夏　江

● 創(chuàng)新點(diǎn)

利用DIS傳感器實驗的開放性能提高學(xué)生對物理實驗的興趣，并借助數(shù)學(xué)知識展開深入的研究，發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律。以前的實驗大多是在特定的條件和要求下來檢驗物理規(guī)律的，學(xué)生做著規(guī)定的動作，并沒有真正的重視實驗。而DIS傳感器實驗創(chuàng)設(shè)了一個實驗環(huán)境，學(xué)生可以利用實驗儀器按不同的參數(shù)來做實驗，采集實驗過程中的數(shù)據(jù)，增加實驗的趣味性，并通過計算機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，發(fā)現(xiàn)實驗中的物理規(guī)律。

本節(jié)課通過采用學(xué)生分組實驗，小組之間相互展示、評價和總結(jié)，加強(qiáng)了學(xué)生的協(xié)作能力，增強(qiáng)了學(xué)生的團(tuán)體榮譽(yù)感，突出了學(xué)生在課堂中的主體地位，教師指導(dǎo)、協(xié)助和組織學(xué)生活動，突出在信息技術(shù)條件下課堂的開放性、信息的共享性、學(xué)生的交互性。

● 教學(xué)設(shè)計概述

向心力是物體做勻速圓周運(yùn)動時所受到的合外力，它是本章圓周運(yùn)動的重點(diǎn)。本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)是學(xué)生如何建立向心力的概念。之前，雖然學(xué)生知道勻速圓周運(yùn)動是一種變速運(yùn)動的原因，是因為它的線速度方向時刻在變，但只是了解表面，對為什么線速度的方向時刻在變、是什么力改變了物體的這種運(yùn)動狀態(tài)、這個力有何特點(diǎn)等充滿疑問。為了使學(xué)生容易接受，本教學(xué)設(shè)計和教學(xué)實施采用學(xué)生實驗探究教學(xué)法，借助DIS數(shù)字化傳感器向心力演示器進(jìn)行實驗，通過實驗的圖像逐一探索改變向心力的因素，從而驗證向心力公式。即：首先讓學(xué)生通過日常生活經(jīng)驗和觀察中的兩個實例提出問題；緊接著教師即時演示實驗，使其現(xiàn)象進(jìn)一步加深學(xué)生心中的疑惑，激發(fā)他們求知探索的欲望；然后讓學(xué)生親身進(jìn)行實驗探究來感受向心力。當(dāng)學(xué)生對向心力的概念有了一定的認(rèn)識后，提出向心力的大小與哪些因素有關(guān)的疑問時，教師不忙于解答，而是先讓學(xué)生根據(jù)前述實驗做出猜想，然后再讓學(xué)生設(shè)計實驗對猜想進(jìn)行驗證，教師按照教材的設(shè)計指導(dǎo)學(xué)生完成，從而進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生對向心力的感性認(rèn)識。學(xué)生通過實驗圖像逐一探究物理現(xiàn)象，從而得出了向心力公式。接著運(yùn)用牛頓第二定律，給出向心加速度的公式，讓學(xué)生明白勻速圓周運(yùn)動的向心力和向心加速度的大小不變，但方向時刻在改變。本節(jié)課用到的教具包括DIS數(shù)字傳感器、向心力演示器、CAI課件、多媒體投影設(shè)備。圖1為具體教學(xué)流程。

圖1

● 教學(xué)過程

1.情境設(shè)疑引入新課

從日常生活情境中構(gòu)建以下兩個物理情境，以培養(yǎng)學(xué)生把生活與物理聯(lián)系一起的習(xí)慣，特別是演示實驗的現(xiàn)象，使學(xué)生產(chǎn)生懸念，激發(fā)好奇心和探索欲望。

（1）同學(xué)們跑步轉(zhuǎn)彎時，身體會自然的怎么樣？

（2）在濕滑的水泥路上轉(zhuǎn)彎時，無論是騎自行車還是駕車，必須怎么辦？

點(diǎn)明課題：物體做圓周運(yùn)動的條件是什么？這就是我們這一節(jié)課要探究的問題了。

2.實驗與探究

教師指導(dǎo)學(xué)生親自做課本上的用繩子牽著小球旋轉(zhuǎn)的實驗，提出問題：

（1）你牽繩的手有什么感覺？

（2）如果增大或減小小球的線速度，手的感覺有何變化？

（3）如果松手，將會發(fā)生什么現(xiàn)象？

（4）小球勻速圓周運(yùn)動受到哪些力的作用？合外力是哪個？這個力起什么作用？

然后小組討論交流，歸納結(jié)論。

3.引出向心力概念

向心力的概念是本課的難點(diǎn)，加上新教材沒有明確向心力的概念，教師應(yīng)深入淺出地做出理論分析，使學(xué)生容易接受。首先，教師引導(dǎo)學(xué)生回答物體做勻速圓周運(yùn)動的條件，引出向心力的概念：維持物體做勻速圓周運(yùn)動需要一個指向圓心的力的作用，這個力就叫向心力。然后，教師讓學(xué)生觀察、思考、回答、理解、記錄，并強(qiáng)調(diào)：使物體做勻速圓周運(yùn)動的向心力只是合外力，并不是真正受到的力；向心力的作用只是改變速度的方向，不改變速度的大小。（舉例對比：F與V同一直線時，F(xiàn)對V的作用）

4.猜想與假設(shè)

教師提出向心力的大小與哪些因素有關(guān)的問題；學(xué)生根據(jù)前面的實驗作出猜想；教師引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計實驗并對猜想進(jìn)行驗證；最后師生共同討論，得出實驗探究的方案。

5.實驗與探究

教師介紹實驗儀器，讓學(xué)生知道怎樣使用器材探究。用先前準(zhǔn)備的DIS數(shù)字化傳感器向心力演示儀。學(xué)生按照先前設(shè)計的方案進(jìn)行實驗與探究，對猜想進(jìn)行探究。實驗后小組內(nèi)互相交流感受，進(jìn)行分析、討論、總結(jié)結(jié)論：（1）當(dāng)m、ω相同時，r越大F越大。（2）當(dāng)m、r相同時，ω越大F越大。（3）當(dāng)ω、r相同時，m越大F越大（如圖2-圖4所示）。

6.引出向心加速度的概念

培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致、耐心的實驗修養(yǎng)，讓學(xué)生明白勻速圓周運(yùn)動的向心力和向心加速度的大小不變，但方向時刻在改變。所以勻速圓周運(yùn)動又是一種變速運(yùn)動。學(xué)生結(jié)合牛頓第二定律得到：a=ω²r，a=V²/r。教師總結(jié)：做圓周運(yùn)動的物體，在向心力F的作用下必然要產(chǎn)生一個加速度，根據(jù)牛頓第二定律得到：這個加速度的方向與向心力的方向相同，所以稱為向心加速度（對比：直線運(yùn)動中的加速度與向心加速度的區(qū)別）。

7.總結(jié)與作業(yè)

對本節(jié)課內(nèi)容進(jìn)行小結(jié)，鞏固所學(xué)的知識，并布置作業(yè)。

● 教學(xué)反思

本教學(xué)設(shè)計和教學(xué)實施落實了高中物理的目標(biāo)要求，體現(xiàn)了物理新課程的精神，以實驗探究為主線，以問題和小組交流貫穿課堂的始終，把傳授知識、培養(yǎng)能力和學(xué)生情感有機(jī)地結(jié)合起來。讓學(xué)生經(jīng)歷了“提出問題→猜想與假設(shè)→設(shè)計實驗→實驗探究→分析與論證→交流與合作→得出結(jié)論”等一系列過程，親身體會到科學(xué)探究的過程。實驗中提倡學(xué)生敢于動手，嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致、耐心的進(jìn)行實驗，觀察實驗現(xiàn)象并能分析，小組之間討論與交流，歸納結(jié)論。通過實驗探究，讓學(xué)生人人參與，親身體驗探究過程，活躍思維，并在探究中突破教學(xué)難點(diǎn)。教師結(jié)合演示實驗，同時充分利用的教學(xué)課件，使課堂的教學(xué)效率大大提高。

上完這節(jié)課后，從整個課堂活動中看，學(xué)生很喜歡教師多舉一些生活的實例，能大膽發(fā)言。比如，教師情境設(shè)疑導(dǎo)入新課，強(qiáng)烈的激發(fā)學(xué)生好奇心和探索欲望，課堂氣氛非常好，教師叫學(xué)生猜想時，他們都很活躍，各抒己見。在課堂中，學(xué)生實驗探究活動比較多，但他們的積極性很高，每個學(xué)生都在“玩”那個向心力演示儀，在“玩”當(dāng)中獲得了成功的愉悅，這種充分發(fā)揮學(xué)生的主體地位和以學(xué)生為主的探究實驗課，比教師講和做好得多。但因本節(jié)課的難點(diǎn)是如何建立向心力的概念，特別是讓學(xué)生理解向心力并不是物體真正受到的力，這一點(diǎn)比較抽象，教師應(yīng)注意語言簡練，深入淺出地加以說明。并且，由于整堂課探究實驗較多，教師要注意控制好時間。