屠旭濱　梁旭

摘要：以核心素養(yǎng)為目標(biāo)，通過任務(wù)分解、情境創(chuàng)設(shè)和問題設(shè)計，將“運(yùn)動的合成與分解”的素養(yǎng)目標(biāo)落實在具體的學(xué)習(xí)活動中，并就思維引導(dǎo)、實驗、教學(xué)活動方式提出了建議.

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；教學(xué)設(shè)計；運(yùn)動的合成與分解

作者簡介：屠旭濱（1976-），男，浙江金華蘭溪人，本科，中學(xué)高級教師，研究方向：高中物理學(xué)科教學(xué)；

梁旭（1962-），男，浙江上虞人，本科，中學(xué)特級教師，浙江省高中物理教研員，研究方向：中學(xué)物理教學(xué)目標(biāo)、方法和策略.

1設(shè)計思路

任務(wù)1：探究合運(yùn)動與分運(yùn)動的關(guān)系.

任務(wù)2：利用平面直角坐標(biāo)系定量研究蠟塊運(yùn)動的速度、位移和軌跡.

任務(wù)3：探究合運(yùn)動的性質(zhì)和軌跡.

任務(wù)4：應(yīng)用運(yùn)動的合成與分解研究曲線運(yùn)動.

3教學(xué)活動

任務(wù)1：探究合運(yùn)動與分運(yùn)動的關(guān)系.

問題情景：蠟塊的運(yùn)動（圖1），蠟塊運(yùn)動的視頻截圖（圖2），問題如表1所示.

教學(xué)建議：

（1）思維引導(dǎo)建議：為了更自然地引入合運(yùn)動和分運(yùn)動，可以先介紹同一直線上的運(yùn)動合成和分解，例如，人在電動扶梯上走動（同向或反向）時，地面觀察者看到此人的位移和速度有什么變化，再提出如果不是同一直線上的兩個運(yùn)動，如運(yùn)動的船上正在升旗，地面觀察者看到旗的位移和速度又是怎樣的，從而引入蠟塊實驗.

位移的合成與分解同力的合成與分解一樣，都遵循矢量的平行四邊形定則，這可以通過實驗清晰地得到，結(jié)合運(yùn)動的等時性，可以讓學(xué)生證明速度也存在同樣的關(guān)系.但加速度不能通過實驗得到，教師不宜在本課中把有關(guān)結(jié)果強(qiáng)加給學(xué)生.

（2）實驗操作建議：考慮到學(xué)生觀察實驗時注意力只能集中在某一處，而分析合運(yùn)動與分運(yùn)動的關(guān)系時需要不斷變換觀察的對象，所以做蠟塊實驗要分三步（管子不動， 蠟塊在管中運(yùn)動；蠟塊隨管子運(yùn)動；蠟塊同時參與兩個運(yùn)動），要向?qū)W生指出每次實驗觀察對象都是蠟塊，要觀察蠟塊的運(yùn)動方向和運(yùn)動軌跡，要思考蠟塊的運(yùn)動性質(zhì).

（3）教學(xué)活動建議： 對問題1、2、3、4，可讓學(xué)生獨(dú)立思考后回答；對問題5，對基礎(chǔ)較好的學(xué)生，可讓學(xué)生獨(dú)立思考后回答，教師適當(dāng)點(diǎn)拔；對基礎(chǔ)一般的學(xué)生，可讓學(xué)生進(jìn)行小組討論后回答，教師進(jìn)行引導(dǎo).對問題6、7，應(yīng)注重對規(guī)范的要求，讓學(xué)生獨(dú)立回答，引導(dǎo)學(xué)生畫出速度的合成與分解示意圖后求解與分析.

任務(wù)2：利用平面直角坐標(biāo)系定量研究蠟塊運(yùn)動的速度、位移和軌跡.

問題情景：如圖3、圖4、圖5所示，問題如表2所示.

教學(xué)建議：

（1）思維引導(dǎo)建議：根據(jù)學(xué)生在前面任務(wù)1中得到的位移、速度合成的規(guī)則，先進(jìn)行合速度、合位移的研究是符合學(xué)生的思維發(fā)展規(guī)律的.為了描述物體運(yùn)動的位置和獲得軌跡方程，才需要引入坐標(biāo)系，寫出任意時刻位置坐標(biāo)的方程，進(jìn)而得到軌跡方程，在具有合速度、合位移和軌跡方程的基礎(chǔ)上，再讓學(xué)生考慮兩個互相垂直的勻速直線運(yùn)動的合運(yùn)動是什么運(yùn)動.

（2）教學(xué)活動建議： 對問題1、2，可讓學(xué)生獨(dú)立思考、求解并回答的方式；對問題3、4，可讓學(xué)生進(jìn)行小組討論后回答；問題5、6，對基礎(chǔ)較好的學(xué)生，可先讓學(xué)生自己獨(dú)立進(jìn)行分析推理，教師進(jìn)行點(diǎn)評和完善，對基礎(chǔ)一般的學(xué)生，可由教師講解；對問題7，可讓學(xué)生獨(dú)立思考后回答，其他同學(xué)進(jìn)行補(bǔ)充完善.

任務(wù)3：探究合運(yùn)動的性質(zhì)和軌跡.

問題情景： 運(yùn)動合成演示儀中筆尖的運(yùn)動（如圖6、圖7、圖8），問題見表3所示.

教學(xué)建議：

（1）思維引導(dǎo)建議：這里的研究分成三步進(jìn)行，保持一個方向的運(yùn)動為勻速運(yùn)動，另一個方向的運(yùn)動分

別為勻速運(yùn)動、分兩段的勻速運(yùn)動和速度逐漸變化的運(yùn)動，第一種情況雖然與蠟塊運(yùn)動相似，考慮到實驗裝置的變化和復(fù)雜性，可以為第二種情況打好基礎(chǔ)，第二種情況是承前啟后的，第三種情況可以在第二種情況的基礎(chǔ)上，采用分割成多段的方法進(jìn)行定性分析，在定性分析的基礎(chǔ)上，采用數(shù)學(xué)方法寫出軌跡方程，驗證定性分析.

（2）實驗操作建議：通過運(yùn)動合成演示儀可以畫出筆尖運(yùn)動的三種軌跡（直線、折線和曲線），考慮到運(yùn)動合成演示儀的原實驗裝置中只有豎直方向電機(jī)可以調(diào)速且水平豎直兩個電機(jī)共用一個電源，速度可以連續(xù)變化的時間很短，導(dǎo)致畫出的曲線效果不理想，因此要把實驗裝置稍加改進(jìn)，水平電機(jī)和豎直電機(jī)分別接兩個獨(dú)立的學(xué)生電源，一邊轉(zhuǎn)動豎直方向速度調(diào)節(jié)旋鈕，同時不斷改變兩個電機(jī)所接電源的電壓，這樣就可以畫出連續(xù)的曲線運(yùn)動軌跡.

（3）教學(xué)活動建議： 對問題1，可讓學(xué)生獨(dú)立回答；對問題2，要求學(xué)生在獨(dú)立思考的基礎(chǔ)上回答，其它同學(xué)和老師進(jìn)一步完善；對問題3，要求學(xué)生在獨(dú)立思考的基礎(chǔ)上小組討論，在小組討論的基礎(chǔ)上回答，教師再引導(dǎo)分析；對問題4，學(xué)生在獨(dú)立思考的基礎(chǔ)上回答，學(xué)生相互補(bǔ)充，教師總結(jié).

任務(wù)4：應(yīng)用運(yùn)動的合成與分解研究曲線運(yùn)動.

問題情景：如圖9、圖10、圖11所示，問題如表4所示.

教學(xué)建議：

（1）思維引導(dǎo)建議：先用合成的方法研究，讓學(xué)生感受兩個方向的已知運(yùn)動可以合成為曲線運(yùn)動，為后面的運(yùn)動分解打好基礎(chǔ).對問題3，從照片上能看出這種曲線運(yùn)動有什么特點(diǎn)？有同學(xué)可能會說，運(yùn)動具有對稱性.教師可以進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生，你是否能確定兩次閃光中間時刻小球的位置？依據(jù)是什么？你有什么辦法確定小球的運(yùn)動規(guī)律？引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用分解的方法探究兩個相互垂直方向上的運(yùn)動規(guī)律.

（2）教學(xué)活動建議： 對問題1，可讓學(xué)生在獨(dú)立運(yùn)算的基礎(chǔ)上展示自己的結(jié)果；對問題2，要求學(xué)生畫出軌跡圖并展示，同學(xué)相互評價與優(yōu)化；對問題3，可讓學(xué)生回答，其他同學(xué)補(bǔ)充，教師引導(dǎo)；對問題4，要求學(xué)生先獨(dú)立探究，再進(jìn)行小組討論，在交流的基礎(chǔ)上學(xué)生和教師共同總結(jié).