一、教學(xué)設(shè)計(jì)思想

　　“探究恒力做功與動能變化的關(guān)系”是《新課標(biāo)高中物理教科書必修②》(山東版)(以下簡稱新教材)中機(jī)械能的第一節(jié)內(nèi)容，與舊教材相比，新教材的變動大膽又合理。我們在教學(xué)過程中會發(fā)現(xiàn)，雖然教師強(qiáng)調(diào)用動能定理解決問題是如何方便，但學(xué)生總喜歡用牛頓運(yùn)動定律來解決，為什么呢?主要原因是學(xué)生在學(xué)習(xí)牛頓運(yùn)動定律時(shí)，經(jīng)歷了由生活經(jīng)驗(yàn)到理論推導(dǎo)、由定性分析到定量計(jì)算、由理想實(shí)驗(yàn)到動手實(shí)驗(yàn)等一系列親身體驗(yàn)，牛頓運(yùn)動定律在學(xué)生腦海中根深蒂固、清晰透徹。如果學(xué)生在學(xué)習(xí)動能定理過程中，沒有經(jīng)歷類似過程，那么動能定理顯然無法動搖牛頓運(yùn)動定律在學(xué)生心中的地位。新教材在第一節(jié)，直接就由理論探究得出動能定理，并鼓勵學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證;讓動能定理貫穿在整章的學(xué)習(xí)過程中，使學(xué)生更理解深入研究“功”這個物理量的重要意義。

　　通過牛頓運(yùn)動定律的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)理解力是物體運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生變化的原因，我把新課標(biāo)題改為“探究物體動能變化的原因”，一方面可以暗示學(xué)生前面的學(xué)習(xí)已經(jīng)告一段落，現(xiàn)在我們要從另一個角度來探尋物體運(yùn)動過程中所蘊(yùn)涵的其他規(guī)律了;另一方面也告訴學(xué)生功和動能的變化之間是因果關(guān)系，這和前面學(xué)的力與速度變化率的關(guān)系是類似的，而研究自然界中各物理量之間的關(guān)系是物理學(xué)的主要內(nèi)容。

　　在學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容之前，學(xué)生對功能關(guān)系沒有非常清晰的認(rèn)識，如果要讓學(xué)生自己分析得出兩者的關(guān)系，難度相當(dāng)大;況且學(xué)生對動能這個物理量只有定性知識，只知道它和質(zhì)量、速度有關(guān)。所以這里應(yīng)有方向地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行理論探究，以降低難度。在理論推導(dǎo)基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證是本節(jié)的重點(diǎn)，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的好時(shí)機(jī)，也是鞏固動能定理的重要環(huán)節(jié)，教材提出了很多指導(dǎo)性建議，由于條件有限，這些建議學(xué)生只能通過閱讀了解或者看教師演示，無法親身經(jīng)歷，難免有些遺憾。為了彌補(bǔ)這個遺憾，本節(jié)課設(shè)計(jì)讓學(xué)生用自由落體運(yùn)動來驗(yàn)證重力做功等于動能的增量。

　　二、教學(xué)程序

　　1. 引入

　　(1)引言：通過前面的學(xué)習(xí)，在伽利略、牛頓等科學(xué)偉人的指導(dǎo)下我們知道了力是物體運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生變化的原因。從今天開始我們將從另一個角度來探尋物體運(yùn)動過程中所蘊(yùn)涵的其他規(guī)律，即探究物體動能變化的原因。

　　(2)運(yùn)動的物體具有動能，決定動能大小的因素有哪些?

　　(3)如果一個籃球的質(zhì)量是1 kg,速度是1 m/s，它的動能是多少?

　　(4)以籃球?yàn)檠芯繉ο?，一步步引?dǎo)學(xué)生得出物體動能變化時(shí)要受力，同時(shí)還發(fā)生了一段位移。雖然我們還不知道物體的動能具體為多少，但是我們知道如何讓一個物體的動能發(fā)生變化。我這里有一個籃球，誰能讓它的動能發(fā)生變化?

　　設(shè)計(jì)意圖：

　　設(shè)置謎團(tuán)，激發(fā)學(xué)生的探究欲;以舊帶新，體會知識點(diǎn)之間的聯(lián)系;把籃球帶入課堂，既增加了親切感，又增強(qiáng)了感性認(rèn)識。從多個角度吸引學(xué)生的注意力，使學(xué)生感受到未知的知識和已知的知識一樣有趣。

　　2. 用學(xué)過的知識理論探究力、位移、動能的變化之間的關(guān)系

　　以汽車在恒定牽引力作用下作加速運(yùn)動為例，研究它們之間的關(guān)系。

　　已知汽車牽引力為F，質(zhì)量為m，地面阻力可以忽略不計(jì)，初速度為v1，末速度為v2。

　　給出一定的時(shí)間讓學(xué)生自己研究，如果學(xué)生有困難則要給予提示：哪一個物理量可以把力和運(yùn)動聯(lián)系起來?讓學(xué)生領(lǐng)會到加速度是聯(lián)系力和運(yùn)動的橋梁。

　　學(xué)生匯報(bào)它的思路，教師書寫。

　　利用牛頓第二定律可得：F=ma

　　利用運(yùn)動學(xué)知識可得：v22-v12=2as

　　學(xué)生的最后結(jié)果可能不是動能定理的表達(dá)式，教師要保留他的結(jié)果。

　　再過渡：位移和動能的大小無關(guān)，把它移到左側(cè)怎么樣。

　　設(shè)計(jì)意圖：

　　降低理論探究的廣度和深度，讓學(xué)生體會到新知識和舊知識之間的紐帶關(guān)系。

　　3. 學(xué)生討論設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案

　　教師讓學(xué)生四人一組討論，討論后派一名代表準(zhǔn)備發(fā)言。如果學(xué)生有困難則要給予提示，如設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案要測哪些物理量以及如何測量。

　　4. 交流實(shí)驗(yàn)方案

　　不管學(xué)生講得怎么樣，教師應(yīng)以鼓勵為主，不要過多否定學(xué)生方案的缺陷，以免打擊學(xué)生的積極性，盡可能交流不同的方案。

　　若有學(xué)生想出用曾經(jīng)做過的實(shí)驗(yàn)，利用打上點(diǎn)的紙帶，研究物體作勻加速運(yùn)動的過程中瞬時(shí)速度的求法;那么順?biāo)浦墼诤诎迳袭嫵黾垘?，?fù)習(xí)某段時(shí)間的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，寫出求瞬時(shí)速度的表達(dá)式。

　　若沒有學(xué)生想出，則提示回憶，曾經(jīng)做過什么實(shí)驗(yàn)可以測定速度。總之，一定要引導(dǎo)學(xué)生利用紙帶上的點(diǎn)求瞬時(shí)速度的方法，為后面的動手實(shí)驗(yàn)做準(zhǔn)備。

　　設(shè)計(jì)意圖：

　　培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)意識，激勵合作精神，鍛煉語言表達(dá)能力，以及聆聽他人意見的謙虛態(tài)度。

　　5. 動手做實(shí)驗(yàn)：利用自由落體運(yùn)動來探究重力做功與動能變化的關(guān)系

　　過渡：“同學(xué)們能想出這么多方案來，老師感到非常驕傲。請同學(xué)們課后把自己的設(shè)計(jì)方案記錄下來，這可是你們智慧的結(jié)晶。不過，今天老師想和你們一起來做實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。根據(jù)桌上的儀器你能猜出是用什么運(yùn)動來驗(yàn)證嗎?”學(xué)生若猜不出來，教師拿重錘做一個下落動作。

　　今天我們就通過自由落體運(yùn)動來探究重力做功與動能變化的關(guān)系。

　　教師問：“這個實(shí)驗(yàn)中是否需要測量重錘的質(zhì)量?”學(xué)生經(jīng)過思考得出：不需要。

　　教師介紹實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)步驟，以及實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)后，學(xué)生開始做實(shí)驗(yàn)。

　　教師在學(xué)生做實(shí)驗(yàn)過程中巡視，解決學(xué)生遇到的問題。做實(shí)驗(yàn)較快的學(xué)生可以當(dāng)場進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，做實(shí)驗(yàn)慢的學(xué)生可以課后處理。

　　最后讓做實(shí)驗(yàn)較快的學(xué)生匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，檢驗(yàn)理論和實(shí)踐是否統(tǒng)一。

　　設(shè)計(jì)意圖：

　　其他實(shí)驗(yàn)方案有的只能是教師做，有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理比較麻煩，重力是一個恒力，又不需要測量質(zhì)量，還可以復(fù)習(xí)鞏固以前的知識。亞里士多德說過：“告訴我的我會忘記，給我看的我會記得，讓我經(jīng)歷的我會理解。”因此，要讓學(xué)生牢固掌握動能定理，讓學(xué)生親自經(jīng)歷過程是非常有必要的。

　　三、教學(xué)反思

　　本課內(nèi)容在實(shí)際操作過程中，課堂氣氛比較活躍，我體會是由以下幾點(diǎn)引起的：

　　1.籃球起到了很好的效果，學(xué)生思維的積極性被調(diào)動起來了。整節(jié)課學(xué)生思想集中，思維活躍。新課標(biāo)倡導(dǎo)我們要用身邊的物體做實(shí)驗(yàn)。物理模型是用來代表實(shí)際物體的，代表什么物體呢，如我們經(jīng)常拿著小球、木塊走進(jìn)課堂，無意中拉近了物理與生活的距離。

　　2.新課標(biāo)倡導(dǎo)科學(xué)探究的學(xué)習(xí)方式，但并不等于每節(jié)課都要進(jìn)行開放式探究活動。根據(jù)本課內(nèi)容特點(diǎn)，我采用了指導(dǎo)性探究活動與挑戰(zhàn)性探究活動相結(jié)合的方式，讓學(xué)生的思維有張有弛，并且能顧及到不同層次的學(xué)生，爭取讓所有學(xué)生在不同探究活動中能體會到成就感。

　　通過本課內(nèi)容的設(shè)計(jì)與實(shí)踐，我深刻體會到了新課程教學(xué)理念帶給師生的樂趣，只要我們教師時(shí)時(shí)能從學(xué)生的需求出發(fā)，為學(xué)生的終身發(fā)展負(fù)責(zé)，合理設(shè)計(jì)教學(xué)過程，和學(xué)生一起快樂學(xué)習(xí)、交流，一定能培養(yǎng)出一批富有創(chuàng)新、探究意識，樂于挑戰(zhàn)的人才。