普九义务教材通用教案设计精编 中学卷-中学物理通用教案设计精编之三.pdf

中学物理通用教案设计精编之三 “高级弹簧模型”习题教案设计 不少学生虽然做对了某题答案，但对该题所用的概念和规律未必真正掌 握。教师若能对症质疑，把问题暴露出来，激发学生进入主动积极状态，引 导学生的思维向纵深发展，通过师生讨论辨析，定会有助于学生深入理解所 学物理知识并获得相应能力。练传统题的一次习题课竟建立了一个新的高级 弹簧模型。 题目：总质量为500千克的船上一个人手持绳子的一端，绳子的另一端 拴在岸边的树上，从船静止开始，人用100牛顿的水平力拉绳，不计水的阻 力，求此人在前4秒内做的功和在第4秒末的功率；如果绳的另一端不是拴 在树上而是拴在另一只质量为400千克的船上，上述答案应怎样改变？ 教师：请先求第一种情况下人在前4秒内做的功。 （指定一学生） 学生： （顺利地逐步板演） 1 F2 2 W F ·S ·cosa F · t 2 M 2 1 100 2 × ×4 焦耳= 160焦耳。 2 500 教师：160焦耳是哪个力对哪个物体做的功？ 学生：是人的拉力对船做的功。 教师：从算式上看，F的大小是用了人的拉力；M用500千克，S是人和 船的位移。当人用力拉绳时，绳和拴绳的树位移为零，人拉绳的力做功应为 零。为什么将人拉绳的100牛顿的力用于拉人和船？ 学生：绳拉人船的力和人拉绳的力是作用与反作用，所以绳拉人船的力 也是100牛顿。 教师：如此说来是绳的拉力对人和船做了功？手拉绳和绳拉手的两个力 分别作用在绳和手上，但手与绳接触点的空间位置坐标是一个，此点位移是 零，绳对人拉力的功亦为零。那么，究竟什么力做的功呢？ 学生：好像是人对船的静摩擦力做功。 教师：题目所问人做的功是指人对船的静摩擦力的功吗？此力与人拉绳 的力有何关系？ 学生：可能是。这两个力相等。因为绳拉人的力等于船对人的静摩擦力， 所以人对船的静摩擦力也等于绳拉人的力，当然人对船的静摩擦力等于人拉 绳的力，都是100牛顿。 教师：这三步推理的前提显然是人做匀速直线运动。注意题目条件：不 计水的阻力。船和人的运动不是匀速直线运动而是匀变速直线运动。 学生：功的计算式不好用。直接算人和船获得的动能，其数值就是人做 功的数值。 学生：还可以用动量定理解出人和船的速度，也不用列功的计算式。 教师：解题途径遇到障碍，有必要及时转变思路和方法。但求动能、解 速度仍然需要搞清作用在人和船上的力。这个力，使人船产生加速度、发生 位移；对人船有冲量，改变人船的动量；对人船做功，改变人船的动能。这 三个途径是统一的。感到功的计算式直接不好用，难道这一具体情景与功的 算式相悖吗？ 学生： （陷入思索） 教师：问题应从受力分析上解决。受力分析是对受力物体进行的。某物 体受到两个方向相反的力是矛盾，物体与物体间的作用与反作用也是矛盾。 让我们从选择研究对象开始来揭示这一过程中的矛盾。该分析哪几个物体 呢？ 学生：人、船、绳、树、岸。 教师：从表面上看很容易选这些自然实物。注意选取的对象将按质点模 型处理，想一想选取的原则。 学生：不能使探讨的力成为内力，人和绳需要隔离。相对静止而连在一 起的不同物体可视为一个整体，例如绳、树和岸就是，人和船也是。 教师：让我们回到实际生活，想象一下站在船上的人拉绳靠岸的细节。 假如你正在观察这一过程。 学生： （积极思维、议论，甚至做动作） 教师：从远处看—— 学生：人和船逐渐向岸靠近，连接手和树之间的绳长一段一段地缩短。 教师：从近处看—— 学生：手的握绳点一次一次在绳上向树方向转移，人的两只胳膊交替着 一下一下有节奏地先伸展后收缩运动。 教师：把我们的特写镜头瞄准胳膊。胳膊是最活跃的因素。胳膊与人体 相比，有它自己位移的特殊性。在胳膊每一次伸展收缩运动中，除上臂与肩 的连接点与人体位移一致外，自此连接点以下，一直到手的各点位移都不同， 手的位移是零，与绳一致。不能因为胳膊长在人身上就非和人船放在一起研 究不可。正因为把胳膊混在人体上，掩盖了主要矛盾