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物理课堂中生成教学资源的策略

2018-07-13赵自强

数理化解题研究 2018年18期
关键词:小物块木板摩擦力

赵自强

(河南省郑州市第四中学 450000)

在物理教学中,教师如果只是过于重视预设,而忽视了课堂的生成,按部就班地完成教学任务,会限制学生思维,阻碍学生的发展.如果教师没有认识到生成的重要性,没有把握生成的机智和策略就会对教学中一些生成契机熟视无睹,白白浪费珍贵的教学资源.随着课程改革不断进入新阶段,教师越来越重视物理课堂的生成,通过课堂的动态生成,可以让物理课堂更具有思维含量,提升学生的思维水平,让物理课堂更有物理味道,激发学生课堂参与的热情.然而,物理教学中如何把握好预设和生成的关系,促进课堂动态生成?如何把握生成的契机?如何挖掘一些非预设性生成?在教学中,教师只要有挖掘生成教学资源的意识,掌握必要的挖掘策略,留意课堂中出现的一些“意外”,例如从学生智慧、学生疑问、学生讨论拓展等经过适当拓展、挖掘都可以促成物理课堂的动态生成,成为课堂中的亮点.

一、利用学生智慧生成

在教学中,学生经常会有一些不同于常规的想法,有些想法可能是异想天开,甚至是错误的,有奇思妙想则充满了智慧.教师如果能抓住学生的这些思维的火花,顺势而导,探究其想法错在何处.或者探究其思维妙在何处,总能生成有趣、充满激情的物理课堂.

案例1数形结合解方程更妙.在一次习题教学中,利用常规方法解决完习题,准备讲解下一题的时候,有学生提出了新的数形结合的解法.顺着学生的思路往下展开,收到很好的教学效果.原题及教学过程如下.

例1将小球以10 m/s的初速度从地面竖直向上抛出,取地面为零势能面,小球在上升过程中的动能Ek、重力势能Ep与上升高度h间的关系分别如图1中两图线所示.取g=10 m/s2,下列说法正确的是().

A.小球的质量为0.2 kg

B.小球受到的阻力(不包括重力)大小为0.20 N

D.小球上升到2 m时,动能与重力势能之差为0.5 J

生:老师我有一个想法判断C、D,不知可行不?

师:请说,我们一起分析.

师:很好,D选项的判断呢?

生:h=2m带如动能和势能的函数关系式,得到Ek=2.5J,Ep=2J,故二者的差值为0.5 J.

师:非常好的方法,请同学们想想能不能用刚才的函数结合物理知识,对A、B选项做出判断.

生:可以,Ep=mgh,而函数为Ep=h,故mg=1,m=0.1kg.

生:B选项我会,根据动能定理-(mg+f)h=EK-EK0,Ek=5-(mg+f)h,而函数为Ek=5-1.25h,由待定系数法得mg+f=1.25,所以阻力为f=0.25N.

在这次教学中,利用学生思路很好的渗透了数形结合、数理结合的思想方法.利用数学知识解决物理问题是高中物理考查的五种能力之一.教学中顺着学生奇思妙想的思路开展教学,利用学生思维火花的亮点,可以使得物理课堂是开放的,包容的,有活力的,这可以提升学生思维的灵活性,也可以提高学生自我效能感,使得学生更有学习物理的热情,更积极主动的思考将会迸发更多有价值的思维的火花.

二、在讨论拓展中生成

物理教学中,很多物理情景、过程、条件都可以适当变通,适度拓展.教学中遇到这样的情景切忌以题论题、一事一议,而应该给学生进行变通和讨论的机会,让学生在讨论拓展中习得物理知识,更掌握物理方法.

案例2板块模型的两种解法.板块模型是高中物理常考的一个重要题型,由于其运动过程多,知识综合性强,学生解决起来比较困难,解决这类问题往往可以有力与运动、功能关系及动量定理两种思路.

例2如图2甲所示,一长木板静止在水平地面上,在t=0时刻,一小物块以一定速度从左端滑上长木板,以后长木板运动的v-t图象如图2乙所示.已知小物块与长木板的质量均为m=1kg,小物块与长木板间及长木板与地面间均有摩擦,经1.0s后小物块与长木板相对静止(g取10 m/s2),求:

(1)小物块与长木板间动摩擦因数的值;

(2)在整个运动过程中,系统所产生的热量.

由于给学生做这个题是正好是高三复习到力与运动专题,所以学生几乎都是用利于运动的知识解决.给学生讲解也按照力与运动,利用牛顿运动定律和匀变速直线运动的知识讲解,只有第(2)问的最后一步利用能量守恒.过程略.讲解后还可以进行如下拓展教学.

师:从开始运动到最后静止,长木板运动的位移为多少?

师:若小物块未从长木板上掉下来,则长木板至少多长?

师:很好,小物块和长木板只有第1 s才有相对位移.我们解决问题有三条主线:力与运动、功能关系、动量守恒和动量定理,本题中能否利后两者解决问题?

生:地面和长木板间有摩擦,动量不守恒,但是利用功能关系应该可以.

师:好下面,同学们试一下.如果涉及时间时可以考虑和动量定理相结合.

给学生时间,大部分学生都分别选择小物块和长木板为一个整体、小物块为研究对象利用动能定理、动量定理,顺利解决问题.很好的拓展了学生解决物理问题视角的广度和思维的灵活性.

三、在学生疑问中生成

在教学中,学生经常会有各种疑问,有些疑问具有代表性,很多学生都有.这一类疑问可能是学生没有理解透彻某一知识、没有掌握某一方法造成的,而其根源可能是教师在讲课过程中进度过快或者讲解不透彻.教学中,教师要善于抓住学生的疑问进行深入探究,让学生透彻理解物理本质,最后解决疑问.

案例3摩擦力做功为何是力与路程的乘积.在物理上经常遇到一些折返的直线运动中,求解摩擦力做功用力乘以路程.而功的定义式w=FScosθ中s是位移的大小.这矛盾吗?对这样的疑问,有必要给学生一个具体的物理情景,深入探究.

例3质量为m=2 kg的物体沿水平面向右做直线运动,t=0时刻受到一个水平向左的恒力F,如图3甲所示,此后物体的v-t图象如图3乙所示,取水平向右为正方向,g取10 m/s2,求10 s内物体所做的功?

先引导学生根据图象和牛顿第二定律计算出拉力、滑动摩擦力由题图乙知前后两段时间内物体加速度的大小分别为a1=2 m/s2、a2=1 m/s2,由牛顿第二定律知F+f=ma1,F-f=ma2,联立得F=3 N、f=1 N.由图象知,物体前4s向左走了s1=16 m,后6 s向左走了s2=18 m,位移x=-2 m,路程为s=34 m.接着,引导学生分析摩擦力做功.

师:摩擦力在0~4 s内做正功还是负功?

生:负功.

师:做了多少负功?

生:w1=-fs1=-16 J.

师:4 s~10 s内摩擦力做正功还是负功?做了多少功呢?

生:也是负功,w1=-fs2=-18 J.

师:整个过程中摩擦力做功多少?

生:w=w1+w2=-34 J.

师:没错,摩擦力所做的功等于两个过程中摩擦力都做代数和.w=w1+w2=-fs1-fs2=-fs.在这里摩擦力做功等力与路程的乘积,并不是一个特列,也不是需要大家记住的公式,而仅是代数运算的结果.由于在折返运动中,摩擦力的方向总与运动方向相反,摩擦力总是做负功,每一段摩擦力做的负功相加就有了我们经常在各种资料书上看到的“摩擦力做功等于力与路程的乘积”.

通过探究学生疑问,生成的物理课堂,让学生掌握了物理知识,还原了知识的本来面目,让学生通过掌握基础的物理知识和一般的物理方法去解决问题,减轻了学生的学习负担.

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