《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？（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行運算；雖然受力分析正確，也知道進行力的分解，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)的目標系統(tǒng)； 教學(xué)目標是多因素的，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，單元目標、章目標，整個物理體系的整體目標。其中各個因素，各個層次的目標，按認知層次、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的整體系統(tǒng)性——即這節(jié)課就管這節(jié)課的目標，沒能高瞻遠矚地把握到

11、它在整體目標系統(tǒng)中的地位和作用，沒能把它和整系統(tǒng)的目標關(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系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，特別是“德”的目標，不要一提“德”的目標，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，它們與學(xué)習(xí)目標的達到，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，應(yīng)與“德”的層次目標相對應(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?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