高中物理必修2《恒力做功与物体动能变化的关系》教学设计
一、教学内容分析：
《普通高中课程标准物理教科书教学设计--恒力做功与物体动能变化的关系物理2（必修）》（司南版）第二章 第一节动能的改变 ２．恒力做功与动能改变的关系。
动能定理是力学中最重要的规律之一，它的应用贯穿于以后的许多章节，通过实验探究恒力做功与物体动能变化的关系，是对动能定理的初步研究，是学习整章内容的重要的前期准备，这部分知识的学习让学生从一个新的角度思考问题，即开始培养学生从功和能相互联系的角度定量分析解决力学问题。所以本节要求学生通过做功转化成其它能量的数学描述。为培养学生综合分析问题打下基础。
二、学生学习情况分析：
初中时学生已学过了动能的初步知识，这为本节教学奠定了一定的基础。在此基础上，进一步了解物体的动能与物体的质量和速度的定量关系，为实验探究外力做功与物体动能变化的定量关系做好铺垫。另外，通过“必修1”的学习，学生已经掌握了实验探究的一些科学研究方法，经历了匀变速直线运动的实验研究过程等相关知识
三、设计思想：
“课堂探究教学”并不在于让学生在课堂解决多少实际问题，而是通过研究训练，帮助学生逐步学会发现问题、熟悉研究过程、模仿研究方法，提高合作能力和实践习惯。
本课时采用“问题—讨论—分组实验—交流归纳”的教学过程。从生活中实例发现问题，激发学生思考讨论，进而确定实验方案并进行分组实验，得出结论。在教学中要的是体现学生自主学习的教育观念，引导学生进行实验探究，使学生在知识获取的同时建立一种成就感，调动学生的学习兴趣。全课教学流程如下：
四、教学目标 ：
1．知识与能力：掌握动能的概念，实验探究外力（恒力）做功与动能的变化数值关系。初步认识动能定理。
2．过程与方法：通过实验探究，让学生经历科学探究的过程和探究的主要方法。锻炼学生的动手操作能力，培养学生对实验原理和方法的迁移能力和利用已知知识解决实际问题的能力。
3．情感态度与价值观：在探究过程中大胆发表自己对问题的看法，并与他人相互交流讨论。培养学生实事求是、严谨认真的科学态度。激发学生学习物理的兴趣。
五、教学重点、难点：
重点：建立动能的概念，实验探究外力做功与物体动能变化的定量关系，为理论推导动能定理奠定实验基础。
难点：实验探究外力（重力）做功与物体动能变化的定量关系。
六、教学方法 ：
采用实验探究教学法，让学生在实验探究的过程中，对动能定理有个初步的认识。
七、主要教学过程：
1、建立场景，导入学习。
生活实例演示：让一小球做自由落体运动。
问（1）：小球的速度如何变化？动能如何变化？
生活实例：列车离站加速行驶时，速度越来越大，即动能越来越大：汽车刹车后，速度越来越小，即动能越来越小。
问（2）：什么原因导致物体的动能发生变化？（重力做功）
[这个简单的小实验调动学生，复习巩固动能定义，同时从情境中引入问题，比较符合高一学生认识过程，激发进一步探究的兴趣，]
2、 提出问题
为了研究方便，以自由落体运动中的重力做功为例，研究重力所做的功与物体动能改变量之间的定量关系。你能否根据已有的知识对这种关系作出猜想，并设计一个实验来验证你的猜想？
3、讨论设计实验方案
[这一环节是这节课的关键，学生能做好这一环节，后面的探究就顺理成章了，所以教师在让学生积极思考，讨论的同时，应该适时的给他们一定的指导和点拨。最后讨论出的方案可能有好几个，现列举两个最容易讨论出，并行之有效的方案]
方案A：研究做自由落体运动的物体重力做功和物体动能变化的关系
这个方案比较简单，学生在前面生活实例演示和根据“必修1”的学习，已经经历并掌握了自由落体运动———一种匀变速直线运动的实验研究过程很容易想到，实验装置图如下：（教师事先备用，直接展示。）
方案B：课本上介绍的方案
这个方案，学生在实际操作时可能存在一定的困难，教师引导学生思考：怎样确保小车在运动过程中受恒定的外力作用（实验条件）？怎样平衡小车在斜面上所受的摩擦力，使小车只受拉力的恒力作用（判断平衡依据）？教师要引导学生排出难点。（这里我们就让学生明白：教材上给出的方案不一定就是最简单的）
[使学生易于对实验方案的优劣进行理解，从而进一步鼓励学生开拓思路，不要拘泥于一种方案。学生的探究过程可能会有一些困难，此时教师可适当作一些指导，留给学生更多的思考空间，体现出学生是学习的让人。]
结合讨论后的方案，确定可能用到的实验器材：
小车、电火花计时器、刻度尺、纸带、细绳、木板、砝码、定滑轮、铁架台、夹子等。
4、学生分组实验，记录并分析数据
根据之前的讨论，学生自主选择实验方案，确定实验步骤，（建议每个方案都要有人）进行分组实验，教师巡视给与适时的指导和点拨。
[学生通过自己实验发现问题，解决问题，进一步体现把课堂交给学生的教学思想，让学生明确在课题已经确定的情况下应如何逐步通过实验对课题研究。]
不论选择哪一方案，实验数据处理都是对纸带分析，在纸带上取两个合适的点（如上图中纸带上的 B点和D点），用刻度尺测出这两点间的距离SBD，用求平均速度的方法求出打点计时器打B、E两点时，重锤的速度VB和VD，（提示学生匀变速直线运动物体在一段时间内的平均速度等于这段时间中点时刻的速度教学设计--恒力做功与物体动能变化的关系）。
物理量
次数
力F/N
位移S/m
功W=FS（J）
B点速度VB（m/s）
D点速度VD（m/s）
动能的变化ΔEK（J）
第1次
第2次
由实验数据得出结论：
在误差允许的范围内，恒力所做的功等于物体动能变化的大小。
[这时，教师呈现各代表小组的表格，要求学生分析总结，结论由学生自己总结得出，这样有助于加深印象，教师只是在学生总结的基础上，规范其文字的表述。]
5、评估与交流
小组间相互交流，了解其他组的实验情况，在实验结果上和其它组是否一致？试分析影响实验结果的可能因素，对实验过程中好的方面和不妥有待改进的地方，进行评估。先让每个小组推荐一两个代表对自己小组进行评估、总结，教师可以在学生发言前设置下面几个问题：
（1）、在实验结论数据中，功W和动能的改变ΔEK是否一致？
（2）、在实验过程中，你们认为影响实验结果的可能因素是什么？又如何减少实验过程误差的？
（3）、实验装置可有改进的地方？
[培养学生虚心向他人学习，正确听取、采纳他人意见的好习惯，达到相互学习，共同促进的作用。]
教师归纳：大量更为精确实验表明，能量转化可以用做功来量度。如合外力做总功等于动能的变化。
八、课后作业
1、用数学表达式描述恒力做功和动能改变的关系（动能定理）。
2、理论推导：请根据牛顿运动定律和运动学知识从理论上推导动能定理。
九、 教学反思
“物理课堂实验探究课” ，目的是让学生经历动能定理的实验研究过程，体会实验在发现自然规律中的作用，这就是体现了“过程与方法”的培养目标。在本节课中，通过学生动手实验探究恒力（重力）做功数量，进一步分析物体动能的改变数值，从而建立功和能量变化之间的定量关系，让学生主动参与、全面感受到实验探究的全过程，培养了学生观察、分析、归纳等各项综合本质。学生在解决实际问题中的学习是比教师单纯教授知识更有效，思维训练也更加深刻，学生得到的不仅有知识，还包括解决问题的方法和策略，独立思考的认知技能和实际操作能力等。
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