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《力的合成》教学的案例探讨

2015-11-11 09:31 来源:学术参考网 作者:未知

 ● 创新整合点
  本节课采用情景引导构建合、分力的概念,再利用所给的DIS传感器创设了一个实验环境,先让学生直观体验、亲身感受,获得感性认识,后提出问题:互成角度的两个分力与合力之间的关系是什么?学生探讨实验方法、交流并实施,通过电子白板展示实验方案和利用多媒体网络展示实验成果,得出合、分力之间遵循的图形规律,从而逐步逐层来突破难点。在课堂教学中以实验探究为主线,以问题和小组交流贯穿课堂的始终,把传授知识、培养能力和学生情感有机地结合起来,让学生带着自己的问题去探究,充分体现学生的主体性。
  ● 教材分析
  本课是在学生了解力的初步概念和常见力的基础上,研究多个力的合成问题,它是前几节内容的深化。高中必修本(必修1)安排这节课的目的,主要是从等效代换思想出发,理解合力、分力的概念;体会实验探索物理规律的方法;并初步掌握用平行四边形求合力的方法。
  物理是以实验为基础的科学,本节课充分体现了物理学的这一特点。平行四边形定则不仅是力的合成必须遵循的定则,也是所有矢量合成的普遍定则,是重点、难点。因此学好本节内容,将为学生以后学习矢量及运算奠定良好的基础。
  ● 学生分析
  高一学生刚接触矢量,对矢量的运算没有任何感性认识,没有任何生活经验可供借鉴,他们习惯的是仅有大小没有方向如质量、体积等物理量之间的代数运算。对高一学生来说,力的合成法则是一个难关。因此在教学过程中,要注意增加学生的感性认识。实验是学生学习物理知识最符合认知规律的方法。
  随着新课程的实施和推进,学生对于科学探究尤其是实验探究已经积累了一定的体验和认识,能够勇于发表自己的看法,良好的学习习惯和课堂氛围也为学生自主探究力的合成法则提供了保障。
  ● 教学目标
  知识与技能目标:理解合力与分力的概念,知道什么是力的合成;掌握力的平行四边形定则,会用作图法求两个共点力的合力。
  过程与方法目标:体验实验探究的学习方式,培养学生设计实验、动手操作、分析实验现象的能力。
  情感态度与价值观目标:通过实验探究过程,激发学习兴趣,发挥积极性、主动性和创造性,培养合作、交流的能力与团结协作的精神。
  ● 教学环境与准备
  多媒体教学网络、实物投影、朗威DIS实验室软件、几何画板;实验器材:朗威DISLab数据采集器、力的传感器、方木板、弹簧秤(2个)、橡皮筋、白纸、细绳套、刻度尺、图钉、量角器、圆规。
  ● 教学过程
  1.创设问题情境,引出概念
  情境1:教师提前在学生进入教室的必经之路放上一个杠铃,观察学生的反应。
  师:有的同学迈过挡路的杠铃(视而不见),而许梦洋和张琛两名女同学合作来把杠铃提起……这时卜凡同学赶紧过来一个人把杠铃提起放到墙角。这就是素质!(学生鼓掌)。
  从力的作用效果上看两次一样吗?
  生:力F1和F2共同产生的效果与力F产生的效果相同。
  师:由于力F产生的效果与力F1和F2共同产生的效果相同,力F就叫做力F1和F2的合力,F1和F2叫做力F的分力。这种“等效替代”的方法是物理学中常用的方法。
  板书:一、概念:分力(几个力)合力(一个力)
  设计意图:通过实践体验,激发学生学习兴趣,引导学生体会“等效替代”的方法。
  2.温故知新,提出探究问题
  师:如果两个同学施加在杠铃上的力都是200N,那么一个同学需要施加多大的力才能等效替代?
  生:400N,根据初中学习过(同一直线上)的二力合成的规律:二力同向F=F1+F2
  二力反向:F=F1-F2
  师:当两个力有夹角时结论又如何呢?
  情境2:利用力的传感器演示(显示各力的大小)
  学生观察实验数据后得到两个力的合力跟这两个力不是简单的代数和运算,产生疑惑,求知欲油然而生。
  设计意图:由特殊情形延展至互成角度的二力合成,变直接给出结论为实验探究,激发学生的学习兴趣。
  3.新课讲解,展开实验
  师:怎样寻找合力与两个分力的关系呢?请同学们利用桌子上的实验器材,结合思考问题,设计方案,寻找合力与两个分力的关系。(通过电子白板展示下图)
  思考:
  (1)怎样才能保证两次作用效果相同?
  (2)用什么方法确定分力F1、F2及合力F的大小和方向?
  (3)需要记录什么?
  (4)实验步骤怎样?
  设计方案:学生分组讨论,利用实验台上现有的仪器来设计探究的实验方案。教师巡视指导。
  分享交流:学生展示实验方案,其他小组相互补充和完善后,形成探究方案。利用电子白板分析实验原理、找出需要测量的物理量及所需的实验仪器,简单写出实验步骤。
  4.教师给予适当的评价
  设计意图:学生通过讨论利用已有的知识、结合所给的器材设计出实验方案,明确实验目的、原理、器材、步骤,加强对学生薄弱环节——实验设计能力的培养,同时训练学生用物理语言表达问题的能力和知识的迁移能力,提升学生的素养。
  实践操作:学生依据此方案进行分组实验探究(结合温馨提示),教师巡视、指导。
  温馨提示:
  (1)要注意弹簧秤的最小分度、是否校零,读数时应注意估读。
  (2)拉橡皮条时,弹簧秤、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行。
  (3)用两个弹簧秤拉橡皮条时,要描下O点位置和两条细绳的方向,并记录下两个弹簧秤的读数。用一个弹簧秤拉橡皮条时,仍应使节点到达O点,要描下细绳的方向,并记录弹簧秤的读数。
学生代表利用多媒体网络通过电脑展示实验成果。
  师:观察合力与分力的矢量图形,猜想它们可能满足的图形规律是什么。
  学生运用发散思维观察实验图形。在教师的启发下,利用添加辅助线的方法,形成探究方案,学生互评。教师利用实物投影展示。
  师:请大家改进方案,观察并猜想四边形AOBE有什么特点。
  生:经观察发现AOBE像平行四边形。
  师:到底“是”还是“像“呢?
  学生利用尺规严格做出以两力为边的平行四边形,比较F与所夹对角线F′。
  教师将若干学生的结果贴于黑板上,转换到电子白板上,便于每个学生观 察、思考。得出结论,在误差允许的范围内,合力与分力的矢量图形是平行四边形。
  设计意图:学生经历了“提出问题→猜想与假设→交流与合作→设计实验→实验探究→分析数据与论证→得出结论”等一系列过程,亲身体会到科学探究的过程,并培养学生养成严谨、细致、耐心的实验修养。培养学生实事求是、尊重客观规律的科学态度,让学生体会到实验在探索物理规律中的作用。在学习活动中,学生成功演绎了真理发现的过程,突破了难点,并实现了过程和方法目标。
  5.归纳总结
  师:求几个力的合力叫做力的合成。(板书:§5、力的合成)如何求两个分力的合力呢?
  生:用图形法:以两个共点力F1和F2的线段为邻边作平行四边形,这两个邻边所夹的对角线表示合力F的大小和方向。
  师:力的合成遵循平行四边形定则(通过电子白板展示)。(板书:平行四边形定则)
  课堂小结:学生总结自己的收获,教师加以评价。
  情境3:有大小一定的两个分力F1、F2(F1>F2),它们的夹角为θ,思考下面的问题:
  (1)当角度由0度增大到180度的过程中,合力F的大小怎样变化?
  (2)什么情况下合力最大?最大值是多少?什么情况下合力最小?最小值是多少?合力的取值范围如何?
  (3)合力一定比分力大吗?
  ● 教学反思
  本节课我觉得比较好的方面是:通过日常生活实例创设问题情境,直接切入问题,进一步加深对合、分力的认识,同时又体会了等效的思想方法。
  利用所给的DIS传感器创设了一个实验环境,先让学生直观体验、亲身感受,获得感性认识,后提出问题:互成角度的两个分力与合力之间的关系是什么?学生探讨实验方法、交流并实施,通过电子白板展示实验方案和利用多媒体网络展示实验成果,得出合、分力之间遵循的图形规律,从而逐步逐层来突破难点。
  电子白板支持了整个课堂和学生个体的知识建构。它时而作为信息展示的平台、时而作为师生互动的平台、时而作为资源管理平台,使学生获得了实践参与的机会。课下电子白板作为再生资源平台,其录播系统,将课堂上整个教学过程采集为视频文件,形成生动而丰富的再生资源,用于支持教师的反思、家校协同教育。
  在这节课中学生的活动较多,教师要注意控制好时间。在学生讨论合、分力之间的图形规律时,由于舍弃了传统的演示实验,造成学生思维的障碍,不能顺利地得出正确的结论,这是比较遗憾的方面。
  点 评
  本节教学设计充分利用信息技术将多种媒体有机结合起来。信息量大,内容丰富,师生、生生互动方便、快捷,教学效果好,是一节比较成功的物理课。
  首先,借助传感器、多媒体教学网络、实物投影、朗威DIS实验室软件等技术手段,围绕学生的“学”而展开教与学活动,以研究性学习为学习方式,以科学探究活动为载体,为学生创设了一个乐学善思、敢于尝试、大胆探究的学习空间。
  其次,学生在动脑动手,合作探求合力与分力之间关系的实验研究中,结合即时性信息双向交换、交流互动与鲜活的生成性资源共享,顺利掌握了合力与分力间的图形规律,体验了科学研究的乐趣,体会了科学研究的方法,有效地突破了教学上的一系列知识难点,向“自主、探究、合作”的新型教与学方式迈进。
  另外,教师准确地把握了网络环境与学科研究性学习内容的结合点,不仅依据课程标准,较好地达成了本节内容的三维目标,而且发展了学生的学习能力,提高了学生的整体素养,避免了纯粹为整合而“作秀”的弊端,真正实现了信息技术手段为物理学科教学实实在在的服务。

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