基于核心素養(yǎng)的教學設(shè)計—動能和動能定理

葉飛 梁旭

摘要：以核心素養(yǎng)為目標，通過任務(wù)分解、情境創(chuàng)設(shè)和問題設(shè)計，以“動能和動能定理”為例，具體闡述如何以教學內(nèi)容為載體，以情景提問為引導，以探究活動為主體.并就思維引導、實驗、教學活動方式提出了建議.最終達到核心素養(yǎng)目標的過程.

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；教學設(shè)計；動能和動能定理；任務(wù)；問題情景

作者簡介：葉飛（1980-），男，浙江長興人，本科，中學一級教師，研究方向：高中物理學科教學；

梁旭（1962-），男，浙江上虞人，本科，中學特級教師，浙江省高中物理教研員，研究方向：中學物理教學目標、方法和策略.

1任務(wù)分解

任務(wù)1：猜測動能可能與什么因素有關(guān).

任務(wù)2：推導動能的表達式.

任務(wù)3：動能定理的拓展.

任務(wù)4：動能定理的應(yīng)用.

2教學活動

任務(wù)1：猜測動能可能與什么因素有關(guān).

問題情景：步槍子彈射穿鋼板視頻（圖1為截圖），大鐵錘掀翻汽車視頻（圖2為截圖）.

教學建議：

（1） 思維引導建議：通過觀察步槍子彈射穿幾塊鋼板和巨大鐵球砸碎幾輛汽車的錄像，發(fā)現(xiàn)運動物體具有能量，根據(jù)學生在初中已有基礎(chǔ)可直接提出這種能量是因物體運動而具有的能量——動能.而高速運動的子彈和大鐵球能使學生聯(lián)想到動能與物體速度、質(zhì)量有關(guān).

（2） 教學活動建議：對于問題1、2、3，均可讓學生直接回答，其他同學補充.

任務(wù)2：推導動能定理的表達式.

問題情景：如圖3所示，物塊在恒力作用下在光滑水平面上沿直線運動，速度從v1變?yōu)関2.

5.動能定理的表達式是怎樣的？所表達的意義是什么？知道W = Ek2 - Ek1，即力在一個過程中對物體做的功，等于物體在這個過程中動能的變化（物理觀念）

6.在同一直線上行駛的汽車和地面上看到的F、l和v，哪些量相同，哪些量不同？不同的參考系動能定理表達式是否可能不同？因速度、位移與參考系有關(guān)，動能定理表達式與所選擇的參考系也有關(guān)，通常默認地面為參考系（物理觀念）

教學建議：

（1） 思維引導建議：要得到動能的定理表達式，除了實驗方法以外，可以從做功的角度進行理論推導.如圖3所示的情景，物塊在恒力作用下在光滑水平面沿直線運動，速度從v1變?yōu)関2，要求學生進行理論推導.

（2） 教學活動建議：對問題1，可先讓學生獨立思考，然后小組討論并回答；對問題2，可讓學生獨立回答，其他同學補充；對問題3，要求學生獨立推導，教師選擇典型進行展示與評價；對問題4、5，可讓學生獨立回答，其他同學補充；對問題6，可先讓學生獨立思考，然后小組討論并回答，教師進行補充說明.

任務(wù)3：動能定理的拓展.

問題情景：如圖4所示，物體受到斜向上拉力作用下在粗糙水平面上運動，速度從v1變?yōu)関2.

教學建議：

（1） 思維引導建議：先讓學生對如圖4所示情景的動能定理形式進行猜想，再讓學生證明，對于問題4、5的情形，考慮到教學時間限制，不要求學生在課堂中進行嚴格推導，但可以要求學生對公式為何仍能成立進行解釋和說明.

（2） 教學活動建議：對問題1，可讓學生直接回答，其他同學補充；對問題2，要求學生獨立進行推導，教師選擇典型情況進行展示，師生一起進行評價；對問題3，可讓學生直接回答，其他同學補充；對問題4和問題5，可讓學生先獨立思考，然后小組討論再回答，教師根據(jù)需要適當說明.

任務(wù)4：動能定理的應(yīng)用.

問題情景：如圖5所示，一滑塊（可視為質(zhì)點）經(jīng)水平軌道AB進入豎直平面內(nèi)的四分之一圓弧形軌道BC.已知滑塊的質(zhì)量m=050kg.滑塊經(jīng)過A點時的速度vA=50m/s，AB長x=45m，滑塊與水平軌道間的動摩擦因數(shù)μ=010，圓弧形軌道的半徑R=050m，g取10m/s2.

教學建議：

（1） 思維引導建議：先讓學生對兩種情景分別畫好運動草圖，對運動員做好受力分析，標注相應(yīng)物理量.

（2） 教學活動建議：對問題1，可讓三名學生直接上臺板演，其他同學點評，教師對使用動能定理的解題規(guī)范加以說明；對問題2，要求學生思考后能回答出，阻力為變力，運動為曲線，這時候讓學生自己完成解題過程，教師選擇典型情況進行展示，師生一起進行評價；對問題3，可讓學生直接回答，其他同學補充；對問題4，可讓學生先獨立思考，然后小組討論再回答，教師根據(jù)需要適當說明.