前后連貫的一系列問題，引導(dǎo)學(xué)生討論、交流，從定向探究把學(xué)生逐步引向自由探究，最終確定了實驗方案。使學(xué)生能在科學(xué)探究的海洋中，增強(qiáng)了參與意識，展現(xiàn)了學(xué)習(xí)的積極性、主動性，最終達(dá)到了學(xué)有興趣、學(xué)有所得的目的，實現(xiàn)了本堂課的教學(xué)目標(biāo)。