高中物理新课程标准在课程目标上的基本理念之一就是:“高中物理课程应促进学生自主学习,让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考。通过多样化的教学方式,帮助学生学习物理知识与技能,培养其科学探究能力,使其逐步形成科学态度与科学精神。”应当说,在高中物理新教材中蕴含着众多的培养学生探究能力的资源。高一新教材《速度改变快慢的描述 加速度》就是其中一例。
《速度改变快慢的描述 加速度》比较合理地安排在学生已知匀变速直线运动之后,这给学习加速度这一概念降低了台阶,但笔者认为,不能简单地由匀变速直线运动简单得出加速度这一概念,正如《教师用书》中所述“加速度是力学中的重要概念之一,也是高中一年级物理课中比较难懂的概念”,所以,我们必须改变教学策略,更好地落实知识和能力的培养。探究式教学不失为一种好的方法,在实际应用中收到了很好的效果,现将本课的设计思路展示给大家。
一、构思过程
这一节是概念课,但加速度的概念不像质点等概念那样,质点概念虽然抽象,但由于学生有直觉思维为基础,还是比较容易理解的,而加速度这个概念具有“动态性”,对学生来说更加抽象,更加难以理解,应更讲究教学策略。
一般对概念课的教学方法有:
(1)直接给出概念或定义,然后对此进行巩固练习,加深理解。
(2)提供一大堆数据或物理现象,归纳出共同点,然后给出概念,再巩固练习,加深理解。
对加速度概念的得出应采取第二种方法较好,因为。它是从易到难,从现象到本质,从形象到抽象,符合学生的思维发展规律,容易为学生所接受,具有探究性的特点;然而,许多教师认为,概念是人为规定的,作为学生,用不着再去探究了,但是我想,让学生用探究的方法,“走”一遍加速度概念的建立过程,应当是学生掌握加速度概念的最有效途径。而且,这也是创新精神的反映。所以,这节课围绕着“探究性”而展开。
遇到的第一个问题是,要得出加速度概念所需的一系列速度值从何而来?
绝大多数教师的方法是提供一堆现有数据或自己“造”一堆数据,然后用列表形式展示给学生,再由教师归纳得出。这种方法虽然有效,但它缺乏科学性和可靠性,学生会认为教师在“造假”,为避免这种不必要的质疑,最好的方法是进行实验,现场采集数据。这样,既体现物理是以实验为基础的学科,体现了真实性,可靠性,又能激发学生的学习积极性;那么,如何把物体运动的速度测出来呢?由于实验室没有现成的测速度的仪器,必须要设计一个实验,而且要求实验精度高(准确),速度快(省时间),因为一节课只有45分钟。
然而,设计测速度的实验本身就是一个很好的探究资源,所以,我特意安排在课前要求同学们设计一个测速度的实验方案,结果上课回答时学生提供了很多方案,主要如下:
(1)利用交通警察查违章超速车辆的测速仪。
(2)把汽车上的速度仪表拆下来装到所研究的物体上。
(3)以汽车为研究对象,我们坐在汽车内看速度仪读数据。
(4)在玩具汽车上装一套定时装置,使其能每隔相等的时间滴下一滴墨水在下面的轨道上,只要测量两滴墨水之间的距离就可算出速度。
(5)利用匀速直线运动的公式:S=vt,如果测定斜面上A、B、C、D、E等各点的速度可用水平面上物体运动的位移除以所用的时间。然后变换倾角。再测各点速度,如上图。
我不禁感慨,当任学生的思维驰骋时,会想出这么多的方案,有的,简直快要发明打点计时器了(在这节课之前还未曾提到打点计时器)。
但是学生提的这些方案可操作性不够,于是类似地我提出了自己的方案:利用气垫导轨和数字计时器,向学生说明测量物体的挡光时间,再用挡光片的宽度除以时间即为物体在挡光处的瞬时速度,利用两只数字计时器可以测定一处挡光到另一处挡光的时间段,这既测出了某个位置的速度,也测出了两个速度变化所用的时间,就可以比较速度变化的快慢了。配以事先做好的Authorware课件,将测得的时间输入课件,很快可得速度值。
在肯定学生提出的方案的同时,说明我的这种方案是费时少,精度高,但学生很难懂其原理,这里再借助多媒体动画向学生解释原理,清楚又易懂,如图2。
那么,怎样引课呢?
为充分调动学生的积极性和使学生的思维发展能循序渐进,不感觉知识出现的突然性和为什么要有加速度概念等一系列问题,设计了一组直观感受的实验,让学生在磕磕碰碰中学知识;对图3(a)说明:看这个小球在轨道上的速度在慢慢的增大。(强调慢慢)。对图3(b)说明:这个小球在这个轨道上的速度增大得较快!(强调增大快)
问:请大家比较这两个小球的速度变化的快慢情况?由于无法用肉眼看出,给学生设置了障碍,设置了悬念,并在学生猜想与假设的基础上进行自主地探究。
到这里,整节课的思路已基本形成,即:学生主观感受(感受什么呢?让他们感受的第一层是运动物体有速度,第二层是运动物体速度有变化,第三层是运动物体的速度变化有快有慢)──猜想与假设──提供物理模型──设置障碍实验──实验测量──分析数据──得出加速度的概念这样一条探究之路。这一条探究之路其实已落实了本节课的重点:加速度的概念及理解。
本节课的难点:加速度方向的理解如何来突破呢?我的做法是:通过具体的例子,如,A车在2秒的时间内速度由10m/s变为15m/s,则它的加速度是多大?B车在3秒的时间内速度由10m/s变为2.5m/s,则它的加速度是多大?先让学生感受,让学生分组讨论,让他们自主认识到加速度只有大小还不能说明具体问题,要说明具体问题一定需要另一个因素,这一因素即为加速度的方向,使学生有恍然大悟,豁然开朗之感。
为使物理知识回归生活,向学生介绍“死亡加速度”的实例,分析和讨论为什么赛车手在比赛时要带上头盔,开汽车时要带好安全带等,适时进行交通安全教育。
二、教学设计
课题:五、速度改变快慢的描述加速度
教学目标:
1.知识目标:
a.理解加速度的概念,加速度是表示速度变化快慢的物理量,知道它的定义符号、公式单位。
b.理解加速度是矢量,知道加速度的方向确定法,会区分加速度与速度、速度的变化、速度的变化率之间的关系。
c.会用匀变速直线运动的图像求加速度。
2.能力目标:
培养学生逻辑思维能力,运用数学知识分析问题、解决问题的能力。
3.德育目标:增强学生的交通安全意识。
教学重点:加速度的概念及理解
教学难点:加速度方向的理解。
教具:气垫导轨、光电门(四只)、数字计时器(两只)、斜槽轨道、小球、多媒体课件
教学过程:
1.例举物体的运动:(多媒体动画)
①火箭升高,②汽车停止,③小球运动
请学生观察、分析得出:物体有速度、速度在变化、速度改变有快有慢。
2.观察障碍实验:两小球运动无法用肉眼观察区分谁的速度改变快。
3.猜想与假设
4.实验测速:①介绍实验装置②介绍实验原理③实验操作并记录数据。
5.分析实验数据,得出比较速度改变快慢的依据(教师引导,学生分组讨论、组长发表意见)
6.加速度概念得出。
①文字语言描述加速度
②数学语言描述加速度
③通过具体例子让学生体会到加速度有方向,说明加速度方向的确定和加速度正负的物理意义。
7.通过具体数据表格说明匀变速直线运动是加速度不变的运动。
8.通过例题分清加速度与速度、速度的变化、速度的变化率之间的关系。
9.通过有趣的实例体会加速度的实际应用。
作业布置:课后第3、4、5题。
综上所述,在对《速度改变快慢的描述加速度》探究式教学设计时,体现了新课程标准所要求的科学探究的几个要素:提出问题──猜想与假设──制定计划与实验设计──进行实验与数据收集──交流与合作──分析与论证这一思路。讲究教学策略,让学生进行探究式的学习,学生才会学得“更好、更快、更高兴”。
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