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高中物理·基于核心素养的 《力的分解》教学设计

2018-11-25 13:15 [备课中心] 来源于:物理ok网|作者:张春斌|点击量:
导读:素材提供:张学东老师。 沪科版教材《力的分解》这一课题安排在第四章第二节中,教材通过斜拉桥、塔吊等例子,定义了力的分解以及分析力的分解的方法。本节课包含了一个重要的物理思想——等效替代,两个概念——合力与分力,一个规则——平行四边形定则,一

基于核心素养的《力的分解》教学设计

深圳实验学校高中部张春斌

一、 教学内容分析

1.教材安排及地位

沪科版教材《力的分解》这一课题安排在第四章第节中,教材通过斜拉桥、塔吊等例子,定义了力的分解以及分析力的分解的方法。节课包含了一个重要的物理思想——等效替代,个概念——合力与分力,一个规则——平行四边形定则,个技能——力的分解。本节课重力弹力、摩擦力三个概念,以及力的合成这一技能;下共点力的平衡问题,作为动力学分析的基本技能之一,在整个力学知识体系中占有基础性地位。

2.课标要求及理解

2017年新课标要求通过实验,了解力的分解,知道矢量和标量力的分解是一个工具,新课标要求应用物理知识解决具体问题应结合具体的实际情景。因此在本节教学中,给学生提供大量实际情景,让学生认识力的分解,培养学生的“物理观念”。让学生在实际情境中解决物理问题,形成把情景与知识相关联的意识,培养学生的“科学思维”。通过等效替代思想的形成培养学生的科学抽象思维能力,通过力的分解培养学生运用物理知识解决具体问题的能力。

二、学生情况分析

1.学习特点

本节课面向对象是高一学生,记忆以有意记忆为主,能注意在理解的基础上记忆。此外初步完成从具体思维为主到抽象思维为主的过渡。因此在教学中需要注意结合已有知识学生进行“有意义的学习”,不仅让学生学会力的分解,更要让学生理解为什么要进行力的分解;此外通过图片、视频、实物让学生融入实际情景,在实际情景中的生活问题升华为物理问题,培养学生的物理建模能力,培养学生的抽象思维。

2.知识准备

学生已学习了共点力、二力平衡以及力的合成,知道平行四边形定则会画力的图示,熟悉平行四边形的几何特点,具备相关的知识基础学生能够比较容易的认识力的分解。而力的分解是一个工具,关键在于应用物理知识解决具体问题。

3.前概念

根据相关文献以及教学实践得知,学生往往存在两个前概念。前概念1:认为分力一定小于合力;前概念2:认为斜面上的物体的重力可以分解为斜面的压力以及一个下滑力。

三、重、难点任务分析

重点:知道力的分解,能够利用力的分解来解释生活中的现象

难点:理解确定分力的方向的方法。

四、教学目标设计

核心素养

具体描述

学科核心素养的水平

物理观念

认识力的分解

能灵活应用力的分解来解释生活中的现象;

2

5

科学思维

在解释引桥的例子中,能够将现实问题抽象成为物理模型,结合推理、论证,多角度解释为什么引桥要建这么长;

5

科学探究

探究为什么索塔要这么高的问题中,能选用合适器材获得实验数据,分析数据找出其中规律,形成合理的结论

4

科学态度与责任

应用中融入新世界七大奇迹之一——港珠澳大桥以及引入郑和下西洋,培养学生民族自豪感,倡导STEAM教育培养学生的科学态度与责任。

3

五、教学媒体设计

  1.设计依据及意图

新课标要求应用物理知识解决具体问题应结合具体的实际情景。故本节课采用大量图片视频增强学生的感性认知,采用多个实验让学生亲身体验,为学生创造实际情况,在实际生活中解决物理问题。

新课标要求重视学生的科学探究能力的培养和信息技术的应用,因此本节课引入dislab传感器,以及同屏技术,让学生更直观地理解力的分解,突出教学重点,突破难点。

2.具体媒体需求

PPT课件、电脑、实物展台、引入趣味实验装置(两个铁架台、两个定滑轮、细绳、矿泉水、钩码)、模拟桥梁木板、铁架台、细绳、学生分组实验装置(两个弹簧测力计、细绳、钩码、直尺三角板)、dislab传感器(朗威斜面上重力分解仪数据采集器、专用电脑软件)、同屏技术(手机、数据线专用软件)逆风行车(小车、船帆、吹风筒)


六、流程图

七、教学过程设计

(一)引入

n 设计意图

教育心理学家认为学习一个新的概念,最好制造认知冲突,在冲突的引发和解决的过程,学生会快速构建新的知识体系。因此在新课引入制造认知冲突增加感性认识、激发兴趣、引入课题。

n 活动设计

n 活动设计

环节

师生活动

实施说明

引入

课题

【实验一】

用200g的钩码拉动600g的矿泉水

为什么小钩码能够拉动矿泉水?

定滑轮不改变力的大小,让学生思考是否能够通过定滑轮用200g钩码拉动600g的矿泉水制造认知冲突。有时间还可以让学生上台用手指慢慢往下按绳子,亲身体验,增加感性认识。

(二)复习旧知识,建立新概念

n 设计意图

教育学家奥苏泊尔认为有意义的学习必须强调新旧知识之间的联系,因此在学习力的分解时,先复习力的合成,已知分力求合力即为力的合成,如果已知合力求分力就是力的分解,水到渠成。

n 活动设计

环节

师生活动

实施说明

认识力的分解

复习

回顾合力与分力的关系,力的合成以及平行四边形定则。

概念建立

再根据力的分解与合成是逆运算的关系,得出力的分解也遵循平行四边形定则。

借助动画让学生理解若没有条件限制,一个力可以分解出无数对分力。

A、强调合力与分力等效替代的关系。

B、给出等效替代的例子图片。


(三)如何进行力的分解

1、情景一:重力沿绳索方向进行分解

n 设计意图

物理来源于生活,从身边的典型事物入手,把解决问题贯穿学习全过程,让学生感觉学习物理是有用处的增强物理知识的实用性应用性。

n 活动设计

环节

师生活动

实施说明

如何进行力的分解

问题一为什么斜拉桥索塔要建这么高?

珠港澳大桥是新世界七大奇迹之一,引入高港珠澳大桥,培养学生民族自豪感。再选用授课地点附近的南浦大桥更贴近生活。

【实验二】

模拟桥梁,同一根绳子,当绳子与竖直方向夹角比较小时能够支撑柱整座桥梁;当绳子与竖直方向夹角比较大时,绳索断裂。

让学生猜想,绳子受力大小与什么因素有关。让学生经历探究的过程。

【实验三】学生实验

探究绳子与竖直方向夹角θ的大小与绳子拉力大小的关系。

学生汇报实验结果,并尝试解释现象背后的原理


让学生进行分组实验前,一定要明确实验目的

【活动一】

让学生动手作图,体验力的分解

利用同屏技术将部分学生的典型答案投影到大屏幕,让学生交流评价。

学生体验提出问题、形成猜想、进行实验、得出结论并解释和交流的科学探究的过程。

【反思】为什么要进行力的分解?

解释为什么重力要沿着绳子延长线的方向进行分解?

把重力分解成沿着绳子延长线的两个方向利用力的分解,把三个力变成四个,看似复杂了,但其实构造出两平衡力,更方便分析问题。

让学生明白为如此分解,提高学生的元认知,让学生懂得在具体情境中如何进行力的分解。利用力的分解构造出两对平衡力,体现物理的简洁之美。


2、情景二:斜面上重物重力的分解

n 设计意图

同样从身边的熟悉的事物入手,在熟悉的情境中解决新的问题,从而习得力的分解这一技能。让学生多角度探究坡度变大,重力沿斜面方向分力变化情况,锻炼学生的科学思维。

n 活动设计

环节

师生活动

实施说明

如何进行力的分解

问题二为什么引桥要建这么长?

利用学生熟悉的引桥为例切入主题提供具体数字,让学生深切感受到引桥很,激发学习热情。


建立物理模型

学生思考,利用追问的方式引导学生建立物理模型,把引桥抽象为斜面。

2017年版本新课标四大学科核心素养第二条科学思维第一项就强调模型构建,因此应在平时课堂中,让学生接触建模过程,培养建模能力。

【反思】哪一种分解方法更好?

通过学生讨论,让学生深入思考为什么重力分解成沿着斜面方向以及垂直斜面方向由于静止在斜面上的物体除重力外还受到摩擦力和支持力,甲的分解方式能够构建出两对平衡力,更方便分析问题培养学生的元认知人能

【活动二】

分析随着角度θ变大(0~90°),F1、F2 大小的变化。

通过多种方法进行探究。

让学生从多角度探究问题,培养学生的科学推理、科学论证、质疑创新等科学思维,并让学生体验科学探究的过程。

【讨论】

1.静止在斜面上的物体是否受到F支、fF1F2G 五个力?( F1F2 G的分力)

2.可否说F2是重物A对斜面B的压力?

这两个问题是部分学生存在的错误的前概念,让学生自行讨论,必要时可以采用苏格拉底式的产婆术追问让学生扭转概念。

力的分解的应用

n 设计意图

物理来源于生活,更要能走向社会。让学生解释引入实验,前后呼应根据力的分解的原理,解释2008年大雪灾,呼吁学生关注社会再利用小力分解出大力解决生活中的难题。新课标要求要对学生进行评价,学习完力的分解,利用习题评价学生学得如何。

n 活动设计

环节

师生活动

实施说明

力的分解应用

【解释引入实验】

【活动三】算一算

让学生计算当角度分别为89°以及89.9° 时,绳子的拉力T。

【拓展】让学生解释2008年大雪灾,很多高压线被拉断,电线塔被拉倒的原因。

让学生认识只要角度合适,小力可以分解出大力,破除合力大于分力的前概念。让学生对比钩码重力与分解出来的绳子拉力,直观对比强化分力能够大于合力的观念,转变前概念。

同一原理,让学生不同的情境中体验,帮助学生内化力的分解这一技能。

【解决生活中的难题

汽车抛锚挡住路口,如何移走汽车?视频


播放视频前放学生思考有什么方法可以移动汽车。

播完视频让学生解释其中的原理。

课后作业

n 设计意图

新课标要求,理解科学·技术·社会·环境(STSE)的关系基础上逐渐形成的对科学和技术应有的正确态度以及责任感,进一步逐渐形成“科学态度与责任”。

让学生课后动手亲身体验力的分解,通过制作小船,体现STEAM教育理念。学生介绍中华民族的航海英雄,激发学生的民族自豪感,培养学生的爱国之情以及科学态度与责任感。

n 活动设计

环节

师生活动

实施说明

STEAM——逆风行舟

思考题

郑和船队远航时,在遇到逆风时,船员们转动船帆,使船帆与风向成一定角度,便可逆风行驶。


请分析逆风行舟的原理;

请同学们课后制作一艘能够逆风行驶的小船,并上网查询有关郑和下西洋的知识。

学生程度好,可以直接解释,若学生暂时接受不了,可以用直尺与三角板演示,进一步解释其中的原理。

让学生课后制作小船,培养学生动手能力,促进STEAM教育

适当向学生介绍郑和下西洋的历史,培养学生的爱国之情。

板书设计

八、教学反思

1.亮点

1)确立四维教学目标,培养学科核心素养

依据2017年版新课标注重学科核心素养的培养特依据核心素养的四个方面——物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任制定本节课的教学目标,同时根据新课标学科核心素养的水平划分,详细制定本节课各个素养达到的等级,作为本教学设计的依据。

例如科学思维要求达到5水平能够将现实问题抽象成为物理模型,结合推理、论证,多角度解释实际生活中的现象,这作为本节课的教学难点“问题二”教学环节中引桥抽象为斜面,培养学生的物理建模能力;通过三种方法探究坡度变大重力沿斜面方向的分力变大,培养学生多角度解释实际生活中的现象的能力,从而锻炼学生的科学思维。

又如物理观念能灵活应用力的分解来解释生活中的现象”,也是第5水平要求,作为本节课的教学重点。本节课结合多个具体的实际情景,如“斜拉桥索塔”、引桥“2008大雪灾一指拉动汽车郑和下西洋让学生在具体情境中应用力的分解进行解释,并进一步让学生反思为什么这么分解,让学生能从更深层次——方法论层面掌握力的分解从而突出教学重点。

2)创新实验

本节课通过自创“搬运农夫山泉实验学生原有认知:定滑轮不改变力的大小但是在本实验中,200g的钩码却能够拉动600g的农夫山泉,制造学生的认知冲突从而激发学生学习兴趣,引入课堂

3)融入STEAM理念

本节课最后的逆风行驶的小舟中,需要综合应用到力的分解的知识(科学S制作过程中需要运用技术T与工程E、对小船进行美化的过程中需要运用到艺术A、计算一个最佳的角度会利用到数学知识M

2.需要注意的地方

本节课教学内容多,探究次数多,教师要把握好教学的时间,以免超时此外引导学生解释各种现象,若学生无法解释,应当做好引导,让学生习得分析的方法,明白怎么分解以及为什么分解,而不仅仅满足于知道力的分解这一概念。


(编辑:wuliok.com)

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