張建國

摘 要：本教學(xué)設(shè)計利用數(shù)字化實驗系統(tǒng)的高效率，適度增加教學(xué)內(nèi)容，實現(xiàn)高效課堂；利用數(shù)字化實驗系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理自動化、實驗結(jié)論定量化的優(yōu)勢，實現(xiàn)實驗探究與理論探究的融合，使學(xué)生既能經(jīng)歷科學(xué)探究的全過程，又有足夠的時間進(jìn)行理論探究和理論知識的系統(tǒng)歸納學(xué)習(xí)；采用小組合作形式，通過多媒體教學(xué)網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)共享實驗結(jié)果，享受分享和成功帶來的喜悅，提高學(xué)生的合作共享意識。

關(guān)鍵詞：動能；動能定理；探究教學(xué)；教學(xué)設(shè)計；傳感器；DIS

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2018）3-0028-5

【教學(xué)內(nèi)容分析】

人教版高中物理必修2第七章《機械能守恒定律》相對于傳統(tǒng)教材，最顯著的變化就是多出了《追尋守恒量——能量》《實驗：探究功與速度變化的關(guān)系》兩節(jié)內(nèi)容。按傳統(tǒng)的處理手法，很多教師會刪掉“追尋守恒量”，把“探究功與速度變化的關(guān)系”錯誤解讀為“探究動能定理”。

人教版《機械能守恒定律》的核心是認(rèn)識各種形式的能量，它是一個“守恒量”。所以，教材先有《追尋守恒量——能量》一節(jié)。

“能量”是一個非常抽象的概念，而我們早早地就認(rèn)識了形象的“功”。做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程，功是能量變化的“量度”——功能關(guān)系。

所以，本章教材的第2、3節(jié)安排了功、功率，第4節(jié)定量探究重力勢能的表達(dá)式，第5節(jié)定性探究彈性勢能的表達(dá)式，第6節(jié)探究動能與速度的定量關(guān)系，第7節(jié)定量推導(dǎo)出能量的表達(dá)式。這幾節(jié)內(nèi)容一氣呵成，使學(xué)生既系統(tǒng)認(rèn)識了幾種能量形式，又系統(tǒng)領(lǐng)悟了科學(xué)探究的過程與方法。

【教學(xué)對象分析】

1.學(xué)生通過本章第4、5節(jié)的學(xué)習(xí)，初步掌握了“用形象的‘功量度抽象的‘能量”這種思維方法，已有相關(guān)知識儲備。

2.學(xué)生具備一定的實驗探究能力、邏輯思維能力和歸納演繹能力。

【教學(xué)目標(biāo)】

1.知識與技能

（1）明確動能的決定因素及表達(dá)式，理解動能概念；

（2）理解動能定理；

（3）會用動能、動能定理解釋生活和生產(chǎn)中的現(xiàn)象。

2.過程與方法

（1）通過親歷實驗“探究動能與速度、質(zhì)量的關(guān)系”的全過程，進(jìn)一步熟知科學(xué)探究的各環(huán)節(jié)；

（2）通過理論探究，明確動能的表達(dá)式及動能定理，使學(xué)生認(rèn)識到科學(xué)探究不一定都要做實驗；

（3）初步掌握傳感器、DIS（數(shù)字化信息系統(tǒng)）的操作和使用方法。

3.情感、態(tài)度與價值觀

（1）通過使用傳感器和DIS，增強數(shù)字化、信息化科學(xué)意識；

（2）采用小組合作形式，通過多媒體教學(xué)網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)共享實驗結(jié)果，提高學(xué)生的合作共享意識。

【教學(xué)重點】

1.動能的概念和表達(dá)式。

2.動能定理的理解與簡單應(yīng)用。

【教學(xué)難點】

1.DIS的使用。

2.探究動能與速度、質(zhì)量的關(guān)系及對相關(guān)實驗原理的理解。

3.實驗器材的操作、實驗數(shù)據(jù)的采集和處理。

【教學(xué)策略設(shè)計】

1.采用傳感器和DIS定量獲取動能與速度、質(zhì)量的關(guān)系，找尋出動能的表達(dá)式，導(dǎo)出動能定理。

2.重探究，巧串聯(lián)。將“動能與速度、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗探究與動能表達(dá)式、動能定理的理論探究巧妙串聯(lián)起來。

3.采用小組合作形式，通過多媒體教學(xué)網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)共享實驗結(jié)果。

【教學(xué)設(shè)備】

25組友高“探究動能量度公式實驗儀”，友高數(shù)字化實驗系統(tǒng)，多媒體教學(xué)網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)，多媒體課件展示。

【教學(xué)過程】

情景引入

視頻：《特種部隊2》“上帝之杖”天基動能武器系統(tǒng)摧毀倫敦的震撼畫面。

“上帝之杖”天基動能武器系統(tǒng)：該系統(tǒng)由位于太空軌道的兩顆衛(wèi)星平臺組成，一顆負(fù)責(zé)通信和鎖定目標(biāo)，另一顆則搭載有大量被稱為“上帝之杖”、用于打擊地面目標(biāo)的長桿型金屬棒“動能彈”。該金屬棒由鎢、鈦或鈾金屬制成，直徑30 cm，長6.1 m，重量可達(dá)幾噸。

教師：動能是物體由于運動而具有的能量。動能武器為什么威力巨大呢？分析天基動能武器系統(tǒng)的部署方案，請同學(xué)們猜測物體動能的大小是由哪些因素決定的呢？

學(xué)生：“上帝之杖”重達(dá)幾噸，部署在太空，由太空進(jìn)入大氣層時速度巨大，所以威力巨大。由此推測，質(zhì)量越大，物體動能就越大；速度越大，物體動能就越大。所以，物體的動能大小是由物體的質(zhì)量和速度決定的。

【設(shè)計說明】 震撼情景引入，激發(fā)學(xué)生研究動能表達(dá)式的興趣。

新課教學(xué)

一、探究物體動能與速度的關(guān)系

（一）提出問題

教師：

（1）今天我們首先實驗探究物體動能與速度、質(zhì)量的關(guān)系；

（2）劃分6個研究小組，每組4套實驗器材和友高數(shù)字化實驗系統(tǒng)。

學(xué)生：熟悉小組成員，選出小組長。

【設(shè)計說明】 小組合作

（二）設(shè)計實驗

1.方案設(shè)計

教師：請各實驗小組根據(jù)各自實驗臺上的友高“探究動能量度公式實驗儀”（如圖1所示）和實驗手冊設(shè)計實驗方案。

注意解決三個問題：

（1）如何探究小車動能與速度、質(zhì)量兩個物理量的關(guān)系？

（2）如何測量小車的速度和質(zhì)量？

（3）如何測量小車的動能？

學(xué)生：分組討論。

【設(shè)計說明】

（1）提高學(xué)生的實驗設(shè)計能力；

（2）利用學(xué)生前兩節(jié)“用形象的‘功量度抽象的‘能量”這種相關(guān)知識儲備。