固化解题程序构建高效课堂

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  复习课的目的不仅要帮助学生巩固所学的内容,而且还要加深对知识的理解和拓展、提高综合能力,使学生对知识的系统化能力、分析解決实际问题能力以及创新能力得到提高,促进学生全面的、可持续性发展.复习课教学效率的高低,直接影响学生的学习效果和物理能力的形成与发展.因此,在复习课中,教师应充分调动学生的积极性,让学生主动参与课堂,建立一类问题的物理模型,使问题解决具有规律性与程序化,提高课堂效率.本文以一轮复习《动能定理》教学为例,阐述如何在复习课中调动学生的积极性,确立学生的主体地位,且使问题解决程序化.
  1 创设情景,引入课题
  截取冬奥会上中国队与美国队的冰壶比赛视频引入课题,一方面激发学生的兴趣,另一方面让学生熟悉冰壶运动为背景,构建物理问题.
  2 巧设问题,梳理知识
  如果教师一味的讲授知识框架,就无法调动学生的积极性,课堂就会失去活力,内化效率就低.而如果教师创设一系列的问题,以问题为载体引导学生自己构建知识网络,可以让学生主动参与课堂、活跃思维以及调动学习的积极性.
  例1 如图1所示,运动员将静止于O点的冰壶(视为质点)沿直线OB用水平恒力推到A点放手,此后冰壶沿直线运动,最后停在B点.已知冰面的动摩擦因数为μ,冰壶质量为m,OA=x,AB=L,重力加速度为g.求冰壶在A点的速率vA?
  问题1 冰壶在A点获得动能的原因?
  推力和摩擦力做功(学生往往会认为只有推力做功)
  问题2 如何求A点速度?
  方法一 力的观点(恒力,匀变速运动)
  μmg=ma,v2A=2aL,
  解得vA=2μgL.
  方法二 能的观点(动能定理)
  回顾知识点:
  ①内容: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=12mv22-12mv21.
  ③如何求合外力做功?
  a.求各个力做功的代数和,即W=W1 W2 …
  b.先求合外力,再求其做功,即W=F合lcosα.
  ④使用动能定理需要做哪些分析?
  a.受力分析:确定各个力做功
  b.运动分析:始末状态分析,确定动能的变化
  ⑤利用动能定理可以解决什么问题?
  力、位移、做功、速度、动能
  问题3 使用动能定理求解A点速度,不能选择OA、AB或OB的哪个过程?哪个过程最有效?
  OB过程:该过程的初、末状态都不包括A点,不能求出A点速度.
  OA过程:该过程的末状态是A,但推力未知,不能求出A点速度.
  AB过程:该过程的初状态是A,且只受摩擦力,可以求出A点速度.
  问题4 应用动能定理解题的规范程序?
  解
  解得vA=2μgL.
  使用动能定理解题解的程序:(在以上复习基础上,教师与学生一起总结)
  ①确定对象及过程;
  ②受力分析(明确各个力是否做功,做正功还是做负功,进而明确合外力的功);
  ③运动分析(分析始、末态的动能)
  ④根据动能定理列方程(求解方程、分析结果).
  设计意图 ①教师以问题的形式构建知识网络,帮助学生有序地贮存知识以及知识间的联系,以便学生在解决实际问题能较快提取所需知识.同时在教学过程中,学生边思考问题边建构知识网络,积极主动参与课堂,提高复习效率.②总结问题解决的一般程序.所谓问题解决程序化是指解决问题时,按照一定的科学思考顺序和解题的一般步骤.在完成例1后,教师与学生一起总结解题的程序,其目的是为学生提供解决一类问题的思考方向和解决程序.
  3 变式训练,理解规律
  一题多变能培养学生的比较鉴别能力和对物理过程的分析、综合与推理能力,有利于开阔思路、拓展知识面、促进知识与方法的迁移,实现思维的迁移.在复习课中,教师采用一题多变的形式会提高学生解题能力和学习物理的积极性.故教师改变例1的设问、条件及物理情景,由易到难、循序渐进,顿悟动能定理适用于单过程或全过程、恒力做功或变力做功,并归纳出解决问题的方法和技巧.
  变式1 (在例1的背景下)求冰壶从O点运动到B点的过程中受到运动员施加的水平推力F?
  ①学生板书
  Fx=12mv2A-0,
  解得F=μmgLx.
  ②分析错误
  漏了在OA过程的摩擦力作用,再次强调受力分析的必要性.
  ③思考
  求解推力F还可以选择其他过程吗?只要这个过程包含推力F就可以,即选择OB过程也能求出推力F,且更加简便,其表达式为
  Fx-μmg(L x)=0-0.
  问题5 为什么求解OA过程的推力F可选OB过程,而求解A点速度却不能选OB过程?(推力F做功包含在OB过程中,而A点速度不在OB的始末状态)
  变式2 (在例1的背景下)为了让冰壶恰能滑到C点,且BC=0.25L,可利用刷子使冰面的动摩擦因数变为0.5μ,求刷子需要刷过的距离?
  解 对OC过程使用动能定理
  Fx-μmg(1.25L x-s)-12μmgs=0,
  解得s=12L.
  使用动能定理的几个规律:(在完成变式1和2之后,教师帮助学生理解)
  所求力只需包含在过程中,但所求速度必须在始末状态.
  适用于任何过程(包括曲线和变力做功),
  设计意图 教师利用变式1和2让学生体验如何利用程序化解题,培养学生灵活应变能力.同时教师展示学生板书,以学生问题展开教学,有针对性解决学生的问题.另外,教师以提问的形式,更深层次的思考动能定理如何求力和速度.所有教学行为,其目的是让学生在课堂上有所思、有所悟且有所得.   4 拓展应用,提升能力
  复习课需要提高学生的分析综合能力,故教师在教学过程中要打破章节限制,拓展动能定理在其他章节(如静电场)中的应用,同时帮助学生理解动能定理在任何运动中都可以使用,体会利用动能定理解题的优势.
  例2 一个质量为m、带有电荷-q的小物体,可在水平轨道Ox上运动,O端有一与轨道垂直的固定墙,轨道处于匀强电场中,其场强大小为E,方向沿Ox轴正方向,如图3所示.小物体以初速度v0从x0点沿Ox轨道运动,运动时受到大小不变的摩擦力f作用,且f>qE;设滑动摩擦力与最大静摩擦力相等,求它在停止运动前所通过的总路程s?
  问题6 当小物体的速度为零前,分析小物体的受力和运动情况.(摩擦力f和电场力Eq,匀减速运动)
  问题7 该运动情况与例1中哪个过程相似?(AB过程)
  问题8 当它速度为零时,物体将静止还是向左运动?(静止)
  变式1 若f  问题9 小物体停止运动前经历了什么运动过程?(不断与墙相碰)
  问题10 小物体最终会停止哪个位置?(墙边)
  变式2 O处的墙撤去,连接一个的 1/4 圆弧轨道,其半径为R,且摩擦因数与水平轨道上的相同.当小物体第一次滑到轨道最高点A时速度为零,求小物体开始运动到最高点A的过程中摩擦力做功?
  问题11 圆弧轨道的摩擦因数与水平轨道上的相同,摩擦力做功Wf=fs吗?其中s为小物体开始运动到最高点A经过的路程.(小物体对圆弧轨道的压力随高度的变化而变化,故Wf≠fs)
  问题12 动能定理可以使用在曲线运动吗? (可以,利用动能定理不受条件的限制)
  通过以上分析,总结出做功的几个特点:
  一切恒力做功与路径无关,摩擦力力做功与路程有关,一对摩擦力做功与相对位移有关.
  设计意图 学生独立完成例2及变式1、2,演练利用动能定理解题,掌握该类问题解题的程序化.教师在分析题目过程中,设计相关问题,意在弄清动能定理中做功与动能变化.另外,教师所选例题增加了运动过程分析和求做功的难度,训练学生处理复杂问题能力.
  5 体验高考,把握考点
  通过较完整的复习动能定理,教师安排学生演练高考题,检测学生是否掌握知识和规律.另外高考题目有针对性、难易得当,学生能较准确地把握高考考點.
  (2012年浙江卷)为了研究鱼所受水的阻力与其形状的关系,小明同学用石蜡做成两条质量均为m、形状不同的“A鱼”和“B鱼”,如图5所示.在高出水面H处分别静止释放“A鱼”和“B鱼”,“A鱼”竖直下滑hA后速度减为零,“B鱼”竖直下滑hB后速度减为零.“鱼”在水中运动时,除受重力外还受浮力和水的阻力,已知“鱼”在水中所受浮力是其重力的10/9倍,重力加速度为g,“鱼”运动的位移远大于“鱼”的长度.假设“鱼”运动时所受水的阻力恒定,空气阻力不计.求:
  (1)“A鱼”入水瞬间的速度vA1;
  (2)“A鱼”在水中运动时所受阻力fA;
  (3)“A鱼”与“B鱼” 在水中运动时所受阻力之比fA∶fB.
  设计意图 该高考题考查动能定理在单个力单过程和多个力多过程的使用,属于中等难度题目,大部分学生能完成,意在锻炼学生实战演练的能力,同时让学生体验学习上的成功感,增强学习物理的自信心.
  在复习课中,教师应避免一人唱“独角戏”,通过创设情景、巧设问题、变式训练、拓展应用和体验高考等五个环节,充分调动学生的思维和积极性,激发学生学习的兴趣,固化解决问题的程序,提高复习课的效率.
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