“運(yùn)動的合成和分解”案例分析

1、新課程下各學(xué)科課堂教學(xué)實效性研究課 題運(yùn)動的合成和分解 學(xué) 科物理學(xué) 校北京市第五十中學(xué)教 師姓 名陳文靜教材版本人民教育出版社2003年12月第一版職 稱中學(xué)高級年 級高一年級性 別女學(xué) 歷大學(xué)本科年 齡38 運(yùn)動的合成和分解案例分析一、指導(dǎo)思想和理論依據(jù)：   信息技術(shù)與物理課堂教學(xué)整合，其宗旨是促進(jìn)師生有效地學(xué)習(xí)和使用信息技術(shù)，促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)方式、學(xué)生學(xué)習(xí)方式、教師教學(xué)方式和師生互動方式的變革，為學(xué)生的多樣化學(xué)習(xí)創(chuàng)造環(huán)境，使信息技術(shù)真正成為學(xué)生認(rèn)知、探究和解決問題的工具，從而培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)以及利用信息技術(shù)自主探究、解決問題的能力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效益。整合的目標(biāo)不

2、僅僅是CAI（計算機(jī)輔助教學(xué)）和CAL（計算機(jī)輔助學(xué)習(xí)）的工具，而是強(qiáng)調(diào)要利用信息技術(shù)營造一種新型教學(xué)環(huán)境，實現(xiàn)情境創(chuàng)設(shè)、啟發(fā)思考、信息獲取、資源共享、多重交互、自主探究、協(xié)作學(xué)習(xí)等方面的教與學(xué)的方式。以“自主、探究、合作”為特征的新型教與學(xué)的方式，其課堂教學(xué)應(yīng)具備四個要素：教師、學(xué)生、教材、媒體，教師在課堂教學(xué)中要做好角色的轉(zhuǎn)變，力爭起好組織、指導(dǎo)、幫助和促進(jìn)的作用。通過“運(yùn)動的合成和分解”一課的教學(xué)實踐，我從教學(xué)的指導(dǎo)思想和課堂設(shè)計等方面進(jìn)行物理課堂教學(xué)與現(xiàn)代信息技術(shù)的整合探索，媒體運(yùn)用上力求體現(xiàn)實用性，實效性，在教學(xué)環(huán)節(jié)的把握上突出自主探究、協(xié)作學(xué)習(xí)、多重交互的教與學(xué)方式，在重點難點的突

3、破上，利用媒體與軟件實現(xiàn)情境創(chuàng)設(shè)、啟發(fā)思考，指導(dǎo)運(yùn)用舊知識和數(shù)理方法解決新問題。二、教學(xué)背景分析1、教學(xué)內(nèi)容：“運(yùn)動的合成和分解”是人教版高中物理第一冊（必修）第五章“曲線運(yùn)動”的第二節(jié)內(nèi)容。在這一章中，教材的安排是第一節(jié)先講述曲線運(yùn)動的概念及物體做曲線運(yùn)動的條件，本節(jié)講述曲線運(yùn)動的合成與分解。運(yùn)動的合成與分解是研究較復(fù)雜運(yùn)動的一種方法，即復(fù)雜的運(yùn)動可以看作是幾個較簡單運(yùn)動的合運(yùn)動。這既是方法介紹又是研究平拋運(yùn)動的預(yù)備知識。 從整個高中物理教材的編排看，第一章中介紹了力的合成與分解的平行四邊形定則，這一節(jié)是平行四邊形定則在第二個矢量運(yùn)算中的應(yīng)用。學(xué)好這一節(jié)能使學(xué)生真正體會到平行四邊形定則這一矢

4、量運(yùn)算法則，不僅能運(yùn)用于力的合成和分解，并且能很容易的推廣到運(yùn)動的合成和分解。矢量運(yùn)算始終貫穿在高中物理知識內(nèi)容的全過程中，因此無論從這一章看，還是從整個教材看，這一節(jié)都是承上啟下的重要知識。學(xué)好這節(jié)內(nèi)容，一方面可以深化前面所學(xué)的知識，另一方面又為后續(xù)學(xué)習(xí)打好必要的基礎(chǔ)。本節(jié)內(nèi)容可分為四部分：1、舊知識的梳理：對曲線運(yùn)動的特征和產(chǎn)生條件有明確的認(rèn)識；2利用教學(xué)軟件“天車的運(yùn)動”，對運(yùn)動合成和分解軌跡的分析與探究；3、對“天車的運(yùn)動”運(yùn)動合成和分解軌跡思考與討論，由提出問題到找出解決問題的方法； 4、運(yùn)用運(yùn)動合成和分解解決實際問題。2、學(xué)生情況：知識水平方面：學(xué)生通過本章第一節(jié)的學(xué)習(xí)，已知道了什

5、么是曲線運(yùn)動、曲線運(yùn)動的特征和產(chǎn)生條件；學(xué)生通過第一章中的學(xué)習(xí)，對力矢量性和運(yùn)用平行四邊形定則解決力的合成與分解問題已有了較為深刻的認(rèn)識。能力要求方面：學(xué)生已具備了一定的計算機(jī)操作能力和分組探究協(xié)作的經(jīng)驗。3、教學(xué)環(huán)境：多媒體教學(xué)軟件、ppt演示文稿、電腦單機(jī)若干4、教學(xué)方式：探究與協(xié)作法、推理與歸納法三、教學(xué)內(nèi)容框架設(shè)計：1、知識與技能進(jìn)一步加深對曲線運(yùn)動的條件的理解：合外力與速度不在同一直線上時，物體做曲線運(yùn)動；理解分運(yùn)動和合運(yùn)動具有獨立性和等時性；了解合運(yùn)動、分運(yùn)動，掌握運(yùn)動的合成與分解法則平行四邊形法則；由分運(yùn)動的性質(zhì)及特點綜合判斷合運(yùn)動的性質(zhì)及軌跡。2、過程與方法通過有關(guān)教學(xué)軟件，并

6、聯(lián)系學(xué)生生活實際，掌握運(yùn)用運(yùn)動的合成與分解處理復(fù)雜運(yùn)動的基本方法。培養(yǎng)學(xué)生觀察能力，分析概括推理能力，并激發(fā)學(xué)生興趣。通過研究船渡河運(yùn)動，培養(yǎng)學(xué)生的想象能力和運(yùn)用物理學(xué)抽象思維的基本方法。3、情感態(tài)度價值觀：滲透物理學(xué)方法論的教育設(shè)計研究方案形成初步結(jié)論記錄研究結(jié)果匯報研究結(jié)果舊知識梳理提出問題 創(chuàng)設(shè)情境學(xué)生分組實驗協(xié)作探究教師巡回指導(dǎo)引導(dǎo)歸納形成概念規(guī)律實例分析討論鞏固加深與活化多重互動協(xié)作學(xué)習(xí)物理學(xué)方法論的滲透與培養(yǎng)四、教學(xué)過程1、流程圖2、設(shè)計方案(一)引入新課：（條理舊知識為新課的知識建構(gòu)做好準(zhǔn)備）1和學(xué)生一起回顧生活中常見的曲線運(yùn)動，概括總結(jié)關(guān)于曲線運(yùn)動的特點和產(chǎn)生條件 軌跡是曲線的

7、運(yùn)動曲線運(yùn)動曲線運(yùn)動一定是變速運(yùn)動曲線運(yùn)動中，速度方向是時刻改變的，速度是矢量，方向改變，則一定是變速運(yùn)動。曲線運(yùn)動的條件：合外力與速度不共線，物體做曲線運(yùn)動。 (二)新課教學(xué)過程設(shè)計：運(yùn)動的合成和分解物體的運(yùn)動往往是復(fù)雜的，對于復(fù)雜的運(yùn)動，常?？梢园阉鼈兛闯蓭讉€簡單的運(yùn)動組成的，通過研究簡單的運(yùn)動達(dá)到研究復(fù)雜運(yùn)動的目的。2合作探究： 展示“天車運(yùn)動”的課件，明確研究方向： 首先了解天車的運(yùn)動可以由水平方向和豎直方向的直線運(yùn)動組成通過改變初速度v和加速度a得到不同性質(zhì)直線運(yùn)動的合成。提問與討論：不同方向的直線運(yùn)動的合成可能有幾種方式根據(jù)討論確定不同方向的直線運(yùn)動合成的方案：利用“天車運(yùn)動”的課

8、件，分組研究兩個相互垂直方向上的直線運(yùn)動的合成問題：（以合作探究的方式進(jìn)行研究）師：巡視，了解研究進(jìn)程，適時指導(dǎo)生：利用課件和根據(jù)設(shè)計方案進(jìn)行分組，指定初步研究方案設(shè)計:1.勻速直線和勻速直線的合成 2. 勻速直線和勻變速直線的合成 3. 勻變速直線和勻變速直線的合成研究，并填寫研究表格 水平直線運(yùn)動豎直直線運(yùn)動合運(yùn)動（劃）備注：合運(yùn)動為曲線運(yùn)動的畫出大致的軌跡初速度V加速度a初速度V加速度a直曲100203004056783理性思考： 匯總研究結(jié)果，對結(jié)果進(jìn)行分類，通過對結(jié)果進(jìn)行定性的分析，得出對“合運(yùn)動軌跡是直是曲的判斷依據(jù)”的猜想或基本判斷一定是直線運(yùn)動有勻直和勻直的合成和 V0 0勻加

9、直和 V0 0勻加直運(yùn)動的合成一定是曲線運(yùn)動有勻直和勻變直的合成V0 0勻加直和 V0 0勻加直運(yùn)動的合成可能是直線運(yùn)動或是曲線運(yùn)動有V0 0勻加直和 V0 0勻加直運(yùn)動的合成 指導(dǎo)學(xué)生對研究結(jié)果進(jìn)行半定量的分析：引導(dǎo)學(xué)生概括總結(jié)運(yùn)動的合成分解法則平行四邊形法則。由天車的合位移s合是兩個分位移s1、s2的矢量和同理可知天車的合速度、合加速度同樣可以應(yīng)用平行四邊形法則獲得。知識梳理：運(yùn)動的合成與分解遵守矢量運(yùn)算法則，即平行四邊形法則。用分運(yùn)動的位移、速度、加速度求合運(yùn)動的位移、速度、加速度等叫運(yùn)動的合成。反之由合運(yùn)動求分運(yùn)動的位移、速度、加速度等叫運(yùn)動的分解。用分運(yùn)動的性質(zhì)判斷合運(yùn)動的性質(zhì)及軌跡

10、。取合運(yùn)動為直線運(yùn)動或曲線運(yùn)動的一個實例進(jìn)行作圖研究運(yùn)用平行四邊形法則獲得合運(yùn)動的初速度V和加速度a 合成結(jié)果可知，天車的合速度v合與合外力F不在同一直線上，則一定做曲線運(yùn)動。鞏固知識讓學(xué)生再思考回答：兩個勻速直線運(yùn)動的合運(yùn)動一定是勻速直線運(yùn)動。提問學(xué)生為什么？(v合為恒量，合外力F為零)兩個不在同一直線上初速度都為零的勻加速直線運(yùn)動的合運(yùn)動是什么運(yùn)動？(勻加速直線運(yùn)動)(合外力F為恒量，v合為零)兩個不在同一直線上一個初速度為零勻加速直線運(yùn)動，另一個初速度不為零的勻加速直線運(yùn)動的合運(yùn)動一定是曲線運(yùn)動，如何解釋 (合速度v合與合外力F不在同一直線上) 4對“天車運(yùn)動”的課件進(jìn)行再研究，讓學(xué)生明

11、確運(yùn)動的獨立性及等時性的問題，即每一個分運(yùn)動彼此獨立，互不干擾；合運(yùn)動與每一個分運(yùn)動所用時間相同。5新知識的梳理與建構(gòu)：復(fù)雜運(yùn)動可以分解為簡單運(yùn)動，簡單運(yùn)動可以合成為復(fù)雜運(yùn)動；處理復(fù)雜運(yùn)動的基本方法：運(yùn)動的合成與分解法則平行四邊形法則。分運(yùn)動和合運(yùn)動具有獨立性和等時性6引申內(nèi)容：關(guān)于船的渡河問題的討論用“小船渡河”的課件展示渡河中存在的運(yùn)動合成和分解問題：(1) 關(guān)于速度的說明，在應(yīng)用船速這個概念時，應(yīng)注意區(qū)別船速v船及船的合運(yùn)動速度v合。前者是發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的分速度，后者是合速度，由于不引入相對速度概念，使上述兩種速度容易相混。(2)問題的提出：河寬H，船速為v船，水流速度為v水，船速v船與河岸

12、的夾角為，如圖9所示。 當(dāng)v船v水求渡河所用的時間，并討論=？時渡河時間最短。怎樣渡河，船的合位移最?。糠治鲇么陟o水中的分運(yùn)動討論渡河時間比較方便，根據(jù)運(yùn)動的獨立性，當(dāng)船頭垂直對岸行駛時渡河時間最短分析當(dāng)v船v水時，v合垂直河岸，合位移最短等于河寬H，所以當(dāng)船頭指向上游，且合速度方向垂直對岸行駛時渡河位移最短例題：小船在200m寬的河中橫渡，水流速度為2m/s，船在靜水中的速度為4m/s。當(dāng)船頭始終正對對岸時，它將在何時何處到達(dá)對岸？要使小船到達(dá)正對岸，應(yīng)如何行駛，耗時多少？答案：50s，正對岸下游100m船速與河岸夾角60°,耗時57.7s(三)課堂小結(jié)1復(fù)雜運(yùn)動可以分解成簡單的

13、運(yùn)動分別來研究，由分運(yùn)動求合運(yùn)動叫運(yùn)動的合成，反之叫運(yùn)動的分解 2運(yùn)動的合成與分解，遵守平行四邊形法則 3分運(yùn)動和合運(yùn)動具有獨立性和等時性4用曲線運(yùn)動的條件及運(yùn)動的合成與分解知識可以判斷合運(yùn)動的性質(zhì)及合運(yùn)動軌跡 5應(yīng)用運(yùn)動的合成與分解知識解決渡河等實際問題(四)作業(yè)與思考： 作業(yè)（略）思考題：關(guān)于船的渡河問題， 若v船v水，怎樣渡河，渡河時間最短？與v船v水的結(jié)論是否一致。由于v船v水，則v合無法垂直河岸，如何可以獲得最短渡河位移？作為思考題先留給學(xué)生。在學(xué)生思考后講解效果更好。五、教學(xué)效果評價本節(jié)課從教學(xué)設(shè)計上豐富和深化了教材對運(yùn)動的合成和分解問題的要求和理解，體現(xiàn)了源于書本又高于書本的特點

14、，從課堂教學(xué)的安排上基本上符合學(xué)生實際，能夠較好地體現(xiàn)物理學(xué)習(xí)的認(rèn)知規(guī)律，即提出假設(shè)實驗驗證總結(jié)規(guī)律實際應(yīng)用，從感性到理性，從定性到定量。能較好的把握教學(xué)的層次感和節(jié)奏感。從媒體運(yùn)用上較為得當(dāng)，體現(xiàn)了物理研究以實驗為基礎(chǔ)、從生活實際出發(fā)的特點，又能恰當(dāng)?shù)倪\(yùn)用媒體的模擬實驗還原生活，并進(jìn)行層層深入的探究，使學(xué)生在實驗的方案設(shè)計、猜想探究、歸納推理的實踐中獲得超出知識本身的收獲，在師生、生生及人機(jī)交流中實現(xiàn)多重互動的認(rèn)知體系和教學(xué)環(huán)境。這節(jié)課的教學(xué)設(shè)計與傳統(tǒng)新課教學(xué)不同，教師的角色從知識的權(quán)威變?yōu)槠降葏⑴c學(xué)生的討論；從知識的傳遞者變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的組織者、促進(jìn)者和指導(dǎo)者；教師運(yùn)用信息技術(shù)使教學(xué)方式和學(xué)生的學(xué)習(xí)方式發(fā)生根本變化。這種嘗試，收到了很好的教學(xué)效果。從例題設(shè)計上體現(xiàn)了認(rèn)知的層次，在確保本節(jié)知識點落實的基礎(chǔ)上能提出進(jìn)一步的思考，體現(xiàn)了思維的連續(xù)性，課堂教學(xué)留有余音。本節(jié)課力求以信息化手段的運(yùn)用給學(xué)生創(chuàng)設(shè)了自主式、體驗式、的學(xué)習(xí)環(huán)境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引起學(xué)生對問題的思考和探究，促進(jìn)自主學(xué)習(xí)，達(dá)到比較好的教學(xué)效果，起到拋磚引玉的作用。不足之處在于，實驗設(shè)計和分組探究的課堂設(shè)計必須要以充足的時間投入為代價，為更多的學(xué)生留出思考和實踐的時間和空間，而為了保證知識的系統(tǒng)性和認(rèn)知環(huán)節(jié)的完整性，設(shè)計了例題，課堂容量較大，在今后的教學(xué)