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《探究物体动能与哪些因素有关》

2017/7/11 9:41:53 人评论 次浏览 分类:教研成果

南宁市第三十七中学   林敏      本课获西乡塘区中小学实验教学说课比赛初中物理组一等奖


各位评委、老师大家好!很荣幸能与大家分享我的实验教学设计。我说课的实验是《探究动能大小与哪些因素有关》。
实验教学设计理念:
让实验装置更可靠,让实验现象更直观
1.在《探究动能大小与哪些因素有关》的实验中,传统的器材是让小球从斜面上滑下撞击木块,通过观察木块在水平面上移动的距离来得出动能的大小,但是在撞击时由于往往无法击中木块中心,会导致木块的偏移,不便于学生判断距离大小。
 
图1  利用斜面进行实验的情景

2.较新的器材会在斜面和平面上加凹槽,能在很大程度上避免了木块的偏移,但是小球会在木块上发生2次甚至3次撞击,使实验结论不可靠。
 
图2 利用带凹槽的斜面进行实验的情景

3.由于学生在进行实验时并没有使用刻度尺或其它的记录方法进行实验数据或现象的记录,因此在归纳实验结论的时候,往往是凭印象得出速度和质量对动能大小的影响,不利于构建学生严谨的实验精神。
创新点:
1、通过对实验装置的改良,避免木块的偏移、反弹等现象,使实验装置更可靠;
2、通过对实验过程的改进并拍照留底,避免了无实验记录,仅凭记忆得出结论的不严谨的情况,使实验现象更直观。
 
图3 改良后的实验装置
一.说教材
我先对教材进行分析:
我们使用的教材是人民教育出版社出版的八年级下册物理教科书,《探究动能大小与哪些因素有关》是课本第十一章第3节《动能和势能》中的重要实验。本章《功和机械能》的教材逻辑是从认识“功”到联系“能量”及其转化,是学生构建功能原理知识体系的第一步。
而《动能和势能》这节课在学生学过功的知识的基础上,认识到“物体能够对外做功,我们就说这个物体具有能量”,接着深入学习动能和势能。而本实验利用功和能的关系探讨动能和哪些因素有关,使学生对动能的概念有初步的认识。通过本实验为重力势能和弹性势能的学习以及下一节《机械能及其转化》,甚至于对九年级《能量的转化和守恒》和能量转化效率计算的理解都有承上启下的作用,是今后学习各种形式的能的起点,更是高中学习动能定理的基石。
因此,引导组织学生学好本节知识,能为后续的教学打好基础。
二.说学情
结合学生的实际情况我对学情进行如下分析:
1、知识层面:日常生活中,有的学生听说过“能”,因此具有强烈的求知欲,好奇心,但要把生活中笼统定义的“能”构建成物理学中的“能”的概念,需要实验的帮助。
2、能力层面:学生已经具备了基本的观察能力,归纳能力和实验操作能力,但缺乏自己设计实验来探究物理规律的能力,实验过程往往不严谨,随意性较大,不会控制变量和记录实验过程、数据等。
因此,本节课我将以更可靠的实验装置引导学生设计、完成实验,并用更直观、可保存的记录方式,以帮助学生更好的理解实验设计思路和得出结论。
三.说实验教学目标
1、知识目标:
(1)初步理解动能的概念;
(2)通过实验探究让学生知道决定动能大小的相关因素。
2、能力目标:
(1)在实验探究过程中,通过对现象的观察与思考,培养学生分析与归纳概括物理规律的能力;
(2)进一步了解利用“控制变量”研究物理问题的基本思路和方法,培养学生设计实验的能力。
3、情感目标:
(1)培养学习物理的兴趣和发现探索问题的良好习惯;
(2)培养学生重视实践,养成严谨的科学态度和敢于创新的心理品质;
教学重、难点
重点:理解动能;知道决定动能大小的因素。
难点:用控制变量法研究决定动能大小的因素。
四.说教学过程设计
<一>自主学习、展示汇报
这一环节我要求学生把在课外预习的《探究物体的动能跟哪些因素有关》知识在课堂上利用5min的时间检查展示汇报,从而提高学生自主学习的能力。学生汇报过程中我认真聆听,适时点拨精讲。
<二>提出猜想,设计实验
先让学生根据自己的猜想提出哪些因素可能会影响物体动能的大小,再由我引导学生用控制变量的思想,设计出《探究物体的动能跟哪些因素有关》的实验。
然后学生分组,利用改良的器材进行实验,过程中我不断巡视,观察学生做实验的情况,个别指导。既培养了学生的合作意识,提高学生的动手能力和归纳总结能力,又引导了学生以科学、严谨的方法进行科学理论的探索。
<三>交流评估
请学生以小组为单位分享实验过程中的经验与不足
五.说实验内容设计
实验装置和过程的重点改良部分:
1、将斜面改成线管,避免小球滚动轨迹不是直线,无法保证成功撞击到水平面上的木块中心;
2、把木块改成轻质圆柱体,可大大减少反弹的现象,使撞击时的能量损失更少;
3、在圆柱体停止的位置用标签进行标记,既免去了从刻度尺上读距离的麻烦,又避免了无实验记录,仅凭记忆得出结论的不严谨的情况;
4、在每次撞击完成后,对现象拍照留底,可在整个实验完成后,既有标签位置观察,又有图片对比,可最直观的得出结论。
实验方案:探究物体的动能跟哪些因素有关
1、动能与速度的关系:
实验过程:
第一次,在倾斜的线管较高处用标签1标记位置,让钢球从该位置由静止开始滚下,撞击圆柱体直到静止,用相同的标签1记录圆柱体停止的位置,并拍照留底;
第二次,在倾斜的线管比第一次较低的中部位置用标签2标记,让同一钢球从该位置由静止开始滚下,撞击圆柱体直到静止,用相同的标签2记录圆柱体停止的位置,并拍照留底;
第三次,在倾斜的线管比第二次更低的底部位置用标签3标记,让同一钢球从该位置由静止开始滚下,撞击圆柱体直到静止,用相同的标签3记录圆柱体停止的位置,并拍照留底;
 
图4 探究动能与速度的关系实验现象
引导学生得出结论1:比较三次实验中圆柱体在水平面上移动的距离大小,得出动能与运动的速度有关,速度越大,动能越大。
2、动能与质量的关系:
实验过程:
第一次,在倾斜的线管某一高度处用标签1标记位置,让钢球从该高度由静止开始滚下,撞击圆柱体直到静止,用标签1记录圆柱体停止的位置,并拍照留底;
第二次,我们换一个质量比钢球小的玻璃球,从标签1所在的高度由静止开始滚下,使其到达平面时以相同的初速度,撞击圆柱体直到静止,再用标签2记录圆柱体停止的位置,并拍照留底;
 
图5 探究动能与质量的关系实验现象
引导学生得出结论2:比较两次实验中圆柱体在水平面上移动的距离大小,得出动能与物体的质量有关,质量越大,动能越大。
六.说实验方法设计
1、控制变量法:影响动能的因素有质量和速度,探究实验的中心思想就是设计控制变量的实验过程。
2、转换法:把小球动能的大小转换成圆柱体在水平面上移动的距离。
3、对比法:通过用标签记录小球和圆柱体位置,并对实验现象进行拍照整理,便于进行对比观察,并从中可以巩固功能的联系、转换法的应用和控制变量的思想体现。
 
图6 通过对比法巩固功能联系
七、教学反思与自我评价:
1、器材的不足之处:线管弯折处不够圆滑,小球滚落时有一定能量损失,而且为了装置稳定,弯折处不能“开窗”,无法观察到小球撞击圆柱体的瞬间;
2、器材的可提高之处:课后发现学生对“改变小球下落的高度是为了使小球到水平面的初速度不同”的理解不到位,容易误认为影响动能的因素是“高度”而不是“速度”,因此我想到,如果使用传感器直接测量小球到水平面的初速度,并记录在圆柱体停止位置的标签上,能更明确我们所探究的物理量是速度而不是高度,以避免混淆情况的出现;
3、器材的可拓展之处:在一侧管道中加入海绵,并竖直放置,让小球从不同高度落下还可以探究“物体的重力势能跟哪些因素有关”,若加入弹簧,把小球放在弹簧上,通过改变弹簧的形变程度使小球被弹起,还可以探究“物体的弹性势能跟哪些因素有关”。



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