《牛頓第二定律的應(yīng)用》案例分析

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1、《牛頓第二定律的應(yīng)用》案例分析 ――――物理組　朱梁權(quán) 【摘要】 ?牛頓第二定律的應(yīng)用?要求學(xué)生對運動學(xué)一系列公式的掌握要扎實，即基礎(chǔ)知識要牢固，同時要對物體的受力分析和運動分析能力也要有較高要求，涉及到學(xué)生的邏輯推理能力、空間想象能力、分析作圖能力、數(shù)學(xué)運算能力等等。 【案例背景】 我發(fā)現(xiàn)每個同學(xué)對學(xué)習(xí)物理都有這樣的體會：一、對物理課很有興趣，對生活中的物理就更有興趣；二、課本一看就懂，上課一聽就會，老師一點就通，而自己一做就錯； 因此我想對此種現(xiàn)象進(jìn)行研究分析，希望能總結(jié)出制約學(xué)生解題因素有哪些，我們在教學(xué)中應(yīng)該如何幫助學(xué)生克服這些因素。針對這種現(xiàn)象，我以?牛頓第二定律的應(yīng)用?

2、為專題設(shè)計了以下兩種類型的試題，邀請了高一（12）班的朱桂如同學(xué)作為參與者，參與了我的研究。 高一（12）班朱桂如同學(xué)基礎(chǔ)知識掌握較好，課堂接受能力較強，之所以選中他為研究對象，是基于他本人學(xué)習(xí)態(tài)度端正，學(xué)習(xí)目的明確，希望自己將物理成績進(jìn)一步提升，因此其心理因素對解題影響不大，純粹研究的是知識及其能力對解題的影響。 【案例思考題】 第1題 　　一質(zhì)量為5kg的物體放在水平地面上，在與水平方向成370角的拉力作用下由靜止開始向前滑行，拉力F＝25N，經(jīng)2S物體前進(jìn)5.2m，2S末撤去拉力，問：地面動摩擦因數(shù)為多大？物體還能滑行多遠(yuǎn)？（g=10m/s2） 　第2題 某架客機在正常航線上

3、做水平飛行時，突然受到強大的垂直氣流的作用，使飛機在10s內(nèi)下降高度1700m，造成眾多乘客和機組人員的傷害事故。如果只研究在豎直方向上的運動，且假設(shè)這一運動是勻變速直線運動，試計算：（1）飛機在豎直方向上產(chǎn)生的加速度是多大？（2）乘客所系安全帶必須提供相當(dāng)于乘客體重多少倍的位力才能使乘客不脫離座椅？（g=10m/s2） 【記錄過程】 第1題朱桂如解答過程如下： 　解（1）對物體受力分析畫圖如右，由牛頓第二定律，得： 　　　　F合＝F2－f 　　　　ma=F·Cosθ-μN ma=F·Cosθ-mg 　　　∵由運動學(xué)公式，得： 　　　　s=V0t+1/2(at2

4、) 5.2=0+2a a=2.6m/s2 ∴ma=F·Cosθ-mg 5×2.6=25×Cos370-μ×5×10 μ=50/7 (2)由牛頓第二定律，得： 　　　　F合1＝f ma1=μmg a1=(500/7)m/s2 ∴物體失去拉力的作用后還能滑行的位移為　s=V0t+1/2(at2) 到此無法進(jìn)行下去….. 第2題朱桂如解答過程如下： 解：（1）由運動學(xué)公式：s=V0t+1/2(at2) 　　　　　　　　　　　1700＝0＋1/2a(

5、10)2 a=34m/s2 (2) 無法解答，與同學(xué)討論，也無法肯定自己的答案是否正確。 就朱桂如的解題情況，師生對話如下： 師：飛機做的是什么運動？ 生：做的是類平拋運動。 師：為什么？ 生：在水平方向上飛機未受力，在豎直方向上受重力和垂直氣流所施加的力，因此在水平方向上做勻速直線運動，在豎直方向上做勻變速直線運動（而且題目也明確說明了）。 師：第一問回答正確，為什么不繼續(xù)對第二問進(jìn)行下去呢？而且你的分析是完全正確的。 生：可是第二問問是安全帶對乘客施加的作用力，且乘客脫離座椅是什么狀態(tài)呢？ 師：飛機和乘客運動狀態(tài)

6、相同嗎？ 生：相同！ 師：如果把乘客單獨畫出來，應(yīng)該如何畫呢？畫出來給我看看。 生：畫圖如右； 師：向上的N力是誰施加的？ 生：是座椅施加的； 師：可是題設(shè)問的是安全帶對乘客提供的力是多少，你畫的圖中有題設(shè)的問題嗎？ 座椅會對乘客施加力嗎？題目所問的是乘客脫離座椅，乘客怎樣叫脫離座椅即乘客會向哪個方向運動從而脫離座椅？ 生：乘客應(yīng)向上運動而脫離座椅。 師：飛機在飛行中乘客實際上脫離了座椅嗎？ 生：沒有脫離。 師：為什么沒有脫離或者說是什么讓乘客沒有脫離座椅？ 生：是安全帶。 師：安全帶給乘客應(yīng)施加什么方向的作用力？ 生：向下。 師：請再畫出乘客的受力圖。 生：畫

7、圖如右。 師：請問你畫的向上的N力是誰施加的？ 生：是座椅施加的； 師：如果安全帶，乘客是要向上脫離座椅的，是嗎？乘客脫離了座椅，座椅還對乘客有力的作用嗎？ 生：沒有。 師：請你再畫出乘客受力圖 生：第三次畫圖如右； 師：圖中F是什么力，是誰施加的？作用在誰上面？ 生：是拉力，是安全帶施加的，作用在乘客上。 師：現(xiàn)在請根據(jù)第一問計算F吧。 生：老師可是不知道乘客的體重（或質(zhì)量） 師：不知道，先設(shè)乘客質(zhì)量為m，利用什么定律來解試試。 最后朱桂如同學(xué)順利的解答出這道題　 【案例分析】 第1題　要能快速而準(zhǔn)確的解答本題，要求學(xué)生掌握的知識點較多同時也是很基礎(chǔ)，特別是運動學(xué)

8、一系列公式要能熟練應(yīng)用，對物體受力較簡單，因為施力物體明確，但分析后要進(jìn)行簡單的力的正交分解，同時還要求學(xué)生有最基本的數(shù)學(xué)運算能力。因此本道題能很好的反映學(xué)生對牛頓第二定律的基本掌握情況。 　　從朱桂如同學(xué)做題情況來看，具有一般的解題能力――受力分析能力、運動分析能力、畫圖能力（原題中是沒有情景圖的）；解題思路較為清晰；解題步驟較為規(guī)范；有一定的書定表達(dá)能力；但對基礎(chǔ)知識掌握欠佳，不能靈活運用運動學(xué)公式，即在公式較多的情況下，無法根據(jù)題設(shè)條件合理選擇公式進(jìn)行運算；雖然受力分析正確，也知道進(jìn)行力的分解，但對力的分解的真正目的不明確，從而導(dǎo)致雖然分解了力，但漏了豎直方向的分力對壓力的影響，只要這

9、一關(guān)鍵的知識錯誤了，后面的結(jié)果就可想而知了。 第2題　本題在第一題的基礎(chǔ)上加深了難度，涉及到了連結(jié)體的解題特點和規(guī)律、學(xué)生對超失重狀態(tài)的生活體驗； 從朱桂如的解題和與其對話分析，他對單個物體的受力分析和運動分析掌握得比較到位。但對連結(jié)體的解答有所困難，不會從對飛機的受力分析和運動分析轉(zhuǎn)換到對乘客的受力分析和運動分析，同時對失重狀態(tài)無法體驗，同時在對失重狀態(tài)無法體驗的情況下無法利用乘客的運動情況來推理乘客的受力情況。 【分析結(jié)論】 綜上所述影響該生正確解題因素的是：1無法正確理解物理學(xué)公式中的各符號的含義； 2、無法正確理解眾多公式間的相互關(guān)系；3、對解題步驟只知其然不知其所以然；4

10、、空 間想象能力欠缺；5、推理能力欠缺；6、數(shù)學(xué)運算能力欠缺；7、讀題、審題能力欠缺； 【案例反思】 　　1、要提高教學(xué)系統(tǒng)的整體功能，優(yōu)化教學(xué)的目標(biāo)系統(tǒng)； 教學(xué)目標(biāo)是多因素的，主要包括了知、能、德三方面的因素；同時又是多層次的，主要包含了節(jié)目標(biāo)，單元目標(biāo)、章目標(biāo)，整個物理體系的整體目標(biāo)。其中各個因素，各個層次的目標(biāo)，按認(rèn)知層次、組成因素還可再行分解。例：“知”、可分解為知識、概念、規(guī)律……；“能”可分解為智力技能（說、讀、寫、計算……）、操作技巧；“德”可分解為情感、意志、行為習(xí)慣養(yǎng)成……。 我們在教學(xué)過程中容易忽略目標(biāo)的整體系統(tǒng)性——即這節(jié)課就管這節(jié)課的目標(biāo)，沒能高瞻遠(yuǎn)矚地把握到

11、它在整體目標(biāo)系統(tǒng)中的地位和作用，沒能把它和整系統(tǒng)的目標(biāo)關(guān)聯(lián)起來。知識、能力不是一節(jié)課二節(jié)課就能培養(yǎng)的，要靠一個整體的系統(tǒng)或者說要靠長期的訓(xùn)練才能完成的。比如如何從題目所設(shè)的問題的入手分析，即要有意識的培養(yǎng)學(xué)生智力技能（說、讀、寫、計算……）中的“讀”題能力 2、要提高教學(xué)目標(biāo)的結(jié)構(gòu)多元素間的整合； 關(guān)于知、能、德三方面的因素組成的目標(biāo)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，特別是“德”的目標(biāo)，不要一提“德”的目標(biāo)，就是理想教育、愛國主義教育，這僅是主要的一方面。其實平時教學(xué)中，更多的還是情感、意志、習(xí)慣養(yǎng)成方面的“德”的目標(biāo)，它們與學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)到，有著更直接的影響關(guān)系。例如：第2題第二問朱桂如同學(xué)基本是處于一種放棄狀

12、態(tài)的，我在教學(xué)中注意了他學(xué)習(xí)興趣、意志、毅力的培養(yǎng)和訓(xùn)練，學(xué)習(xí)是苦中有樂的過程，不苦就不樂，缺乏興趣、意志、毅力就學(xué)不成。在“知、能”的層次目標(biāo)，應(yīng)與“德”的層次目標(biāo)相對應(yīng)組合結(jié)構(gòu)。在完成第二問的過程中循循善誘讓他自己最后得出的結(jié)論，它既培養(yǎng)了意志和毅力，又掌握了知、能，使之相得益彰。同時定的目標(biāo)也不能過高，“跳一跳就能摘得到”。 　3.要強化、激活教學(xué)系統(tǒng)中教師和學(xué)生間的互動作用 從整個學(xué)習(xí)過程來看，學(xué)生是教學(xué)系統(tǒng)中的主體， 第一要激活學(xué)生——即強化增大學(xué)生“動手、動眼，動口，動腦”的強度和活動量。凡是可能讓學(xué)生動手的學(xué)習(xí)，盡量讓學(xué)生多去動手摸索（比如探索實驗，動手隨堂簡易小實驗，甚至演

13、示實驗）；凡是能讓學(xué)生動眼觀察感知的演示、生活、生產(chǎn)、科技、自然現(xiàn)象，盡量創(chuàng)造條件讓學(xué)生去觀察、感知；凡是能讓學(xué)生動口的機會，盡量讓學(xué)生去議論、爭議、回答問題；動腦貫穿于整個教學(xué)全過程，這里關(guān)鍵是適當(dāng)?shù)卦龃髣幽X的強度，一是多給機會（提出問題，不急回答，讓其思考），二是適當(dāng)提高動腦的難度和思維量。只有這樣，學(xué)生對輸入的信息，反應(yīng)積極了，才可能強化對輸入信息的相互作用；第二要激活教法——即一節(jié)課一個內(nèi)容，應(yīng)以一、二種教法為主，輔以其他的教法，且相互交換穿插，形成一個最優(yōu)的綜合教法的動態(tài)結(jié)構(gòu)。比如我在設(shè)計這一節(jié)教學(xué)內(nèi)容時就應(yīng)用了兩種教法：第1題完全放手，讓學(xué)生自己從頭到尾，最后點評；第2題在學(xué)生有點疲憊基礎(chǔ)上在做不出的第二問的情況下，我沒有讓其繼續(xù)思考下去，而是抓住他這時很想得到老師指點的心態(tài)下及時加以引導(dǎo)，通過師生的一問一答，教師及時得到了對學(xué)生教學(xué)信息的反饋。 在整個案例的分析過程中，我始終堅信真正的學(xué)習(xí)者其主動學(xué)習(xí)的意識只有其自己形成后才能真正解決問題。老師只能是創(chuàng)造機會，提供資料，用符合他們這個年齡階段的心理特征的合理做法，幫助學(xué)習(xí)者形成主動學(xué)習(xí)的意識，摸索出適合自己的學(xué)習(xí)方法、正確的解題思路、科學(xué)的解題習(xí)慣。 第 4 頁 共 4 頁