基于核心素养的教学设计—动能和动能定理

叶飞 梁旭

摘要：以核心素养为目标，通过任务分解、情境创设和问题设计，以“动能和动能定理”为例，具体阐述如何以教学内容为载体，以情景提问为引导，以探究活动为主体.并就思维引导、实验、教学活动方式提出了建议.最终达到核心素养目标的过程.

关键词：核心素养；教学设计；动能和动能定理；任务；问题情景

作者简介：叶飞（1980-），男，浙江长兴人，本科，中学一级教师，研究方向：高中物理学科教学；

梁旭（1962-），男，浙江上虞人，本科，中学特级教师，浙江省高中物理教研员，研究方向：中学物理教学目标、方法和策略.

1任务分解

任务1：猜测动能可能与什么因素有关.

任务2：推导动能的表达式.

任务3：动能定理的拓展.

任务4：动能定理的应用.

2教学活动

任务1：猜测动能可能与什么因素有关.

问题情景：步枪子弹射穿钢板视频（图1为截图），大铁锤掀翻汽车视频（图2为截图）.

教学建议：

（1） 思维引导建议：通过观察步枪子弹射穿几块钢板和巨大铁球砸碎几辆汽车的录像，发现运动物体具有能量，根据学生在初中已有基础可直接提出这种能量是因物体运动而具有的能量——动能.而高速运动的子弹和大铁球能使学生联想到动能与物体速度、质量有关.

（2） 教学活动建议：对于问题1、2、3，均可让学生直接回答，其他同学补充.

任务2：推导动能定理的表达式.

问题情景：如图3所示，物块在恒力作用下在光滑水平面上沿直线运动，速度从v1变为v2.

5.动能定理的表达式是怎样的？所表达的意义是什么？知道W = Ek2 - Ek1，即力在一个过程中对物体做的功，等于物体在这个过程中动能的变化（物理观念）

6.在同一直线上行驶的汽车和地面上看到的F、l和v，哪些量相同，哪些量不同？不同的参考系动能定理表达式是否可能不同？因速度、位移与参考系有关，动能定理表达式与所选择的参考系也有关，通常默认地面为参考系（物理观念）

教学建议：

（1） 思维引导建议：要得到动能的定理表达式，除了实验方法以外，可以从做功的角度进行理论推导.如图3所示的情景，物块在恒力作用下在光滑水平面沿直线运动，速度从v1变为v2，要求学生进行理论推导.

（2） 教学活动建议：对问题1，可先让学生独立思考，然后小组讨论并回答；对问题2，可让学生独立回答，其他同学补充；对问题3，要求学生独立推导，教师选择典型进行展示与评价；对问题4、5，可让学生独立回答，其他同学补充；对问题6，可先让学生独立思考，然后小组讨论并回答，教师进行补充说明.

任务3：动能定理的拓展.

问题情景：如图4所示，物体受到斜向上拉力作用下在粗糙水平面上运动，速度从v1变为v2.

教学建议：

（1） 思维引导建议：先让学生对如图4所示情景的动能定理形式进行猜想，再让学生证明，对于问题4、5的情形，考虑到教学时间限制，不要求学生在课堂中进行严格推导，但可以要求学生对公式为何仍能成立进行解释和说明.

（2） 教学活动建议：对问题1，可让学生直接回答，其他同学补充；对问题2，要求学生独立进行推导，教师选择典型情况进行展示，师生一起进行评价；对问题3，可让学生直接回答，其他同学补充；对问题4和问题5，可让学生先独立思考，然后小组讨论再回答，教师根据需要适当说明.

任务4：动能定理的应用.

问题情景：如图5所示，一滑块（可视为质点）经水平轨道AB进入竖直平面内的四分之一圆弧形轨道BC.已知滑块的质量m=050kg.滑块经过A点时的速度vA=50m/s，AB长x=45m，滑块与水平轨道间的动摩擦因数μ=010，圆弧形轨道的半径R=050m，g取10m/s2.

教学建议：

（1） 思维引导建议：先让学生对两种情景分别画好运动草图，对运动员做好受力分析，标注相应物理量.

（2） 教学活动建议：对问题1，可让三名学生直接上台板演，其他同学点评，教师对使用动能定理的解题规范加以说明；对问题2，要求学生思考后能回答出，阻力为变力，运动为曲线，这时候让学生自己完成解题过程，教师选择典型情况进行展示，师生一起进行评价；对问题3，可让学生直接回答，其他同學补充；对问题4，可让学生先独立思考，然后小组讨论再回答，教师根据需要适当说明.