“共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用”學(xué)案設(shè)計(jì)
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(shí)與技能;體驗(yàn)科學(xué)探究過(guò)程，了解科學(xué)研究方法;增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力……”上述目標(biāo)依賴傳統(tǒng)的教學(xué)方式已無(wú)法實(shí)現(xiàn)。時(shí)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(duì)實(shí)際問(wèn)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(guò)程或假想結(jié)構(gòu)，去描述實(shí)際的事物或過(guò)程。建模既是一種思維過(guò)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(duì)象或物理過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)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(guò)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(guò)程應(yīng)根植于具體的物理情境，通過(guò)物理情景中各種現(xiàn)象、過(guò)程、變量之間的描述建構(gòu)物理模型，并對(duì)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(lái)分析、處理和解決物理問(wèn)題。
將物理概念的形成、物理規(guī)律的掌握和物理問(wèn)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(duì)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(guò)程，體驗(yàn)物理概念在物理建模過(guò)程中引入的必要性。物理規(guī)律是物理建模活動(dòng)的結(jié)果，物理問(wèn)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(duì)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(píng)價(jià)模型、應(yīng)用模型幾個(gè)過(guò)程，促使學(xué)生對(duì)建模過(guò)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(wèn)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(wèn)寫出來(lái)，帶著問(wèn)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(jiàn)的三力(及三力以上)平衡問(wèn)題。
(3)親歷問(wèn)題探究全過(guò)程，體會(huì)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(wèn)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(wèn)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(dòng)定律的應(yīng)用相同。
同學(xué)們，讓我們一起來(lái)應(yīng)用平衡條件解決兩個(gè)實(shí)際問(wèn)題吧!
(1)活動(dòng)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(wèn)題1： 可用幾種不同的方法來(lái)求解?
導(dǎo)學(xué)問(wèn)題2： 繩子拉力大小與繩長(zhǎng)有何關(guān)系?由哪個(gè)物理量決定?
導(dǎo)學(xué)問(wèn)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(wèn)題4： 假設(shè)B、O點(diǎn)不動(dòng)，將A點(diǎn)向左緩慢移動(dòng)，繩子拉力如何變化?
導(dǎo)學(xué)問(wèn)題5： 如何來(lái)選擇繩子的粗細(xì)?
導(dǎo)學(xué)問(wèn)題6： 解決三力平衡問(wèn)題常用什么方法?
(2)活動(dòng)二 工人在移動(dòng)放在水平地面上的貨箱時(shí)，通常會(huì)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(wèn)題1： 怎樣移動(dòng)箱子較省力?
導(dǎo)學(xué)問(wèn)題2： 當(dāng)角度θ等于多少時(shí)，拉力F最小?
導(dǎo)學(xué)問(wèn)題3： 求解平衡問(wèn)題的基本思路是什么?
導(dǎo)學(xué)問(wèn)題4： 在裝載貨物時(shí)，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(gè)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(zhǎng)5 m，高為3 m。貨物與斜面間動(dòng)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(jì)被許多學(xué)校采用。筆者認(rèn)為學(xué)案設(shè)計(jì)必須體現(xiàn)學(xué)科特點(diǎn)，學(xué)案設(shè)計(jì)不同于教案和練習(xí)，學(xué)案設(shè)計(jì)一定要突出導(dǎo)學(xué)、導(dǎo)思、導(dǎo)用功能，學(xué)案設(shè)計(jì)要符合學(xué)生已有的認(rèn)知能力。
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