福建省莆田市涵江区江口镇锦江中学
前言:在新课标、新教材、新评价体系下物理的校本作业设计如何有效的培养学生的核心素养?以“动能定理的应用”为例,洞察生活情境,剖析物理原型、在实验探究中建构模型、通过链式问题再次深化应用、并能优化拓展再次的返回生活真实情境问题的解决,以期促进学生科学思维的发展,真正落实核心素养。
正文:
一、在生活情境中发现原型
真实情境一、新闻报道小区高空抛物,造成路人受伤的真实事件。高空抛物现象,被称为悬在城市上空的“痛”高空抛下的不是物是凶器时刻威胁着我们的安全。
真实情境启发学生进行思考:那么我们今天用物理的知识来解释高空抛物的危害为什么如此严重。为什么高空抛物这种违法行为要入刑法。这一问题的设置既联系生活实际,又能激发学生探索欲望,在观察现象基础上提出物理问题,在兴趣的驱动下进行科学探究。
1.1 在实验探究中建构模型
为了方便探究,在课堂中设计一个高空抛物的真实情境,让同学感受让高空抛物带来的危害(玻璃板,和小钢球)学生经历解决物理问题的基本过程﹣-模型建构.这一建构过程强化物理知识与实践情境的关联,激发学生能动性。
问题的提出:鸡蛋运动能不能等效看成是小钢珠的运动,这是一种什么性质的运动?从四楼下落达到地面的速度是多少?对地板的撞击力大概多大呢?这一问题,通过模型建构强调物理情境与物理概念的关联,同化和顺应学生的物理前概念逐步接近更科学的认知,帮助学生形成实的物理观念,并注意让学生在情境中运用规律解释物理现象和解决实际问题,从而提升学生科学思维能力,真正做到以学生为中心。
1.2在链式问题中深化应用
试题1、若一颗鸡蛋质量50g,从4楼高度静止下落,在不考虑空气阻力的作用下 ,请问着地瞬间的速度是多少?设着地后陷入地面5mm,问小球对地面的平均撞击力约为多大呢?”
解析:从鸡蛋落体提取出抓主要因素忽略次要因素,把鸡蛋等效看成就是小球的自由落体运动。四楼真实情境,让学生应用生活常识,可得高度h=3*3=9m.应用
动能定理得: ;
小球着地过程,受力如图所示:
方法①
一个从四楼掉下来的小球对地面的撞击力和地面对小球的作用力是一对相互作用力,大小相等方向相反。F’=1800N.相当于180kg的物体压在上面。360斤的物体。对一个人来说是难易承受的。那么更高呢,头骨破碎,危及生命就不言而欲了。
链式的拓展问题
拓展问题一、高空坠物下落过程中受到阻力作用,设阻力大小恒为f,则,物体下落高度h时瞬间的速度是多少? 解题:
| 出题意图:从理想化模型有回归到真实情境中的实际问题的解决。 |
拓展问题二、高空跳伞下落过程中跳伞运动员和降落伞组成的系统总质量为m,受到阻力f作用,设阻力大小和速度平分成正比即:f=kv2,如果高度够高,请问运动员达到的最大速度是多少?设下落高度为h时到速度达到的最大这个过程中阻力做的功是多少? 参考答案: 当且仅当加速度为0时, 运动员和降落伞组成的系统速度达到最大。即:
| 出题意图:从比较简单的真实情境,到更为复杂的真实情境的层层递进式的设计。 |
真实情境 理想化模型 解决物理问题
2.1真实情境二、儿童乐园中的滑滑梯。
真实情境启发学生进行思考:为什么滑滑梯要设计一个很长的平直轨道?这个直轨道设计长度有什么依据?与坡度有关吗?与滑梯高度有关吗?这一问题的设置既联系生活实际,又能激发学生探索欲望,在观察现象基础上提出物理问题,在兴趣的驱动下进行科学探究。
2.2 在实验探究中建构模型
为了方便探究,在课堂中设计一个滑滑梯的真实情境,让同学感受滑滑梯的长轨道设计与滑梯高度,还是坡度是否有关?让学生经历解决物理问题的基本过程﹣-模型建构.这一建构过程强化物理知识与实践情境的关联,激发学生能动性。
2.3在链式问题中深化应用
试题设计:游乐场中的的滑梯可看成成如图所示的模型。小朋友(可视为质点)从滑梯顶端由静止开始下滑,然后经点进入水平部分减速直到末端点停止。设滑梯高,倾斜部分长为,滑梯的倾斜和水平与小朋友之间的动摩擦因数均为,(忽略空气阻力的影响及小朋友在处的动能损失。)求小朋友停止的位置到点的水平距离。
解答过程:
从A到D根据动能定理,有
其中
解得小朋友停止的位置D到C点的水平距离为
链式的拓展问题
拓展问题一、在刚才上面的试题上再加一个问题(2)若设计滑梯时高度不变,只减小距离从而增大了斜面倾角,其他条件不变,通过计算说明滑梯的占地长度是否需要改变? 参考答案: (2)令增大后斜面倾角为,斜面长为L,BD的原来长为LBD,从A到D根据动能定理,有 解得 由此可知BD的长度与斜面的倾角无关,所以改变斜面的倾角BD的长度不变。 | 设计意图:通过动能定理的应用,理论上来分析滑滑梯的设计,水平轨道的设计是有科学依据的,把理论和实际充分的联系起来,把物理知识和实践应用相结合。使得试题的立意就高了很多。 |
拓展问题二、如图所示足够长的水平轨道左端连接有一粗糙的弧形轨道,轨道的下端水平且与水平轨道带在同一水平面上,滑块与传送带间的动摩擦因数为。现将一质量为的滑块(可视为质点)从弧形轨道上高为的地方由静止释放,在水平轨道上滑行了l=1m后停止,求滑块在弧形轨道上摩擦力做的功是多少? 参考答案:从弧形轨道的最高点研究到水平轨道滑行停止。由动能定理得: | 设计意图:有直线运动变成曲面运动,有恒力做功到变力做功。 |
3、结束语
如何在校本作业的设计中进一步提升学生的学科核心素养方面的全面发展?校本作业应该从知识能力的培养转向核心素养的能力的转变,它强化真实的生活情境体验,引导学生能在真实的生活情境中再次经历科学探究的过程,形成物理核心素养中的基本知识和基本技能的;校本作业的设计要更加注重模型的建构,不断的激发学生创造力和想象力,培养学生的科学思维方式;在校本作业中通过设置链式问题,多角度,多途径的来鼓励学生发散思维,由浅入深,循序渐进,充分的培养学生应用物理知识和应用多途径,多种方法来解决问题的探究能力;最终又回归更深层次的实践应用,在解决问题中还渗透科学态度与责任,在校本作业的设计中充分的提高学生的物理核心素养的培养。真正做到物理来源于生活并服务于生活。