“共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用”學(xué)案設(shè)計

        高中物理新課標(biāo)在課程標(biāo)準(zhǔn)中提出：“高中物理課程有助于學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)基本的物理知識與技能；體驗(yàn)科學(xué)探究過程，了解科學(xué)研究方法；增強(qiáng)創(chuàng)新意識和實(shí)踐能力……”上述目標(biāo)依賴傳統(tǒng)的教學(xué)方式已無法實(shí)現(xiàn)。時代呼喚新的教學(xué)模式，建模教學(xué)已逐漸被許多教師廣泛采納，并表現(xiàn)出了強(qiáng)大的生命力。
        物理模型是對實(shí)際問題進(jìn)行科學(xué)抽象的處理，用一種反映原物本質(zhì)特性的理想物質(zhì)或過程或假想結(jié)構(gòu)，去描述實(shí)際的事物或過程。建模既是一種思維過程，又是一種思維方法，其實(shí)質(zhì)就是將隱藏在復(fù)雜物理情景中的研究對象或物理過程進(jìn)行簡化、抽象、類比、提煉甚至理想化形成雛形物理模型。這種模型是物理系統(tǒng)或物理過程概念化的表征，物理建模的目的在于正確表征物理情景。因此，建模的過程應(yīng)根植于具體的物理情境，通過物理情景中各種現(xiàn)象、過程、變量之間的描述建構(gòu)物理模型，并對模型進(jìn)行分析、討論、檢驗(yàn)，形成真正物理意義上的模型，再用模型來分析、處理和解決物理問題。
        將物理概念的形成、物理規(guī)律的掌握和物理問題的解決整合到物理建模和模型應(yīng)用中，這有利于促使學(xué)生對物理學(xué)的一致性、靈活性和系統(tǒng)性的理解，有利于學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究過程，體驗(yàn)物理概念在物理建模過程中引入的必要性。物理規(guī)律是物理建模活動的結(jié)果，物理問題的解決是物理模型的應(yīng)用，有利于學(xué)生理解并掌握物理學(xué)研究的一般方法，有利于培養(yǎng)學(xué)生勤奮善思、學(xué)以致用和對物理學(xué)持久的興趣。
        在建模教學(xué)中，教師要讓學(xué)生在實(shí)際情景或創(chuàng)設(shè)的物理情景中，經(jīng)歷建立模型、完善模型、評價模型、應(yīng)用模型幾個過程，促使學(xué)生對建模過程整體性的理解，達(dá)到能獨(dú)立建模，并利用物理模型解答相關(guān)問題。
        【課前預(yù)習(xí)】
        （1）回顧共點(diǎn)力平衡的作用特征及遵循規(guī)律。
        （2）通讀教材，把自己的疑問寫出來，帶著問題進(jìn)入課堂。
        【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
        （1）理解共點(diǎn)力平衡的作用特征及遵循規(guī)律。
        （2）能夠運(yùn)用共點(diǎn)力平衡條件解決生產(chǎn)和生活中常見的三力（及三力以上）平衡問題。
        （3）親歷問題探究全過程，體會三角形法，正交分解等方法的恰當(dāng)選擇應(yīng)用。
        （4）初步總結(jié)提煉形成解決平衡問題的基本思路和方法。
        【學(xué)法指導(dǎo)】
        共點(diǎn)力作用下物體的平衡問題是牛頓第二定律的應(yīng)用特例，即F＝ma，其中a＝0。因此，其分析思路和方法與牛頓運(yùn)動定律的應(yīng)用相同。
        同學(xué)們，讓我們一起來應(yīng)用平衡條件解決兩個實(shí)際問題吧！
        （1）活動一   用繩子將鳥籠掛在一根橫梁上，如下圖所示，若鳥籠重20 N，求繩子OA和OB的拉力各是多大？ 
                導(dǎo)學(xué)問題1： 可用幾種不同的方法來求解？
        導(dǎo)學(xué)問題2： 繩子拉力大小與繩長有何關(guān)系？由哪個物理量決定？
        導(dǎo)學(xué)問題3： 假設(shè)每條繩子所承受最大拉力相同，逐漸增大物體質(zhì)量，哪條繩子先斷？
        導(dǎo)學(xué)問題4： 假設(shè)B、O點(diǎn)不動，將A點(diǎn)向左緩慢移動，繩子拉力如何變化？
        導(dǎo)學(xué)問題5： 如何來選擇繩子的粗細(xì)？
        導(dǎo)學(xué)問題6： 解決三力平衡問題常用什么方法？
        （2）活動二   工人在移動放在水平地面上的貨箱時，通常會采用“拉”與“推”兩種方法，如下圖所示，這兩種方法的作用力方向不同：拉力斜向上，而推力斜向下。 
         
        導(dǎo)學(xué)問題1： 怎樣移動箱子較省力？
        導(dǎo)學(xué)問題2： 當(dāng)角度θ等于多少時，拉力F最��？
        導(dǎo)學(xué)問題3： 求解平衡問題的基本思路是什么？
        導(dǎo)學(xué)問題4： 在裝載貨物時，工人往往借助一斜面將貨物推上汽車，模型如下圖所示，使用這個斜面能省多少力？ 
         
        工人要把重為1000 N的貨物沿斜面推到頂端，斜面長5 m，高為3 m。貨物與斜面間動摩擦因數(shù)是0.3。假定推力方向始終與板面平行，求工人在搬運(yùn)中推力至少為多少？
        綜上所述，在倡導(dǎo)自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)的今天，課堂教學(xué)中的學(xué)案設(shè)計被許多學(xué)校采用。筆者認(rèn)為學(xué)案設(shè)計必須體現(xiàn)學(xué)科特點(diǎn)，學(xué)案設(shè)計不同于教案和練習(xí)，學(xué)案設(shè)計一定要突出導(dǎo)學(xué)、導(dǎo)思、導(dǎo)用功能，學(xué)案設(shè)計要符合學(xué)生已有的認(rèn)知能力。 

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