学生体验4(游戏) :先播放一段河中推船的录像,然后教师提出在教室中模拟这一过程:把自制滑板车放在地面上,小车上各坐一个学生。不管是甲推乙,还是乙推甲,或是甲乙互推。都看到相同的现象,即两位学生向相反方向运动。
演示实验:将固定有条形磁铁的两辆小车放在轨道上,当异名磁极相吸时,两辆小车相互靠拢;当同名磁极相斥时,两小车被推开,且两小车运动的距离相同。
学生通过体验、演示、讨论和教师的引导,归纳得出:
(1)物体间的作用总是相互的,也即力总是成对地出现。
(2)这一对力总是同时产生,同时消失。
(3)这一对力的性质总是相同的。
教师结合上述例子讲述:甲物体给乙物体一个力的同时,乙物体也会给甲物体一个力。力的作用是相互的,力总是成对地出现。我们把物体间相互作用的一对力,称为作用力和反作用力。通常我们把其中的一个力叫作用力,另一个力就叫做反作用力。
教师板书:一、作用力和反作用力
1.概念:物体间相互作用的一对力,叫做作用力和反作用力。
2.特点:①同时产生,同时消失;②总是性质相同。
3.学生体验探究过程,发现规律,感受科学严谨的态度和一丝不苟的精神。
(教师)猜测:根据上述的磁铁小车实验,我们得出作用力与反作用力的大小相等、方向相反。但这只是一种定性的猜测。要证实这种猜测,必须通过精确的定量实验。
引导学生设计定量实验——两把弹簧秤互拉。学生两人一组进行实验探索,提醒学生注意在同一时刻读出两把弹簧秤的读数。
实验结果:两弹簧秤的读数总是相等。
教师引导:A弹簧秤测的是哪个力?方向向哪里?B弹簧秤测的是哪个力?方向向哪里?请同学们作出这两个力的示意图。这个实验有没有证实刚才的猜测?得出结论:作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,并作用在同一条直线上。这个结论就是牛顿第三定律。
教师演示:利用力传感器验证这一结论。
让事先连接在电脑上的两个力传感器互拉。两个力传感器的受力随时间的变化曲线由计算机输出,此实验主要向学生展示作用力和反作用力发生变化的动态过程。
教师总结并板书:二、牛顿第三定律:两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,并作用在同一直线上。
4.应用反思,对比辨析,迁移学生的经验,深化学生的认识。
(1)播放应用牛顿第三定律实例的录像:走路,划船,气垫船,轮船,神舟六号发射,直升机等。——调节课堂气氛,让学生得到放松、休息,以整理思路。
(2)播放录像:一匹马拉着一辆车正在启动。提问:马对车的力为作用力,则反作用力是哪一个力?——引导设疑:马拉车的力与车拉马的力大小相等、方向相反,则合力为零,根据牛顿第二定律,加速度为零,为什么马车还能够加速前进?
学生4人一组进行讨论(约3分钟)。经学生讨论、发言、归纳总结得出:马车加速运动的原因是马拉车的力大于车受到的阻力;作用力和反作用力不能合成;造成上述错误的原因是混淆了作用力和反作用力与平衡力。——引出“作用力和反作用力与平衡力的区别”的讨论。
(3)实例分析,辨析作用力和反作用力与平衡力的异同。
教师引导:一个物体静止在水平地面上,请问它受到哪几个力的作用?这些力的反作用力分别是什么力?分别作出这些力的示意图。——让学生在草稿上进行受力分析,并说明哪些是平衡力?哪些是作用力和反作用力?请联系这个例子和前面做过的实验,讨论作用力和反作用力与平衡力的不同点和共同点。
(4)证明作用力与反作用力在加速运动中相等。演示:把两个力传感器分别固定在气垫导轨上的两滑块上,相互拉住。两个力传感器都接到电脑上。右边滑块通过一跨过定滑轮的细绳与一砝码相连。在细绳拉力作用下,两滑块一起做加速运动。
5.总结结论,解释疑惑,活化学生对牛顿第三定律的理解。
教师总结:通过前面的分析和讨论,我们已经有了以下结论:
(1)物体间相互作用的一对力称为作用力和反作用力。
(2)作用力和反作用力总是同时产生、同时消失;总是性质相同;总是大小相等,方向相反,并作用在同一直线上。
下面我们利用这些结论来分析解决一开始提到的三个问题。
(1)鸡蛋碰石头
引导学生得出:鸡蛋碰石头的力等于石头碰鸡蛋的力,之所以蛋破而石无损,是因为鸡蛋比较脆弱,而石头比较坚固。
(2)汽车牵引力
引导、启发:将电动玩具汽车放在桌面上,关闭开关,问学生:“现在有没有牵引力?”将玩具汽车拿离桌面,闭合电源开关,问学生:“现在发动机已经在工作了,有没有牵引力呢?”
演示:在桌面上并排放一些试管,在试管上铺一块薄板。使正在转动的车轮接触薄板,薄板向右运动。制动薄板,将打开电源的玩具汽车放在板上,车与板分别向相反方向运动。
组织小组讨论,引导学生归纳总结得出:发动机启动车轮,使车轮转动对地面施加一个向后的静摩擦力,从而使车轮受到一个向前的静摩擦力,即牵引力。
(3)拔河问题
实验启发:挑选班上两位高大男生来跟一位女生来进行拔河比赛。
让两位男生坐在滑板小车上,女生站在地上。比赛结果:女生赢。
引导:请同学们分别对拔河中的甲队、乙队、绳子进行受力分析,并说出哪些是作用力和反作用力,哪些是平衡力?根据学过的物理知识判断这些力的大小关系。然后讨论甲队胜过乙队的原因是什么?
经过学生分析、讨论得出:拔河中,甲队胜过乙队的原因是甲队与地面的最大静摩擦力大于乙队与地面的最大静摩擦力;甲队拉绳子的力和乙队拉绳子的力是相等的。
6.拓展视野,引发学生新的疑问,结束课堂教学。
在幻灯片投影一篇阅读材料(见附录),教师和学生一起阅读,教师对材料作一定的解释。
布置作业:(1)设计拔河比赛的改进措施;(2)牛顿第三定律的课后练习。
7.说明:每个演示实验的装置图都做成PPT 投影在屏幕上,并讲清实验装置。
8.教学课时因学生而异,对择优班,一课时可完成;对重点班,则要一课时多。若一课时不能完成,则可将创设情景,设置悬念部分放在上一节课上;也可以将应用释疑和练习放在下一节课上。
9.附录:阅读材料:
超新星爆发现象中,当光从超新星到达地球时,它给地球一个轻微的推动,而地球却无法同时给超新星一个推动,因为它已消失了。
(由于光从超新星到地球要经历几百万年的时间。)这里,牛顿第三定律显然已不适用了。
在天体间的引力上也存在着同样的问题。根据相对论,任何作用的传递都不会超过光速,引力的传递也是一样。则相隔遥远的两个天体,如果由于某个原因(比如其中的某一颗发生了爆炸)使某一天体的质量发生了变化,则根据牛顿的万有引力定律,两个天体之间的引力就要发生变化。但这种变化也要经过一定的时间才传递到另一个天体。这时作用力和反作用力随时相等的规律也不再成立。
六、形成性练习
1.用一细线拉一置于粗糙斜面上的物体,使之沿斜面向上运动,斜面固定不动。请分别对物体和斜面作受力分析,并说出哪些是作用力与反作用力。
2.下列说法正确的是()。
A.起重机用钢索加速吊起货物时,钢索对货物的拉力大于货物对钢索的拉力
B.子弹能射入木块是因为子弹对木块的力大于木块对子弹的阻力
C.大人撞倒一个小孩,大人对小孩的撞击力大于小孩对大人的撞击力
D.将图钉揿入木板,图钉对木板的力和木板对图钉的阻力大小相等
3.在天花板上悬挂一个重力G的吊扇,当吊扇静止时,悬杆对吊扇的拉力为FT,当吊扇转动时悬杆对吊扇拉力为F′T,则G、FT F′T三者之间的大小关系如何?
(浙江省桐乡市茅盾中学 陆黎明)
点评
这节课的设计注重教学中的“问题性”和“情境性”。在教学的过程中,教师提问或激发学生提问,通过逐层递进的问题,逐步推进教学。
设计中,十分关注牛顿第三定律和日常生活、生产实际的紧密联系,运用学生熟悉的事例和切身体验创设情境,既使课堂显得生动活泼,又使抽象的物理概念形象化,这样做,也便于突破难点。
作者对牛顿第三定律的理解是确切的,对学生可能发生的误解也有正确的分析,因而整节课的设计内容丰富,步骤有序而严密。
作者还注意到知识分类,采用不同的策略对不同类型的知识进行处理。
D ISlab 的引用也很好,但如果将它和真实实验结合,相得益彰,效果会更好。在学生参与中,如何能充分发挥每个学生的主动性,让人人参与,也是一个很值得研究的问题。
三十四、运动快慢的描述——速度
一、教学设计思路
根据高中物理教学过程的特点之一——突出探究和信息技术与高中物理教学整合的理念,进行整体设计。在前期分析(包括学习需要、学习任务、学习者、学习背景分析)的基础上结合《普通高中物理课程标准》,制定了教学目标,选择了教学策略,进行教学设计方案的形成性评价。
二、前期分析
“运动快慢的描述——速度”是人民教育出版社2006年出版的《物理1》(必修)第一章第三节的内容,主要包括:速度和平均速度、瞬时速度、速度和速率。速度是高中物理中一个非常重要的物理量,是高中物理学的基础,能否掌握这个概念,关系到整个高中阶段物理的学习。速度又是高中阶段第一个用比值定义的物理量,对物理思维的建立有举足轻重的作用。
根据加涅的学习结果分类理论,速度和平均速度、瞬时速度都属于“智慧技能”的范畴,这两个内容都比较抽象。
学习者是高中一年级第一学期的学生。通过初中关于“运动快慢”的学习,和平时的生活经验,对速度大小的计算,速度的单位等内容已有一定的认知基础,并对生活中与速度有关的现象比较感兴趣。已初步具备开展探究学习和合作学习的能力。因此,从学生的认知能力看,本节内容处于学生学习的“最近发展区”。
教学重点:
1.用比值法定义速度。
2.平均速度和瞬时速度。
教学难点:
由平均速度引出瞬时速度。
三、教学目标
【知识与技能】
1.学会有坐标和坐标的变化量表示位置和位置的变化。
2.描述速度的定义。
3.说出速度的公式、符号、单位和方向。
4.说出平均速度和平均速率的区别;说出瞬时速度和瞬时速率的区别。
5.在给定的情景中,能灵活选择平均速度和瞬时速度来描述物体的运动。
【过程与方法】
1.用比值定义物理量的方法。
2.体会时间足够小时,平均速度和瞬时速度的统一性。
【情感、态度与价值观】
1.在具体情景中感受物理知识,具有关注自然的品质。
2.体会同学间合作、交流的乐趣,领略探究物理知识的方法。
3.体会速度和现代社会的关系。
四、教学准备
录像片段、图片,多媒体设备及相关软件、光电门、气垫导轨。
(浙江省绍兴市高级中学 宋晓华)
点评
本节课是学习关于速度的三个物理概念:速度、平均速度、瞬时速度。
速度的概念要与速率作出区分。这三个概念的学习比较抽象,而又有内在的联系。针对这些特点,本节课的设计中,运用情境创设,运用具体问题的分析,又充分注意到几个相关概念间的内在物理本质进行教学。
在整个设计中,概念的形成过程显得简单和单调,探究也没有设计具体的环节,材料不够丰富,而且没有充分地利用物理实验,没有对物理抽象概念的得到作出合理的设计。
速度的矢量性如何全面体现(矢量性不仅仅是具有方向的量),几个有关速度的概念有什么根本的区别,这些内容在设计中都体现得不够充分。
三十五、电阻定律 电阻率
一、教学设计思路
根据高中物理教学过程的特点之一——突出科学探究和合作学习在高中物理教学中应用的理念,进行整体设计。在“选择和设计教学策略”环节中,主要突出了学习方式的设计和科学探究方案的选择。对于“影响电阻大小的因素”,从实验探究、实验现象分析引入。对于“导体电阻与各因素的定量关系”,采用学生小组自主设计实验、实验探究和合作学习方式。对于“电阻率和温度的关系”主要通过合理的猜想与实验探究相结合的方式。对于“电阻定律定量规律的探究”主要利用图象方法对数据进行处理和分析以及多媒体辅助来突破教学难点。对于教学媒体的选择,主要运用Pow er Point列出实验结论,用实物投影仪展示学生实验结论,用几何画板把导体电阻与横截面积的关系由曲变直。