"自由落体运动"教学中存在的问题分析

2014年11月

V01.32No.21

中学物理

“自由落体运动"教学中存在的问题分析

张文惠

(江苏省赣榆县城南高级中学江苏赣榆222100)

近年来,课堂教学模式的探讨一直是一线教师探讨的热点话题,实现高效课堂教学也是实现素质教育的重要组成部分之一,笔者从事高中物理教育教学的过程中,一直热衷于具体课堂教学设计的研究与思考,本文以具体一节课堂案例为研究载体,探讨教学过程中存在的问题及处理的具体措施,以飨读者.

因”的错误认识与观念.因此,教师在课堂教学中对于这一问题有必要进行深层次的探讨.

针对问题,细化诠释

首先,教师要依据学生已经掌握的知识基础对此问题进行

言之有效的解答.经过初中阶段的学习,学生已经可以理解与掌握:如果物体下落的速度有限,则其受到的空气阻力,与物体下落速度”成正比,即满足f=kv.现在假设纸片所受空气阻力大于卡片所受空气阻力,而且卡片与纸片形状完全一样,两者的阻力系数k也相同,依据物体所受空气阻力与速度之间的关系f=kv,则纸片下落速度”。要大于卡片下落速度”:.但是通过观察实验现象可以得知,卡片的下落速度”:要大于纸片的下落速度”.,即卡片下落的要比纸片快,假设所推导出的结论与实验现象不符,所以假设不正确.因此,纸片所受到的空气阻力应该小于卡片所受到的空气阻力.教师利用反证法对卡片和纸片所受空气阻力大小进行论证,既借助于学生已经掌握的知识基础,有利于学生对新知识的认识和理解,又可以纠正学生依据生活经验所形成的错误观念,有利于培养学生严谨的科学态度、逻辑思维能力和分析能力.同时,教师对于学生在课堂教学中产生的疑问也有了正面的回答和解释,有助于增强学生对教师教学能力的认可与信心,为建立良好的师生关系打下了坚实的基础.

其次,对于部分教师缺乏理论依据和实验证明而盲目给出错误结论的情况,卡片与纸片所受空气阻力大小也有进行详细论证的必要性.由于卡片和纸片在空气中所受浮力较小,因此二者所受的浮力可以忽略不计.以此为前提,依据牛顿第二定律,可以得到如下关系:

实验呈现。引入话题

在高中物理的“自由落体运动”课堂教学中,教师为了改

变学生依据生活经验所得出的物体越重下落越快的错误结论,常采用实验的方式对其进行演示,以比对的方式让学生观察到正确的结果.

实验I

以静止状态,从相同高度释放质量不同但是形状

完全相同的卡片m.和纸片m:(m。>m:).学生通过观察可以发现,卡片m.比纸片m:先落地,由此证明卡片m.比纸片m:下落速度快.

实验2

将纸片揉捏成纸团形式,仍以静止状态和相同高

度释放纸团m:和卡片m,.学生通过观察可以发现,卡片m。与纸团m,几乎同时落地,因为纸团m:和纸片m:的质量不相同,由此证明,卡片m。与纸片m:下落速度相同.

由实验1和实验2可以得出如下结论:物体下落的速度快慢和物体质量无关.

针对实验。提出疑问

通过仔细分析可以发现,在上述实验中,影响实验结果的

变量不仅有物体的质量,还有物体的形状,实验2在实验的过程中并没有严格遵循控制变量方法的要求,因此所得的结论缺乏严谨性.如果想要得到更严谨的论证,则需要运用流体阻力公式.然而此知识点在本节课堂教学中不在教学计划之内,也没有教学的必要.很多同学会存在这样的疑问:物体下落快慢如果和物体质量无关,那么为什么质量相同的纸片与卡片下落快慢不同呢?很多教师对此解释为纸片与卡片所受到的空气阻力不同,因此下落的速度也不同.这一回答巧妙化解了学生心中的疑问,回避了卡片和纸片谁受到的空气阻力大问题.由于物体所受空气阻力在自由落体运动的课堂教学中不做更深层次的研究,因此教师这样的解释可以很好地保证教学活动顺利进行.但是部分教师在课堂教学中遇到这一问题的时候,将其解释为纸片所受到的空气阻力较大,所以纸片下落的比卡片慢.教师这样的解释方法是错误的,不论其结论是否正确,只是缺乏理论依据和实验证明的思维模式就需要引人深思,这很可能会让学生依据生活经验,形成“力是物体维持运动状态原

..

mg—f=m崇

由物体所受空气阻力,与下落速度关系可得

f=kv

由(1)、(2)可得

(1)

(2)

芈:g—k—vdt

(3)…

对(3)进行积分,可以得到

”=华一ce一詈(c为常数)

由(2)、(4)可以得到

f=mg—C1e—i

(c。为常数)

(4)

(5)

s夺坊蛤s夺g轧哆乱g;\绪、!≈!糸!尔!备!永!奄!尕!备!君、!献磊\!;N甜甜甜甜五弛甜茄吧才亡寄e≈g氛g}峪e糸g轧哆Ms≈坊岛世牙峪盼。永g融哆N呼^g}

本节练习依然采用该题,并引导学生以时间t为主线,即

本节课巩固了匀变速直线运动的公式,使学生注重物理情景过程的分析,而不是盲目的代公式,学生学会多角度来解决同一问题.通过对一道题透彻分析,学生围绕题中给的已知条件,联系所学知识,分析每个公式的特点,知道如何设未知数,如何应用公式,很好的完成课前制定的三维目标.最重要的学生知道如何建立物理模型,应用物理模型解决生活中的实际问题.这就是一道题的物理课.

以t.+t,=0.15=9.69为主方程解答该题,仍然会有不同的解

法,用到不同的公式,在这里就不再一一赘述了.

最后给出“辽宁号”航母视频,让学生上网查找相关数据.研究一下“辽宁号”舰载机的起飞成功的条件,提示学生把舰载机的起飞抽象成怎样的物理模型.既培养学生爱国主义的情感又培养学生用物理知识解决生活实际问题的习惯.

万方数据

.】6・

中学物理由已知可得

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2014年11月

/11..>m,(6)时,在新课改背景下,高中物理教材对于“微分和极限”思想。以及变量包含的变化思想都非常的重视,因此高中教师在课堂教学中要有意识地向学生渗透,以强化学生的物理思维能力与分析能力,让学生对高中物理知识进行更深层次的分析与思考.

总而言之,自由落体运动为高中物理课堂教学中的重点和难点,学生很容易就会在物体所受空气阻力与下落速度两者之间的关系方面产生疑问,从而出现课堂实验现象和已有生活经验相矛盾的情况,教师在教学中不能对此采取含糊不清的应对方式,这样既不利于学生对知识的理解和掌握,又降低了教师在学生心中的威信.因此,高中物理教师在讲解自由落体运动的时候,一定要立足于实验演示的基础,采用反证法或者微积分法对在空气中自由落体运动的物体所受阻力情况进行科学严谨的分析和证明,以消除学生心中的疑问,帮助学生掌握分析问题的科学方法,培养学生的逻辑思维能力和分析能力,秉持实事求是的科学态度,进而让学生更好的认识到物理学科的奥妙所在.

由(5)、(6)可得:开始时工>正(其中^为纸片所受空气阻力,工为卡片所受空气阻力)

通过推理证明,我们可以知道卡片在下落过程中所受到的空气阻力大于纸片所受到的空气阻力,这与学生与部分教师依据生活经验所认为的“纸片因为所受空气阻力大,所以才比卡片下落速度慢”恰好相反,这说明生活经验虽然可以对学生的学习有所帮助,但是学生对知识的学习和认识,一定要建立在严密的逻辑推理和实事求是的科学态度上,否则只会适得其反,给学生正确的理解和掌握科学知识,以及形成正确的思维方法带来不利影响.

教师借助微积分知识对高中物理中的变力问题进行分析和证明,虽然已经超出高中物理课堂教学和课程标准的要求,但是从纠正学生和部分教师的错误观念方面来考虑,还是有其一定的必要性,这不仅因为知识推理证明过程中所反映的严谨、科学的求实态度为新课改所提倡,而且其对于帮助学生养成逻辑思维能力和认识到物理学科价值的作用不可估量.同

变压器的实验教学设计

程瑞勇

(盐城市第一中学江苏盐城224000)

【学习目标】

1.知道变压器的构造,了解变压器的工作原理;理解理想变压器原、副线圈中电压与匝数的关系,能应用它分析解决有关问题.

2.在探究变压比和匝数比关系活动中,培养运用物理理想化模型分析问题、解决问题的能力.

3.培养学生实事求是的科学态度,体会到能量守恒定律是普遍适用的.

为3.8V的小灯泡发光?

学生会提出两种解决方案:

3.8

(1)串联一个大电阻,利用串联分压的原理使小灯泡获得V的额定电压.

(2)根据预习,提出使用变压器.但究竟怎么操作,为什么这样做,学生还是不太清楚.

分析这两种方案,串联电阻要消耗额外的电能,从节能角度应该选用变压器.

获得知识的过程是曲折的、充满矛盾的、活生生的、永无止境的过程,而不是平铺直叙、垂手可得.根据实际问题引出矛盾,很自然引发学生思考解决这一矛盾的途径,使刚上课学生的注意力很快集中到所学习的内容,又能使学生产生深厚的兴趣和求知欲,引起学生积极的思维活动.学生联系生活常识及

【教学重点】

电压与匝数的关系.

本课的重点是变压器的原理及变压器两端变压器的工作条件,闭合铁芯对变压器提

【教学难点】

升效率的重要作用.

【教学过程】

一、变压器的结构1.拆解变压器

在课前一个星期左右,给学生看一些小型的常见的变压器图片,让学生去寻找,如电瓶车充电器、手机充电器、电子整流器、节能灯电子板等.拆解这些变压器,使学生了解了变压器的结构和功能.

课前特意了解马上找到解决这一矛盾的途径——变压器.继

而亮出学生课前搜集的各式变压器,学生看到自己亲自搜集的变压器,会有一种由衷的自豪感、亲切感.

利用实验室的可拆卸变压器的铁芯和1400匝线圈,再现场绕制一个20匝的线圈,组成一个新变压器,增强了学生的感观认识.

把1400匝作为原线圈接到220V的交流电源上,小灯泡能发光.

提出问题:小灯泡为什么能发光?作为过渡,自然引出变压器的原理.

一个好的问题是开启学生思维的钥匙,是学生思维的源泉.教师要在教学的

拆解这些变压器,使学生了解变压器的nI,T基本作用,增强其感性认识,必然会引起学厶。毒I岛:厶生对变压器的极大兴趣,激发出学生对变压dI≮

器的好奇心和求知欲,使变压器教学更贴近

。,

学生的实际生活,体会到物理与生活的紧密

联系,提高学习物理的兴趣.同时对铭牌上的信息的了解,会培养学生自主搜集和整理学习材料,培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力.

2.问题激疑,实验演示

抛出问题:如何利用220V的交流电源,让一个额定电压

”一

母唆凿黪

图3

不同环节设置不同形式的问题.试探性的问题,可使学生学习的新知和原有的经验结合,利于知识的建构;过渡性问题,能承

上启下,过渡自然,使学生的思维有连续性,不致造成思维的混

・17・

万方数据

“自由落体运动”教学中存在的问题分析

作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):

张文惠

江苏省赣榆县城南高级中学 江苏赣榆222100中学物理(高中版)

ZHONGXUE WULI(GAOZHONG BAN)2014,32(11)

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