当前位置: 首页 > 教学与研究 > 2020年34期 > 物理学科核心素养的课堂渗透——以“功”的教学为例

教学与研究【2020年第34期】

  • ID:274583
  • 浏览:4379
  • 学科:教育学
  • 更新时间:2021-04-08 10:00:09
  • 期刊: 教学与研究
内容简介
《教学与研究》创刊于1953年,旬刊,是由中华人民共和国教育部主管、中国人民大学主办的综合性学术理论期刊,是国家社科基金首批资助期刊。《教学与研究》(教研版)办刊宗旨是为马克思主义理论教学与研究服务,同时发表相关的教育教学研究成果。为推动马克思主义理论的教学与研究发挥了积极的促进作用,深受广大读者的喜爱和好评。《教学与研究》(学术版)为全国中文核心期刊及中国人文社会科学核心期刊。读者对象是高校、各级党校、各类成人院校的理论课教师,理论研究和理论宣传工作者,以及广大一线中小学、幼儿园各学科教师

物理学科核心素养的课堂渗透——以“功”的教学为例

2021-04-12 10:42:22 教育学 游才臻
资料简介

《教学与研究》创刊于1953年,旬刊,是由中华人民共和国教育部主管、中国人民大学主办的综合性学术理论期刊,是国家社科基金首批资助期刊。《教学与研究》(教研版)办刊宗旨是为马克思主义理论教学与研究服务,同时发表相关的教育教学研究成果。为推动马克思主义理论的教学与研究发挥了积极的促进作用,深受广大读者的喜爱和好评。《教学与研究》(学术版)为全国中文核心期刊及中国人文社会科学核心期刊。读者对象是高校、各级党校、各类成人院校的理论课教师,理论研究和理论宣传工作者,以及广大一线中小学、幼儿园各学科教师

物理学科核心素养的课堂渗透——以“功”的教学为例

游才臻

广东省 珠海市第二中学 519000

教学目标

1.物理观念:了解功的意义和单位,掌握做功的两要素;知道功是标量,理解正负功的意义;掌握功的计算公式:W=FLcosθ,并在各种情景中会计算出恒力所做的功。

2.科学思维及科学探究:在解决问题的过程中,结合初中所学习功的概念和实际情景,通过分解和等效的思想得到功的计算公式。

3.科学态度与责任:通过猜想、从特殊到一般,再从一般到特殊的理论论证等方法培养学生科学论证能力和推理能力。

教学重点、难点

重点:功的定义式、正功负功的物理意义以及总功的计算。

难点:理解功的概念,并能在各种情景中计算出恒力所做的功。

教学方法

讲授法 点拨法 设问法 讨论法

教学用具

多媒体课件

【教学思路】

6073b37e46ac3_html_8f023741fc05e819.gif

为什么要学习功?


6073b37e46ac3_html_24458a3f7444edcd.gif

6073b37e46ac3_html_754536db3039dbd5.gif

复习初中功的概念和两要素


6073b37e46ac3_html_ccc1d1c368ae76f3.gif

6073b37e46ac3_html_af2f9f5018b43d86.gif

求恒力与位移不共线时力所做的功


6073b37e46ac3_html_e4ea5bbdfbfee9d4.png

6073b37e46ac3_html_11626c2178f93739.gif 6073b37e46ac3_html_11626c2178f93739.gif 6073b37e46ac3_html_54bb842f1f0ed749.gif

学生谈论 教师引导

6073b37e46ac3_html_1f984eb02a445477.gif

得到功的计算公式:W=FLcosθ


6073b37e46ac3_html_e3da178aa7976d9.gif 6073b37e46ac3_html_841f90a92c70ee43.gif

强调重点



6073b37e46ac3_html_bdf69dfdcd7da679.gif

改变夹角θ,分析W的变化


6073b37e46ac3_html_19a651162ffd16ac.gif 6073b37e46ac3_html_7c6716c67068f56e.gif 6073b37e46ac3_html_9fac0d407b360d24.gif

学生谈论 教师引导

6073b37e46ac3_html_89b9f87dc6482598.gif

得到正、负功的意义,功是标量



6073b37e46ac3_html_e3da178aa7976d9.gif

6073b37e46ac3_html_e4ea5bbdfbfee9d4.png 6073b37e46ac3_html_9ffe9c3af0aa4b03.gif

对三个的情景分析,运用公式计算


6073b37e46ac3_html_19a651162ffd16ac.gif 6073b37e46ac3_html_b06fd82ace27d983.gif 6073b37e46ac3_html_c6ec253a30541158.gif 6073b37e46ac3_html_56118d17f3e91ab2.gif

突破难点


学生谈论 教师讲解

6073b37e46ac3_html_b31618945dfbc323.gif

加强对功概念的渗透,正确的运用公式




【教学过程】

核心素养在课堂教学中的渗透——“功”的教学过程

教学流程

教学内容

(知识层面)

教学环节

(认识层面)

核心素养

(育人层面)

引入新课

功在本章节的地位,并回顾初中对 功的理解。


教师 播放视频观看高空落水对汽车的作用效果,从能量的角度引出功的概念,并强调功在本章节的基础性,是物体能量变化的原因。同时让同学回顾初中所学习功的概念、做功的两要素及计算公式。

学生 1什么是导致水的能量发生变化原因,了解功的在本章节的地位

2. 回顾功的相关知识,概念:如果一个力作用在物体上,物体在这个力的方向上移动了一段距离,这个力对物体做了功。做功的两要素:作用在物体上的力、物体在力的方向上移动的距离。计算公式:W=Fs。

理性认识 教师提问,学生自主思考,得出对功的相关认知。

关键词 复习

1.物理观念:

初中阶段功的基本概念、做功的两要素及计算公式。

2.科学思维和探究:

通过能量变化引出功,使两个所学的物理量产生了联系,给学生一个自主探究功能关系的思路。

教授新课

高中阶段对功更深层次的理解:功的计算公式,正负功,功是标量。

6073b37e46ac3_html_f196e0ac6eb66b91.png 教师 情景1:如图平面上的物体在水平恒力F的作用下前进L位移,拉力做了多少功?

情景2:把F的方向改成与水平成θ斜向上,同样在水平向前行一段位移L,拉力做了多少功?

6073b37e46ac3_html_4ed3f6173a75b84d.png


启发学生:运用矢量分解,把一般情境问题转化为两个简单的特殊问题,同时渗透等效思想。

学生 小组讨论、分析论证:

1.正交分解F,水平F1=Fcosθ,竖直F2=Fsinθ。F1的方向与位移方向相同可得W1=F1L, F2与位移方向垂直(不做功)所以W=W1=FLcosθ

2. 正交分解位移L,沿力方向的位移L1=Lcosθ,垂直于力方向位移L2=Lsinθ(不做功)所以W=W1=FL1=FLcosθ。

教师 若θ发生变化,会出现什么情况?(引导学生应用数学知识分析) W的正负值有什么意义,能用来表示大小吗?(引导学生从物体受力和运动情况来分析)

学生 小组讨论、分析论证:

当θ= /2 时 ,cosθ=0,W=0表明这个力没有做功,物体的动能不变。

当0 θ< /2 时,cosθ> 0,W>0(正功)表明这个力对物体而言是动力,对物体而言是输入了能量,物体的动能发生了增加。

当/2 <θ  时,cosθ< 0,W <0(负功)表明这个力对物体而言是阻力,对物体而言是输出了能量,物体的动能发生了减小。

正、负值不代表方向,所以功是标量,但正负号并不代表大小,它表示该作用力是促进运动使速度增加还是阻碍运动使速度较小。

理性认识 教师启发学生从已学过的知识入手,通过猜想、从特殊到一般,再从一般到特殊的理论论证等方法,最终自行得到功的计算公式、正负功的意义。

关键词 论证

1.物理观念:

一般情况下,功大小怎么计算,正负值有什么意义。

2.科学思维和探究:

通过“温故而知新”的复习,并经历从特殊到一般,再从一般到特殊的理论论证等方法培养学生科学论证能力和推理能力。

3.科学态度与责任:

通过对初中功的补充,明白了很多公式都是存在局限性的,培养同学更加严谨的科学态度。

学以致用

合理应用公式,计算恒力所做的功

6073b37e46ac3_html_4ed3f6173a75b84d.png 教师 情景1:若物体与地面的摩擦系数为μ,在水平向前行一段位移L,求合外力对物体做了多少功?

(老师引导同学思考总功的计算)

学生 思考与讨论:

易错结论是:WF=FLcosθ

Wf=fLcosπ=-MgμL

WF=WF + Wf= FLcosθ-MgμL

(f的大小f=Nμ,N≠Mg)

解法一:Wf= -(Mg-Fsinθ)μL

WF=WF + Wf= FLcosθ-(Mg-Fsinθ)μL

解法二:F=Fcosθ -(Mg-Fsinθ) μ

WF= FL= FLcosθ-(Mg-Fsinθ)μL

教师 情景2:若把物体放在水平向左运动

的传送带上(摩擦系数为μ)。当物体向前

6073b37e46ac3_html_a3137ca97a1196ed.png 动L 时,物体在传送带上留下的痕迹为

X,求合外力对物体做的功。

(老师引导同学对位移的思考)

学生 思考与讨论:

易错结论是:W=FLcos6073b37e46ac3_html_c4d9ebe77484f488.gif -(Mg-Fsinθ)μX

(X是物体相对传送带的位移不是对地位移)

W=FLcos6073b37e46ac3_html_c4d9ebe77484f488.gif -(Mg-Fsinθ)μL

公式中的L为对地位移与X的大小无关。

教师 情景3:若把F改成通过绳子加动滑轮的形式作用于物体上(动滑轮水平运动)当物体往前运动L时,求拉力所做的功

6073b37e46ac3_html_e04291d7f3fa6c58.png



(老师引导同学对力作用点位移的思考)

学生 思考与讨论:

易错结论是W=FL cosθ (L是物体的位移,力是作用在绳子上而不是物体上)

6073b37e46ac3_html_eee1b2212f52969b.png






通过作图找出绳子节点的位移L1由图像和三角函数关系可得L1= 2Lcos6073b37e46ac3_html_4b4f9ffa8f7693.gif 且F与L1的夹角为6073b37e46ac3_html_4b4f9ffa8f7693.gif 所以F所做的功:

WF=FL1 cos6073b37e46ac3_html_4b4f9ffa8f7693.gif = 2FL6073b37e46ac3_html_52401786b46f9b81.gif

理性认识 通过三道易错的习题,加深同学对功的理解,掌握总功计算方法。而在运用公式时要理解L的实际意义,位移的概念是对相对地而言的,而且力的位移是力作用点的位移不一定等于物体位移。

关键词 理解与应用

1.物理观念:

力所做功本质是力对力方向上位移的积累。

2.科学思维和探究:

由浅入深,让学生小组讨论对三道易错进行探讨,通过分析错误的原因,加强学生对功概念的认识,并从中培养学生的合作意识和自我反思能力。

3.科学态度与责任:

通过难题,培养学生对简单知识深入挖掘,不断提升自我的科学态度。

总结延伸

恒力做功的特点以及对变力做功的思考

教师 今天我们对功的概念进行了更深入的学习,功本质是力对力方向上位移的积累。对于恒力做功W=FLcosθ的计算,对所选取的F要注意其大小和方向,对L的认识,要知道是力作用点对地的位移,这是难点也是易错点。但在生活中,恒力一般比较少见,变力更为常见,那么变力的功又该如何计算呢?

思考:长度为L,质量为m均匀绳,一段置于水平的光滑桌面上,另一段垂于桌面下,长为a求从绳开始下滑到绳全部离开桌面,重力所做的功。

6073b37e46ac3_html_c9b36496e8deff9.png

学生 课后思考变力做功

关键词 拓展

1.科学思维和探究:

通过延伸,启发学生对已有知识更深入的思考,加强学生自主探究的科学精神。

























教学反思

  1. 分析论证阶段要培养学生课堂独立思考能力

功的概念很简单,只是由老师讲解的话不到10分钟就能讲完,但是在这个过程中学生只是学到了知识却没有培养到分析问题的能力,而这一点在物理学习和做题中是十分关键的。所以在求一般情况下恒力做功的表达式时,需要给足时间让每一个同学都能通过自主思考得出结论,并让同学通过公式里出现的正负值自行归纳总结出正负功的意义以及功的合成。

  1. 由浅入深,通过错题分析加强概念的理解

在第一课时的教授中,对于恒力做功的练习一般都比较简单,其实有一些学生是没有彻底掌握和理解公式的,尤其位移L的意义,从而产生了很多的“难题”。所以再做基础题的同时,应适当加入一些易错题,为以后“难题”的讲解做好铺垫的同时,更能加深同学们对功概念的理解。

3.整个教学过程中要渗透“科学思维和探究”“科学态度与责任”的教育

6073b37e46ac3_html_6df527003aeeeef7.gif 6073b37e46ac3_html_ff4564808625e739.gif 6073b37e46ac3_html_417cdbb88470847a.gif 初中功的定义 高中恒力做功的推导 加深对功概念的理解和计算的加强 对变力做功的思考,由简单到复杂,由浅入深,通过从特殊到一般,再从一般到特殊的理论论证,让学生明白物理公式都是存在一定局限性的,教会了学生探究事物规律的一般方法,并培养了学生实事求是,严谨求证的科学态度。