在实验与理论结合中进行有效探究

徐慧　余苏萍

一、引入过程

通过生活中的现象加深学生对动能的感知，投影图片：子弹穿过苹果、洪水冲坏房屋和狂风吹翻雨伞，如图1、图2、图3。

师：生活中我们能感受到下面的情况，物体由于运动而具有能量，这样的能量我们称为“动能”。投影：动能定义：物体由于运动而具有的能量。

（设计意图：从学生对动能的感受出发，得出动能的定义，并进一步进行研究。）

二、探究动能的表达式

师：对于动能我们有粗浅的认识，可能和哪些因素有关？

生：质量、速度。质量越大，动能越大；速度越大，动能越大。

师：但动能与速度的一次方成正比呢，还是与速度的二次方成正比呢？或者与速度之间有更复杂的函数关系呢？你打算怎样探究？

生实验探究，理论探究。

师：力对物体做功改变物体的动能，力对物体做功会改变它的速度。为此在上一节内容中通过“功”这个桥梁把动能和速度连接起来，探究它们的定量关系。某位同学以牵引力对小车做功为纵坐标，以小车获得速度为横坐标得到图4。

观察发现功和速度之间的关系无法从图像中直接得出结论，另一位同学又以牵引力对小车做功为纵坐标，以小车获得速度的平方为横坐标得到图5。

（设计意图：回顾上一节内容“探究功与速度变化的关系”，进一步让学生理清为什么要研究功与速度的关系，目的是研究动能与速度的关系。同时利用实验得到的结论，进一步用半定量的方法探究动能表达式。）

生：外力做的总功。

师：我们把刚刚得到的结论称为“动能定理”。投影：动能定理（1）内容：合力在一个过程中对物体所做的功，等于物体在这个过程中动能的变化。（2）表达式：W=Ek2-Ek1。

师：W为总功，Ek2为末动能，Ek1为初动能，Ek2-Ek1为动能的变化量。

师：力对物体做功可正可负，当外力对物体做的总功为正功时，物体动能怎么变？若为负功呢？

生：外力对物体做的总功为正功时，物体动能增加；外力对物体做的总功为负功时，物体动能减少。

（设计意图：通过刚刚的理论推导进行外延，从而使学生理解W为外力对物体做的总功，并建立动能定理，理解外力做功与物体的动能的关系。）

四、应用动能定理的建立

引导学生分别用牛顿第二定律和动能定理解题，从而比较二者的优缺点。在不涉及加速度、时间时，用动能定理解题较为简便。并进一步总结应用动能定理解题的步骤：①明确研究对象和运动过程；②受力分析，确定各个力做功的情况；③明确初末态动能；④列方程求解。

（2）如图12，若撤去外力F时物体离桌边距离S=0.25m，求物体离开桌边时的速度v2。

引导学生分析总结在多过程问题中动能定理也适用，并进一步比较全过程动能定理和牛顿第二定律的优缺点。

（3）如图13，若已知桌高h=1.25m，物体以速度v2做平抛，求物体落地时的速度v3大小。

引导学生分析总结，得出在曲线运动中，动能定理也适用，且更加简便。

（4）如图14，若物体落到和地面等高处，无能量损失地进入光滑轨道，设在轨道连接处无能量损失。求物体可以上冲距地面的最大高度h2。

思考：1.在变力做功的情况下还适用吗？2.做功的过程是能量转化或者转移的过程，上述例题中，阻力做功，物体的动能去哪儿了？

（设计意图：为下节进一步应用动能定理解题进行铺垫，并渗透“能量守恒”的概念。）

【教学反思】

人教版教材中，“动能和动能定理”这节内容位于“探究功与速度变化的关系”与“机械能守恒定律”之间。本节内容是前一节实验探究的延续，因此本节课从上节的实验结论入手，研究动能和哪些因素有关，分别沿着定性、半定量、定量，从实验探究到理论探究的路线，通过与重力势能、弹性势能定义式的得出进行类比，依据功是能量转化的量度，得出动能的表达式和动能定理，并运用动能定理解决简单的问题。本节内容在教材中的地位是承前启后，为接下来学习机械能守恒定律和能量守恒定律打下基础。

学生的认知构成可以分为现有知识构成和最近发展区两部分，无论怎样的教学设计，都要从学生现有认知水平出发，设计位于学生最近发展区的问题，使学生能“跳一跳，够得到”。因而本节课在问题设计上有层层递进的问题串，也有发散的问题树。

物理学科虽然是以实验为基础的学科，但不是所有的问题都要有实验的。在本节课的教学中很多教师采用了实验探究：功的测量或者用量化的方法，或者准确利用公式进行计算；速度的测量采用了打点计时器、光电门等仪器。然而这些内容都是上节“探究功与速度变化的关系”中需要完成的，本节的重点是理论探究，因此教师必须立足教材，钻研教材，分析学生，合理有效地进行教学设计。教学形式、教学方法不是固定的，依据不同教师的特点、不同班级的学生情况，都是可以改变的，教学有法，但无定法。

所有的教学设计只是教师对学生课堂的可能情况进行的预设，而课堂是一个动态的过程，是学生的认知发展场，更是学生的生命发展场。这个过程中会有很多生成性资源，教师要运用思维去引领思维，用智慧去激发智慧。作为一个青年教师，还没有足够的历练去有效地运用各种课堂生成资源，将课堂变成师生共同进步的场所。我想除了钻研教材、教法、学生，更应该站在生命发展的广度上去钻研教学，站在这个讲台上，我们的道路还很长。

（作者单位：南京师范大学附属中学）

一、引入过程

通过生活中的现象加深学生对动能的感知，投影图片：子弹穿过苹果、洪水冲坏房屋和狂风吹翻雨伞，如图1、图2、图3。

师：生活中我们能感受到下面的情况，物体由于运动而具有能量，这样的能量我们称为“动能”。投影：动能定义：物体由于运动而具有的能量。

（设计意图：从学生对动能的感受出发，得出动能的定义，并进一步进行研究。）

二、探究动能的表达式

师：对于动能我们有粗浅的认识，可能和哪些因素有关？

生：质量、速度。质量越大，动能越大；速度越大，动能越大。

师：但动能与速度的一次方成正比呢，还是与速度的二次方成正比呢？或者与速度之间有更复杂的函数关系呢？你打算怎样探究？

生实验探究，理论探究。

师：力对物体做功改变物体的动能，力对物体做功会改变它的速度。为此在上一节内容中通过“功”这个桥梁把动能和速度连接起来，探究它们的定量关系。某位同学以牵引力对小车做功为纵坐标，以小车获得速度为横坐标得到图4。

观察发现功和速度之间的关系无法从图像中直接得出结论，另一位同学又以牵引力对小车做功为纵坐标，以小车获得速度的平方为横坐标得到图5。

（设计意图：回顾上一节内容“探究功与速度变化的关系”，进一步让学生理清为什么要研究功与速度的关系，目的是研究动能与速度的关系。同时利用实验得到的结论，进一步用半定量的方法探究动能表达式。）

生：外力做的总功。

师：我们把刚刚得到的结论称为“动能定理”。投影：动能定理（1）内容：合力在一个过程中对物体所做的功，等于物体在这个过程中动能的变化。（2）表达式：W=Ek2-Ek1。

师：W为总功，Ek2为末动能，Ek1为初动能，Ek2-Ek1为动能的变化量。

师：力对物体做功可正可负，当外力对物体做的总功为正功时，物体动能怎么变？若为负功呢？

生：外力对物体做的总功为正功时，物体动能增加；外力对物体做的总功为负功时，物体动能减少。

（设计意图：通过刚刚的理论推导进行外延，从而使学生理解W为外力对物体做的总功，并建立动能定理，理解外力做功与物体的动能的关系。）

四、应用动能定理的建立

引导学生分别用牛顿第二定律和动能定理解题，从而比较二者的优缺点。在不涉及加速度、时间时，用动能定理解题较为简便。并进一步总结应用动能定理解题的步骤：①明确研究对象和运动过程；②受力分析，确定各个力做功的情况；③明确初末态动能；④列方程求解。

（2）如图12，若撤去外力F时物体离桌边距离S=0.25m，求物体离开桌边时的速度v2。

引导学生分析总结在多过程问题中动能定理也适用，并进一步比较全过程动能定理和牛顿第二定律的优缺点。

（3）如图13，若已知桌高h=1.25m，物体以速度v2做平抛，求物体落地时的速度v3大小。

引导学生分析总结，得出在曲线运动中，动能定理也适用，且更加简便。

（4）如图14，若物体落到和地面等高处，无能量损失地进入光滑轨道，设在轨道连接处无能量损失。求物体可以上冲距地面的最大高度h2。

思考：1.在变力做功的情况下还适用吗？2.做功的过程是能量转化或者转移的过程，上述例题中，阻力做功，物体的动能去哪儿了？

（设计意图：为下节进一步应用动能定理解题进行铺垫，并渗透“能量守恒”的概念。）

【教学反思】

人教版教材中，“动能和动能定理”这节内容位于“探究功与速度变化的关系”与“机械能守恒定律”之间。本节内容是前一节实验探究的延续，因此本节课从上节的实验结论入手，研究动能和哪些因素有关，分别沿着定性、半定量、定量，从实验探究到理论探究的路线，通过与重力势能、弹性势能定义式的得出进行类比，依据功是能量转化的量度，得出动能的表达式和动能定理，并运用动能定理解决简单的问题。本节内容在教材中的地位是承前启后，为接下来学习机械能守恒定律和能量守恒定律打下基础。

学生的认知构成可以分为现有知识构成和最近发展区两部分，无论怎样的教学设计，都要从学生现有认知水平出发，设计位于学生最近发展区的问题，使学生能“跳一跳，够得到”。因而本节课在问题设计上有层层递进的问题串，也有发散的问题树。

物理学科虽然是以实验为基础的学科，但不是所有的问题都要有实验的。在本节课的教学中很多教师采用了实验探究：功的测量或者用量化的方法，或者准确利用公式进行计算；速度的测量采用了打点计时器、光电门等仪器。然而这些内容都是上节“探究功与速度变化的关系”中需要完成的，本节的重点是理论探究，因此教师必须立足教材，钻研教材，分析学生，合理有效地进行教学设计。教学形式、教学方法不是固定的，依据不同教师的特点、不同班级的学生情况，都是可以改变的，教学有法，但无定法。

所有的教学设计只是教师对学生课堂的可能情况进行的预设，而课堂是一个动态的过程，是学生的认知发展场，更是学生的生命发展场。这个过程中会有很多生成性资源，教师要运用思维去引领思维，用智慧去激发智慧。作为一个青年教师，还没有足够的历练去有效地运用各种课堂生成资源，将课堂变成师生共同进步的场所。我想除了钻研教材、教法、学生，更应该站在生命发展的广度上去钻研教学，站在这个讲台上，我们的道路还很长。

（作者单位：南京师范大学附属中学）

一、引入过程

通过生活中的现象加深学生对动能的感知，投影图片：子弹穿过苹果、洪水冲坏房屋和狂风吹翻雨伞，如图1、图2、图3。

师：生活中我们能感受到下面的情况，物体由于运动而具有能量，这样的能量我们称为“动能”。投影：动能定义：物体由于运动而具有的能量。

（设计意图：从学生对动能的感受出发，得出动能的定义，并进一步进行研究。）

二、探究动能的表达式

师：对于动能我们有粗浅的认识，可能和哪些因素有关？

生：质量、速度。质量越大，动能越大；速度越大，动能越大。

师：但动能与速度的一次方成正比呢，还是与速度的二次方成正比呢？或者与速度之间有更复杂的函数关系呢？你打算怎样探究？

生实验探究，理论探究。

师：力对物体做功改变物体的动能，力对物体做功会改变它的速度。为此在上一节内容中通过“功”这个桥梁把动能和速度连接起来，探究它们的定量关系。某位同学以牵引力对小车做功为纵坐标，以小车获得速度为横坐标得到图4。

观察发现功和速度之间的关系无法从图像中直接得出结论，另一位同学又以牵引力对小车做功为纵坐标，以小车获得速度的平方为横坐标得到图5。

（设计意图：回顾上一节内容“探究功与速度变化的关系”，进一步让学生理清为什么要研究功与速度的关系，目的是研究动能与速度的关系。同时利用实验得到的结论，进一步用半定量的方法探究动能表达式。）

生：外力做的总功。

师：我们把刚刚得到的结论称为“动能定理”。投影：动能定理（1）内容：合力在一个过程中对物体所做的功，等于物体在这个过程中动能的变化。（2）表达式：W=Ek2-Ek1。

师：W为总功，Ek2为末动能，Ek1为初动能，Ek2-Ek1为动能的变化量。

师：力对物体做功可正可负，当外力对物体做的总功为正功时，物体动能怎么变？若为负功呢？

生：外力对物体做的总功为正功时，物体动能增加；外力对物体做的总功为负功时，物体动能减少。

（设计意图：通过刚刚的理论推导进行外延，从而使学生理解W为外力对物体做的总功，并建立动能定理，理解外力做功与物体的动能的关系。）

四、应用动能定理的建立

引导学生分别用牛顿第二定律和动能定理解题，从而比较二者的优缺点。在不涉及加速度、时间时，用动能定理解题较为简便。并进一步总结应用动能定理解题的步骤：①明确研究对象和运动过程；②受力分析，确定各个力做功的情况；③明确初末态动能；④列方程求解。

（2）如图12，若撤去外力F时物体离桌边距离S=0.25m，求物体离开桌边时的速度v2。

引导学生分析总结在多过程问题中动能定理也适用，并进一步比较全过程动能定理和牛顿第二定律的优缺点。

（3）如图13，若已知桌高h=1.25m，物体以速度v2做平抛，求物体落地时的速度v3大小。

引导学生分析总结，得出在曲线运动中，动能定理也适用，且更加简便。

（4）如图14，若物体落到和地面等高处，无能量损失地进入光滑轨道，设在轨道连接处无能量损失。求物体可以上冲距地面的最大高度h2。

思考：1.在变力做功的情况下还适用吗？2.做功的过程是能量转化或者转移的过程，上述例题中，阻力做功，物体的动能去哪儿了？

（设计意图：为下节进一步应用动能定理解题进行铺垫，并渗透“能量守恒”的概念。）

【教学反思】

人教版教材中，“动能和动能定理”这节内容位于“探究功与速度变化的关系”与“机械能守恒定律”之间。本节内容是前一节实验探究的延续，因此本节课从上节的实验结论入手，研究动能和哪些因素有关，分别沿着定性、半定量、定量，从实验探究到理论探究的路线，通过与重力势能、弹性势能定义式的得出进行类比，依据功是能量转化的量度，得出动能的表达式和动能定理，并运用动能定理解决简单的问题。本节内容在教材中的地位是承前启后，为接下来学习机械能守恒定律和能量守恒定律打下基础。

学生的认知构成可以分为现有知识构成和最近发展区两部分，无论怎样的教学设计，都要从学生现有认知水平出发，设计位于学生最近发展区的问题，使学生能“跳一跳，够得到”。因而本节课在问题设计上有层层递进的问题串，也有发散的问题树。

物理学科虽然是以实验为基础的学科，但不是所有的问题都要有实验的。在本节课的教学中很多教师采用了实验探究：功的测量或者用量化的方法，或者准确利用公式进行计算；速度的测量采用了打点计时器、光电门等仪器。然而这些内容都是上节“探究功与速度变化的关系”中需要完成的，本节的重点是理论探究，因此教师必须立足教材，钻研教材，分析学生，合理有效地进行教学设计。教学形式、教学方法不是固定的，依据不同教师的特点、不同班级的学生情况，都是可以改变的，教学有法，但无定法。

所有的教学设计只是教师对学生课堂的可能情况进行的预设，而课堂是一个动态的过程，是学生的认知发展场，更是学生的生命发展场。这个过程中会有很多生成性资源，教师要运用思维去引领思维，用智慧去激发智慧。作为一个青年教师，还没有足够的历练去有效地运用各种课堂生成资源，将课堂变成师生共同进步的场所。我想除了钻研教材、教法、学生，更应该站在生命发展的广度上去钻研教学，站在这个讲台上，我们的道路还很长。

（作者单位：南京师范大学附属中学）