物理：《物體運(yùn)動狀態(tài)的改變》新課程設(shè)計（新人教版必修一）

1、“物體運(yùn)動狀態(tài)的改變”新課程設(shè)計福建福州市第一中學(xué)張彬旭福建教育廳普通教育研究室林為炎2004年9月，高中課程改革試點工作在廣東、山東、海南和寧夏四個省、自治區(qū)全面展開。我省也在為實行新課程改革緊鑼密鼓地籌備中，除已對工作在一線教學(xué)的教師進(jìn)行新課程改革培訓(xùn)，還結(jié)合我省物理教學(xué)的實際情況，在課堂教學(xué)中不斷改進(jìn)教學(xué)方法，不僅側(cè)重基本知識、基本技能的培養(yǎng)，更加注重教師對學(xué)生在實際應(yīng)用領(lǐng)域的引導(dǎo)，注重對學(xué)生解決問題過程中分析能力的培養(yǎng)，注重對學(xué)生科學(xué)方法，情感教育的熏陶。通過教師教學(xué)多樣化的改革，以有利于學(xué)生學(xué)習(xí)方式的多樣化，讓課堂教學(xué)活動的開展更加生動活潑。此外，在中學(xué)物理教學(xué)中將不斷嘗試把課堂教學(xué)

2、與研究性學(xué)習(xí)循序漸進(jìn)地結(jié)合起來。把先進(jìn)、便捷的多媒體教學(xué)方式恰當(dāng)?shù)匾胛锢碚n堂，引導(dǎo)學(xué)生把信息工具當(dāng)做日常促進(jìn)自主學(xué)習(xí)的認(rèn)知工具與情感激勵工具，充分發(fā)揮學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主動性、積極性與創(chuàng)造性，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中真正成為信息加工的主體和知識意義上的主動建構(gòu)者（而不是外部刺激的被動接受器和知識灌輸?shù)膶ο螅唤處焺t要成為課堂教學(xué)的組織者、指導(dǎo)者。 基于上述我省中學(xué)物理教學(xué)工作改革的方向，嘗試在實際教學(xué)中不斷滲透此種理念。比如福建省福州市第一中學(xué)物理組在揣摩新課程改革的理念中，有了突出的成績，下面將該校物理組張彬旭老師代表我省高中組參加的“全國第六屆物理青年教師講課大賽”的現(xiàn)場教學(xué)設(shè)計作為

3、案例加以說明。 “物體運(yùn)動狀態(tài)的改變”是牛頓第一定律和牛頓第二定律相互結(jié)合過渡的內(nèi)容，以往在教學(xué)中處理這節(jié)課的內(nèi)容較為簡略，基本上與其他內(nèi)容合并講解，本文將嘗試在這部分內(nèi)容的教學(xué)設(shè)計上有所創(chuàng)新。 一、“物體運(yùn)動狀態(tài)的改變”新課的引入 由于學(xué)生在初中階段已經(jīng)接觸有關(guān)描述物體運(yùn)動狀態(tài)的相關(guān)內(nèi)容，所以，對于這個問題的處理，不宜花費(fèi)學(xué)生太多的時間和精力，采用恰當(dāng)?shù)木唧w實例作為提出問題的方式與新的知識進(jìn)行銜接，可以達(dá)到溫故引新的效果。 例（導(dǎo)入新課問題設(shè)計）：學(xué)生通過自由選擇回答的方式，判斷以下物體的運(yùn)動狀態(tài)是否發(fā)生變化，并引導(dǎo)學(xué)生從實例中體會判斷物體運(yùn)動狀態(tài)改變

4、的表象。 （1）飛機(jī)在空中做勻速直線飛行，它的運(yùn)動狀態(tài)是否變化？ （2）蹦極運(yùn)動員做加速度的大小和方向都不變的直線運(yùn)動，他的運(yùn)動狀態(tài)是否變化？ （3）運(yùn)動員速度大小不變地繞操場奔跑一圈，在其奔跑的過程中，運(yùn)動狀態(tài)是否變化？ 通過上面提出的問題，學(xué)生在分析實際問題的同時能夠領(lǐng)會到：判斷物體運(yùn)動狀態(tài)是否變化，要以物體的速度（包括速度的大小和方向）是否都發(fā)生變化為依據(jù)。速度發(fā)生變化無論是速度大小變化還是速度的方向變化，都意味物體的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生了變化。根據(jù)運(yùn)動學(xué)所學(xué)知識速度發(fā)生變化的物體必定具有加速度。由此，教師又可以引導(dǎo)學(xué)生將新舊內(nèi)容融合并升華，即無論加速度是

5、否恒定，具有加速度的物體，其運(yùn)動狀態(tài)一定在發(fā)生變化。 二、探究“物體運(yùn)動狀態(tài)改變”的原因 課堂教學(xué)要突顯學(xué)生的主體地位，體現(xiàn)師生的互動性。為了調(diào)動學(xué)生主動學(xué)習(xí)的熱情，使他們更好地參與到課堂教學(xué)中來，在設(shè)置問題時，側(cè)重學(xué)生感興趣的話題。如，為了引導(dǎo)學(xué)生分析物體運(yùn)動狀態(tài)改變的原因，本課借助學(xué)生對體育方面的熱情，以策劃2004年奧運(yùn)會上“中、俄女排決賽”為例，讓學(xué)生通過觀賞（比賽實況中激動人心的片斷），用以分析排球的運(yùn)動狀態(tài)是否發(fā)生變化，再將發(fā)球過程剪輯慢放，讓學(xué)生分析發(fā)球過程可分解為幾個階段，并研究排球在每個階段運(yùn)動狀態(tài)如何變化。以此培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、總結(jié)歸納的能力。同時利用

6、這個例子對學(xué)生進(jìn)行情感教育，增強(qiáng)學(xué)生的集體榮譽(yù)感和責(zé)任感，培養(yǎng)自己的堅忍不拔，頑強(qiáng)拼搏的奮斗精神。 通過上面的鋪墊，很自然地提出第二板塊的問題：排球的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生變化，是什么原因?qū)е滤倪\(yùn)動狀態(tài)變化？抓住學(xué)生對排球比賽的關(guān)切，可以很容易地把學(xué)生帶人這個問題的情境之中，并激起他們解決這個問題的興趣，讓學(xué)生在輕松，興趣的環(huán)境下積極參加到這個思維活動中來。 學(xué)生在分析發(fā)球過程中，可能出現(xiàn)過程分解階段不夠全面的結(jié)果，教師可以適當(dāng)進(jìn)行引導(dǎo)，并且在學(xué)生概括出排球所發(fā)生的各種運(yùn)動狀態(tài)的改變都是因為受到各種力的作用的基礎(chǔ)上，嘗試引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步在理論上升華：力作用在物體上，可以使它的運(yùn)動狀態(tài)

7、發(fā)生變化，它的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生變化也就是它的速度發(fā)生變化，速度變化的物體必定具有加速度，由此概括出：力是物體產(chǎn)生加速度的原因。得到物體產(chǎn)生的加速度與物體所受的力有關(guān)。這正是對下節(jié)課“牛頓第二定律內(nèi)容”的一個鋪墊。 由上面實例的分析，得出力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因，也就是說“力總是要試圖改變物體的運(yùn)動狀態(tài)”。再進(jìn)一步設(shè)問，同樣大小的力作用在不同物體上，物體運(yùn)動狀態(tài)改變的快慢一樣嗎？通過實際教學(xué)，學(xué)生可以回答：“不一樣，但是真正的原因，學(xué)生并不一定清楚，由此教師可抓住機(jī)會繼續(xù)激發(fā)學(xué)生探究問題的興趣以及他們求知的熱情。 三、如何量度物體的慣性大小 同樣的外部因素對不同的物體

8、可能產(chǎn)生了不同的效果，這表現(xiàn)出不同物體運(yùn)動狀態(tài)改變的難易程度不盡相同，這顯然是由于不同的物體具有某種屬性的差異所造成的，那么這個屬性是什么呢？該問題的提出，可以自然、簡捷地把教學(xué)引入第三板塊“關(guān)于慣性”的學(xué)習(xí)。 初中學(xué)生已學(xué)習(xí)了什么是慣性，所以對物體運(yùn)動狀態(tài)改變的難易程度不一樣，就意味著物體保持原有運(yùn)動狀態(tài)的能力不同，這種能力稱為物體的慣性，這種能力的大小即物體慣性的大小，這部分內(nèi)容可以理解，進(jìn)而可以引導(dǎo)學(xué)生憑借自己的生活經(jīng)驗及所了解的知識進(jìn)行猜想，物體慣性的大小與哪些物理量有關(guān)？或者說，可以通過什么物理量量度物體慣性的大?。?#160;讓學(xué)生結(jié)合自己所學(xué)知識或生活經(jīng)驗討論這個問題，

9、發(fā)表自己的看法，最大限度地發(fā)揮他們的主動性、能動性和創(chuàng)造性，提倡小組交流，合作學(xué)習(xí)，促進(jìn)每一個學(xué)生都能夠得到充分、自由的發(fā)展。在這個基礎(chǔ)上，教師根據(jù)學(xué)生的討論情況通過實驗依次驗證學(xué)生的觀點是否正確。 通過實際教學(xué)嘗試，學(xué)生對上述問題討論的結(jié)果通常有以下兩種猜測： 第一種猜測是：物體的慣性大小與物體質(zhì)量大小有關(guān)。這一猜測是否正確，請學(xué)生設(shè)計實驗方案給予驗證。 提供的設(shè)備：兩個質(zhì)量相同的小車、上下平行的相同軌道、細(xì)線（一端連接小車，另一端連接可裝砝碼的小桶，小桶通過細(xì)線可對小車提供拉力）、砝碼。 學(xué)生在實驗方案設(shè)計中容易想到：改變其中一個小車質(zhì)量，使得兩小車

10、質(zhì)量不同，用力拉兩個小車，改變它們的運(yùn)動狀態(tài)，然后比較它們運(yùn)動狀態(tài)改變的難易程度，即慣性的大小。 在學(xué)生提出此方案后，可對學(xué)生發(fā)出以下質(zhì)疑，再次引導(dǎo)他們積極思考：對兩個小車施加的力的大小是否有什么要求？如何判斷兩個小車運(yùn)動狀態(tài)改變的難易程度？ 在問題的分析中給學(xué)生滲透物理學(xué)中重要的實驗方法：控制變量法；問題的分析要使學(xué)生懂得：在相同力的作用下，如果兩個物體運(yùn)動狀態(tài)改變的快慢不同，則反映出它們保持原有運(yùn)動狀態(tài)的能力不同，即慣性大小不同。 教師可根據(jù)學(xué)生的分析與設(shè)計方案完成實驗： 【演示實驗1】在滑板上放有兩個質(zhì)量相同的小車，用同樣大小的力拉它們。同學(xué)們觀察

11、它們運(yùn)動狀態(tài)改變快慢的情況。 在其中一個小車上加砝碼，另一小車不變，依然用同樣大小的力拉它們，請同學(xué)們再觀察它們運(yùn)動狀態(tài)改變快慢的情況，并間接判斷兩個小車慣性的大小。其中步驟的設(shè)置是為了與步驟產(chǎn)生對比效果。 【實驗結(jié)果】很明顯：在相同的力的作用下，裝有砝碼的小車運(yùn)動狀態(tài)改變較慢，這就表現(xiàn)出該小車保持原有運(yùn)動狀態(tài)能力較強(qiáng)，運(yùn)動狀態(tài)較難改變，慣性較大。 在這個問題的分析過程中，學(xué)生經(jīng)常會步入另一個認(rèn)識的誤區(qū)將物體速度變化的快慢混同于物體運(yùn)動狀態(tài)改變的難易程度。為了解決這個問題，可在演示實驗1中第步實驗基礎(chǔ)上繼續(xù)步驟：加大作用在裝有砝碼的小車上力的作用，使得兩個小車的運(yùn)

12、動狀態(tài)改變的快慢相同。讓學(xué)生通過實驗現(xiàn)象的分析，自己從這個認(rèn)識的誤區(qū)中走出來，培養(yǎng)學(xué)生對實驗的觀察分析能力和自我免疫能力，以及在科學(xué)探索中“去偽存真”的學(xué)習(xí)方法。 第二種猜測是：慣性的大小是否與物體速度有關(guān)？本課建議可利用氣墊導(dǎo)軌配以一個多功能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計一個實驗，目的是通過這個實驗糾正學(xué)生中最常見的、由“表面經(jīng)驗”所造成的錯誤認(rèn)識。 實驗設(shè)計加下： 【演示實驗2】在傾斜的氣墊導(dǎo)軌上，讓一滑塊分別從導(dǎo)軌上的不同位置開始下滑。在氣墊導(dǎo)軌傾角不變的情況下，同一個滑塊的質(zhì)量其所受的合外力是完全確定的?；瑝K滑行的程中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將自動記錄滑塊運(yùn)動的息，并在顯示屏顯示出滑塊經(jīng)過兩個光電門時的速度及在兩個光電門之間運(yùn)動的加速度。比各次顯示的實驗數(shù)據(jù)，得到：雖然滑塊在兩光電門之間的運(yùn)動的速度每次各不相同，但是它的加速度卻是相同的。說明同一滑塊在相同的外力作