“力學(xué)計算題的建模與解決”專題復(fù)習(xí)課教學(xué)設(shè)計

PAGEPAGE3“力學(xué)計算題的建模與解決”專題復(fù)習(xí)課教學(xué)設(shè)計廣州市番禺區(qū)象賢中學(xué)韓海波一、課題：力學(xué)計算題的建模與解決二、課型分析：專題復(fù)習(xí)課復(fù)習(xí)課型中蘊含的主要知識類型是概念和規(guī)則，屬于智慧技能中的高級規(guī)則的學(xué)習(xí)，要達到掌握水平。學(xué)習(xí)過程可分為三個部分：首先是梳理方法模型，然后通過典型例題突出重點，突破難點，形成技能，最后通過變式練習(xí)，提供情境相似與不同的問題，促進遷移與應(yīng)用。三、學(xué)情分析：學(xué)生做了大量的力學(xué)計算題，對于力學(xué)計算題的解答有一個基本的認識，但在三個地方經(jīng)常出現(xiàn)困難：一是見到復(fù)雜運動情景容易慌亂，把復(fù)雜運動拆分成簡單模型的能力不足；二是對于類似于板塊模型的兩個物體相互作用問題，容易不加分析的套用動量守恒定律，缺乏受力分析和對動量守恒條件的判斷；四、教學(xué)目標：1、總結(jié)解決物理問題的三大觀點以及選用的基本原則2、對物理問題進行建模，包括對象模型和過程模型。3、借助例題的分析掌握把復(fù)雜物理問題拆分成簡單模型的方法，并強調(diào)規(guī)范答題的重要性。4、借助板塊模型的多個變式練習(xí)強調(diào)受力分析和運動分析是解決力學(xué)問題的關(guān)鍵。五、重點：1、掌握把復(fù)雜物理模型拆分成簡單模型的方法，并養(yǎng)成規(guī)范答題的習(xí)慣。2、借助板塊模型的多個變式練習(xí)體會受力分析和運動分析是解決力學(xué)問題的關(guān)鍵。難點：借助板塊模型的多個變式練習(xí)體會受力分析和運動分析是解題的關(guān)鍵。六、策略及方法：1、提煉求解步驟，同時給以示范，強調(diào)答題規(guī)范，解決困難一。2、求解類似于板塊模型的兩個物體相互作用問題，關(guān)鍵在于正確的受力分析。先通過單個物體的受力分析搞清楚物體的運動情況，再通過整體的受力分析確定系統(tǒng)動量是否守恒。另外，速度相等時是一個關(guān)鍵臨界點，之后的受力往往不同，需要再次分析。提煉口訣如下：復(fù)雜問題要拆分，各個擊破好得分，受力分析是關(guān)鍵，運動分析不可少，臨界點要把握好，再次分析很必要。3、通過變式練習(xí)1和2向?qū)W生強調(diào)受力分析和運動分析在解決力學(xué)問題中的重要性，解決困難二。4、責(zé)任轉(zhuǎn)移的策略：教師示范、師生幫扶直至學(xué)生獨立完成。七、教學(xué)過程1、方法總結(jié)觀點一：動力學(xué)觀點牛頓運動定律+運動學(xué)公式（用于單個物體）觀點二：能量觀點動能定理（常用于單個物理）、能量守恒定律（常用于系統(tǒng)）觀點三：動量觀點動量守恒定律（用于系統(tǒng)）2、模型建立（對象模型＋過程模型）對象模型：質(zhì)點、輕繩、輕桿、輕彈簧、滑板、傳送帶、斜面、圓弧槽過程模型：勻速直線運動、勻變速直線運動、勻速圓周運動、變速圓周運動、平拋運動、碰撞（彈性碰撞、非彈性碰撞、完全非彈性碰撞）相互作用過程ABvABvABvV0AAABBABBABv2v1ABvAAAABv相互作用前后AAAAABEBEAEBEBQBvBBEBBv3、典例分析如圖，質(zhì)量為的的長為薄木板AB放在光滑的平臺上，木板B端與臺面右邊緣齊平．B端上放有質(zhì)量為且可視為質(zhì)點的滑塊C，C與木板之間的動摩擦因數(shù)為．質(zhì)量為的小球用長為的細繩懸掛在平臺右邊緣正上方的O點，細繩豎直時小球恰好與C接觸．現(xiàn)將小球向右拉至細繩水平并由靜止釋放，小球運動到最低點時細繩恰好斷裂．小球與C碰撞后反彈速率為碰前的一半．（）（1）求小球與滑塊碰前瞬間的速度及細繩能夠承受的最大拉力；（2）求小球與滑塊碰后瞬間滑塊的速度；（3）若要使小球落在釋放點的正下方P點，平臺高度應(yīng)為多大？（4）通過計算判斷滑塊能否從薄木板滑下？設(shè)計意圖：掌握把復(fù)雜運動情景拆分成簡單模型的方法，并養(yǎng)成規(guī)范答題的習(xí)慣。本例題也是后面所有變式練習(xí)的原型。課堂策略：教師示范，學(xué)生糾錯，師生歸納。解析：（1）設(shè)小球運動到最低點的速率為v0，小球向下擺動過程，由動能定理得小球在圓周運動最低點，由牛頓第二定律：由牛頓第三定律可知，小球?qū)毨K的拉力：解得：（2）小球與滑塊C碰撞過程中小球和C系統(tǒng)滿足動量守恒，設(shè)C碰后速率為v，并依題意有解得：（3）小球碰撞后平拋運動：水平分位移：解得：（4）假設(shè)木板足夠長，在C與木板相對滑動直到相對靜止過程，設(shè)兩者最終共同速率為v1由動量守恒：由能量守恒：聯(lián)立解得：所以滑塊不會從木板上滑下。變式練習(xí)1假設(shè)長木板與桌面之間的摩擦因素為，通過計算判斷滑塊能否從薄木板滑下？設(shè)計意圖：針對學(xué)生在處理類似于板塊模型的兩個物體相互作用問題時，容易不加分析的套用動量守恒定律，設(shè)計了變式1到變式4，相對于例題中的板塊模型，變式練習(xí)1在地面和薄木板間設(shè)置了摩擦，板塊系統(tǒng)動量不再守恒，通過本例題向?qū)W生強調(diào)受力分析和運動分析是解決力學(xué)問題的關(guān)鍵所在。v課堂策略：學(xué)生練習(xí)，教師指導(dǎo)，師生歸納，方法提煉。v解析：滑塊加速度方向向右木板加速度方向向左假設(shè)木板足夠長，經(jīng)過時間t，二者達到共同速度v，則，解得滑塊對地位移為木板對地位移為兩者相對位移為聯(lián)立解得所以滑塊不會從木板上滑下。變式練習(xí)2假設(shè)長木板與桌面之間的摩擦因素為，且長木板為帶正電絕緣滑板，帶電量為,水平桌面處在電場強度為的水平向左的勻強電場中。通過計算判斷滑塊能否從薄木板滑下？設(shè)計意圖：相對于變式練習(xí)1，變式練習(xí)2把薄木板設(shè)置為帶電并放置于電場中，這樣板塊系統(tǒng)動量又再次守恒，通過本例題仍然向?qū)W生強調(diào)受力分析和運動分析的重要性。 +vE解析：木板所受電場力為+vE木板與地面間摩擦力為所以滑塊和木板組成的系統(tǒng)動量守恒設(shè)木板對地位移為S2，由能量守恒聯(lián)立解得：所以滑塊不會從木板上滑下。4、課后作業(yè)：變式練習(xí)3假設(shè)C與木板之間的動摩擦因數(shù)為，長木板與桌面之間的摩擦因素為，通過計算判斷滑塊能否從薄木板滑下？v設(shè)計意圖：相對于變式練習(xí)1，變式練習(xí)2對兩個接觸面的摩擦因素進行了交換，物體的運動情景再次發(fā)生變化，長木板不動，滑塊勻減速滑下。通過本變式再次向?qū)W生強調(diào)受力分析和運動分析的重要性。v變