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新课程教学实践案例──牛顿第二定律的应用习题课『教师教学任务分析』在通过科学探究得出牛顿第二定律之后，规律的应用就成为学习过程的突出主题。首先，应该将基本规律与生活实践取得联系，能用牛顿第二定律解释生活中的有关问题；其次，应该在应用规律解决实际问题的过程中，进一步加深对定律的理解，对其内容、条件、范围及注意事项形成明确的认识。能够在问题求解中区分“已知受力求运动”和“已知运动求受力”两类基本问题，并归纳出各自的求解思路。能在具体的课堂情境中充分投入，在积极的动手动脑中主动运用科学方法探究解决问题的途径。在问题的探究与解决过程中体验物理与生活的密切联系，在问题的讨论与争辩过程中感受参与的乐趣。『学生学习情况分析』学生已经初步具备了受力分析、运动规律的描述以及力和运动关系的知识基础，在此基础上通过实例易于形成系统的知识体系。对通过例题的求解归纳求解思路的学习方法已经比较适应。在通过实验寻找力、加速度、质量三者关系的时候，已经有过科学探究的经历。学生对于模拟比赛、竞争游戏等有较高的参与热情。但是，学生从实际问题情景中抽象物理学科模型的能力还不强，尚不能灵活运用各种方法与策略寻找解决问题的有效途径。『教学目标』1．知识与技能(1)能够能在具体问题的解决中将受力分析、运动规律的描述及牛顿运动定律等知识联系起来形成系统的知识体系；(2)能够通过例题的求解归纳出已知受力求运动和已知运动求受力两类基本问题的求解思路；(3)通过对有关城市交通的阅读材料中包含的物理问题的分析和论证，尝试对研究性问题进行初步的策划与设计；2．过程与方法(1)在根据例题特点设置的模拟比赛、争论辨析和讨论合作中经历探究过程；(2)尝试并比较顺推法、逆推法和对比转换法在分析求解动力学问题过程中的运用；(3)会在利用数学知识寻找结果及求解过程的表达过程中对自己的学习过程进行监测与调控；3．情感态度与价值观(1)在例题2和阅读材料提供的有关问题的解决中体验物理与生活的密切联系，提高将物理知识应用于生活和生产实践的意识；(2)在课堂练习2中，通过相反意见的争论与辨析深刻体验参与中的收获，形成过程重于结果的意识。『教学重点』综合运用受力分析、牛顿第二定律和运动学公式求解动力学问题『教学难点』从例题的求解中体会应用牛顿运动定律求解物理问题的基本思路，由陈述性知识向程序性知识、策略性知识的转化。『教学过程设计』教学事件发生顺序教学任务及实现途径教师的活动学生的活动事件1在复习旧知识的基础上建立知识体系提问：以往学过哪些常见的力？对物体进行受力分析的一般步骤？描述匀变速运动经常用到哪些物理量？有哪些公式反映它们之间关系(匀变速直线运动的规律)？评价或发动学生评价学生的回答，分别板书力和运动的知识框图回忆、回答，参与评价其他同学的回答启发、引导，鼓励学生寻找物体受力与物体运动之间的联结点；将力和运动知识框图以牛顿第二定律为中介连接起来思考、分析，以牛顿第二定律为中介建立两部分知识之间的联系通过理论上的分析形成应用牛顿运动定律求解问题的大致思路提出问题：利用上述知识可以解决哪些物理问题？鼓励学生展开讨论，收集代表性意见，反馈给学生进行评议通过讨论得出可以解决的两类基本问题：1、已知受力情况，运用牛顿第二定律求解物体的运动；2、已知运动；运用牛顿第二定律求解物体的受力情况点评：学生在新授课中学习的知识往往是相对独立的，习题课开始阶段的简短复习，目的是在巩固旧知的基础上建立起相关知识的联系，形成解决某一类问题所须的知识体系，为应用牛顿运动定律求解物理问题做好知识上的准备。事件2学生接触问题并将问题内化出示例题1(见附录1)，留1分钟时间让学生阅读例题仔细阅读例题找学生简述例题1的装置、器材、操作过程、数据记录方法等实验情境，在多名学生补充的基础上引导学生由物理情境抽象出物理模型回忆、再现当时的实验情境；归纳、抽象，将实际问题物理化：实质上就是两个物体在受力已知的情况下运动过程的比较，属于已知受力求运动类型的题目策划问题解决的初步方案，组织学生讨论、发言，其他同学修订、补充，思考、讨论、发言，最终确定解决方案：应用题目中给出的两种制动装置的参数及数据记录表中的两小车有关数据求出两种制动装置的刹车距离，比较刹车距离大小可得结论。通过深入分析确定具体的操作环节与步骤；经过辨析突破个别环节上的迷惑点针对如下问题引导学生结合初步方案展开深入细致的分析：1、如何求出刹车距离？2、如何求出加速度？思考、分析，得出结论：刹车距离需要找出加速度和刹车前的速度，再由公式v2=2as求出；需要找出制动力和小车质量，再由牛顿第二定律求出加速度3、提醒学生辨析：题目中给出的咬合力是制动力吗？4、如何求出刹车前的速度？通过辨析得出否定结论，进一步寻找制动力的求解方法：应用滑动摩擦定律求出，咬合力等于正压力结合实验情况，可由加速度和小车的位移求出5、表中记录的位移是小车加速运动的位移吗？本题中应该如何处理？发动并参与学生的讨论思考讨论得出结论：表中记录的位移实际上是小车加速和减速的位移之和，但由于刹车距离很短，在近似估算中可以忽略不计指导学生整理题目求解的程序按题目求解顺序复述解题步骤，其他学生补充在求解过程中培养运用数学工具解决物理问题的技能在学生中间巡回辅导自主求解，根据计算结果给出结论，对求解过程实施自我监控找学生汇报求解结果，个别学生集中发言，其他学生补充、评议点评：在例1的处理上，抛弃传统的老师详析详解模式，通过学生读题和初步分析使学生识别问题，将题目要求转化问题解决者(学生)内部的心理特征。发动学生经过深入分析和广泛讨论策划问题解决的方案。在分析和求解过程中注重了引导学生利用元认知进行监控和调节。这样，通过例1的分析和求解，使学生经历了建构主义问题解决模式的几个基本环节。在确定具体的操作环节与步骤时采用了剥洋葱式的分析方法。问题源于以往物理课中的探究情境，利于激发学生进一步探究的兴趣。事件3通过总结理清思路，通过运用加以巩固指出例题1属于第一类题目：已知受力求运动。引导学生回顾例1的分析方法和求解过程，归纳解决此类问题的基本环节归纳、总结问题求解思路：由物理情境抽象物理模型；分析受力，结合相应条件应用牛顿第二定律求加速度；结合已知的运动学量应用运动学公式得出结论。分析方法：逆推法，由未知到已知出示课堂练习1(见附录2)，布置学生任务：自主分析题目的求解思路，走到学生中间进行个别辅导自主分析题目情境和物理过程，由未知向已知展开分析提问求解思路，给出诊断性评价个别学生发言，其他同学补充，总结出求解思路：第一问中由平衡条件求出摩擦因数，第二问首先需要求出加速度，求解加速度需要通过受力分析求出合力要求学生通过数学运算求出结果自主计算，对求解过程实施自我监测与调控点评：通过阶段性总结明确第一类题目的求解思路，变式练习突出强调基本规律在新情境中的应用，有利于提高通过受力分析运用牛顿第二定律求解物体运动情况的技能，促进陈述性知识向程序性知识的转化。事件4通过模拟比赛激发学生的参与热情，由实际情境抽象物理模型出示例题2(见附录1)，找一名学生读题标记题目大意，回忆运动会的场面提议模拟一场比赛，宣布比赛规则：用两分钟时间自主分析在百米比赛中包含的物理过程；宣布比赛开始，计时，宣布比赛结束；热情高涨，了解规则，自主分析的物理过程，找学生汇报分析结果，要求有不同意见的同学给予补充，直到形成统一的结论争相发表自己的意见，最终达成共识：百米比赛中运动员的运动过程可以包括四个阶段：加速跑、途中跑、冲刺，减速停下来，这四个过程分别可以近似看作匀加速直线运动、匀速直线运动、变加速直线运动、匀减速直线运动让学生在自我评价中获得自信，形成深入分析探求问题答案的动机宣布评判标准：区分出加速、匀速、减速三个运动阶段为合格，在此基础上抽象出匀加速直线运动、匀速直线运动、变加速直线运动、匀减速直线运动四个物理模型中的两个为良好，三个或三个以上为优秀。给自己确定成绩，就比赛得失进行自我评价，树立自信心，产生进一步探究问题答案的强烈愿望深入分析，设计求解方案引导学生分析运动员停下来的过程中涉及的物理知识涉及受力、运动、力和运动的关系等方面的物理知识引导，协助学生用顺推法由已知向未知展开分析结合题目要求确定求解方案：摩擦力可以近似看作运动员停下来的过程中所受的阻力，只需运用运动学公式求出加速度即可事件5通过对例题求解格式的辨析锻炼学生的书面表达能力走到学生中间，了解学生求解情况及解题格式按照预计的思路求解题目答案，整理解题步骤利用投影展示存在问题的各种求解格式，发动学生指出各自的不足；展示合格的求解格式，要求学生与自己的对照对照自己的求解格式，确定个性化的规范表达第二类问题的分析方法及求解思路指出例题2属于第二类题目：已知运动求受力；引导学生归纳归纳总结，得出求解思路：分析运动过程特点，运用牛顿第二定律求出物体运动的加速度，再结合物体所受其它力的情况求出未知的力。例2的分析过程采用了顺推法进行分析：由已知到未知点评：借助题目涉及的实际情境，设计模拟比赛，大大活跃了习题课的课堂气氛，激发了学生的参与热情。模拟比赛在自主学习情境中进行，比赛结果的评价标准应立足于保护学生的自尊，保证绝大多数学生达到或超过合格，半数以上达到良好，优秀等级的学生达到一定比例，这样才能使学生满怀自信，兴致勃勃地进入到问题解决的探究中去。在巩固“读审─建构─求解─验讨”的建构主义问题解决模式基础上，通过对解题格式的辨析形成个性化的规范表达。事件6通过自主分析、争论、正误辨析使学生经历运用物理知识研究物理问题的过程出示课堂练习2(见附录2)，提出要求：自主分析剪断细线后乒乓球的运动规律，找学生汇报分析结果，形成统一的结论：乒乓球匀加速上升，加速度竖直向上让学生进一步寻找问题的结论，分别找持有不同意见的学生发表自己的见解争论，形成两种对立的意见：示数减小和示数增大就两种意见发动并参与学生讨论，引导学生积极思考，寻找证据论证自己的观点；引导学生就对正方的观点展开质疑，直到结论错误的一方顿悟积极思维，深入分析，提出自己的观点，寻找对立意见的纰漏，对比并审查两种结论的产生依据，最终达成共识：乒乓球加速上浮时，与之相等大小的水球加速下沉，对比两球质量，可知水球的运动对测力计的影响更大，水球受的合力向下，考虑可以得出测力计示数减小的结论。对学生的争论过程提出表扬，客观分析错误意见的产生原因深刻体验参与中的收获，形成过程重于结果的意识提醒学生注意题目的分析方法归纳、总结对比转换法的应用：在对比乒乓球和水球对测力计示数影响的基础上，将研究对象转换为水球进行研究事件7通过教师的引导与点拨，在归纳总结中逐渐明确求解两类问题的一般思路和常用分析方法引导学生总结两类问题，回顾求解思路，介绍题目变化的规律，常见障碍的设置方式总结、体会不同类型问题的求解思路；对题目的演化趋势产生初步的认识提醒学生归纳问题解决中常用的分析方法：鼓励学生尝试不同分析方法的交叉运用归纳、总结，加深对逆推法和顺推法的认识；尝试用顺推法分析例题1，用逆推法分析例题2，体会两种分析方法的异同点评：课堂练习2中设置了学生相对陌生的分析情境和与学生潜在意识完全相反的结论，使部分学生的分析陷入误区，从而导致学生的争论，在争论中使学生巩固了陈述性知识在新情境中的应用，并且经历了通过努力解决困难的过程。通过对两类问题求解思路的归纳总结和不同分析方法的对比交叉，促进了程序性知识的泛化。事件8通过练习巩固求解思路及分析方法，获得反馈信息布置学生完成形成性评价练习题(见附录3)；走到学生中间进行辅导，了解并关注学生的求解进度及出错情况自主完成评价练习题检查学生的求解结果，获得反馈信息并给出形成性评价对照答案，针对自己的完成情况审查对求解思路及分析方法的掌握情况点评：四道形成性评价题目的编选是有层次性的，其中前两题着重考查分析实际过程抽象出物理模型的能力，而且便于对顺推和逆推两种分析方法进行比较；第三题侧重于考查在对过程分析的基础上应用数学工具计算和论证以及求解过程的表达能力；第四题则对初步的策划和设计能力提出了要求。通过形成性评价练习使教师获