例谈力学教学中如何采用案例教学

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  当前,新课程改革在全国各地轰轰烈烈地展开,新课改的主要目的是提高全体学生的创新素养,强化知识的形成过程以及伴随这一过程的创新思想、创新方法和创新态度教育。同时在高中的各门基础课程中,物理课在提高学生的科学素质方面起着无可替代的作用,力学教学在物理教学中更是占有举足轻重的地位。
  
  一、高中物理力学教学的现状
  
  在传统的教学观念、思想方法和应试教育的束缚下,力学教学始终是物理教学中最突出的薄弱环节之一。高中物理力学在物理教学中的作用没有得到充分的体现,教学方式呆板,从教学内容到教学方式没有给学生留出足够的发展空间,这样无法让学生用学到的力学知识去解释一些力学现象,造成力学学习的不切实际性。现代物理教育理论认为,只有对物理力学概念和规律有着深刻的理解,才能真正地掌握并加以灵活运用。物理力学教学的重中之重,就是要让学生获得清晰完整的物理力学概念和规律。因此,必须特别注意培养学生物理思维的深刻性。善于通过一些案例现象发现问题的本质。
  
  二、高中物理力学案例教学的应用
  
  传统的教学方法主要以教师讲授为主,学生是被动接受教师“填鸭式”的灌输。而案例教学法注重培养能力,能够启发学生积极思考,调动学生的主观能动性,提高学生的分析问题、解决问题、语言组织能力和语言表达能力等综合能力。此外,在案例教学活动中。教学者还可以将课堂讨论和辩论向课外延伸,给学生安排案例研究性论文或者模拟性的答辩状、代理词等。所谓力学案例教学法,是在学生学习和掌握了一定的物理力学理论知识的基础上,通过老师讲解和学生练习案例,让学生把所学的理论知识运用到力学实践中的一种教学方法。它是一种具有启发、诱导、决策等功能的新型教学方法。笔者认为,我国当前的高中物理力学教学的主要目标是培养学生的基本物理知识,他们既要掌握基本的力学知识和理论,更要具备分析和解决实际问题的能力。所以力学教学中的案例教学,要达到以下目的:第一,要使学生掌握力学的基本概念和原理;第二,要能把所学的力学知识运用到力学实践活动;第三,要具备基本的力学学习理念。
  
  
  1,动态平衡
  动态平衡问题是通过控制某些物理量,使物体受力情况发生缓慢变化,而这个过程中物体始终处于一系列的平衡状态的问题,关键抓住不变量,依据不变量来确定其他量的变化,笔者在教学中就采用了常用案例图解法。如图1所示,轻绳AO、BO结于O点,系住一个质量为m的物体,AO与BO分别与竖直方向夹角为α、β,开始时,α+β<902,现保持O点位置不变,缓慢增加BO与竖直方向夹角β直到BO成水平方向,现在讨论这一过程中绳AO及BO上的拉力各如何变化。在图2中,结点O受重物拉力FG、两绳拉力FOA、FOB而始终处于平衡态,其中FG=mg是恒力,FOA方向始终不变,FOB大小、方向都在变。由平衡条件及三角形法则,对任一平衡状态,这3个力首尾顺次相接构成一个三角形,可以看出ROB开始逐渐减小,垂直FOA时最小,然后逐渐增大;而FOA一直增大。
  
  2z滑动摩擦力
  笔者在“测定滑动摩擦力”这节课时,有学生提出问题:“为什么在水平方向匀速拉动物块时,物块受到摩擦力大小才等于测得的拉力的大小呢?”但是在高中物理新教材中,关于平衡力的知识是后续的教学内容,但是笔者简单地介绍了两力平衡的条件和物体在乎衡力作用下的运动情况,这件事起先并没有引起笔者的注意,可是当教完“力与运动”的教学内容后,发现这个班级学生对知识的掌握情况要明显好于其他平行的班级的学生。笔者通过思考,也许当时在给学生讲“两力平衡”时,虽然没有顺应教材中的逻辑安排,但是讲的时机正好是在该班学生学习最“需要”的关节点上,而且学生学到的知识立即可用之于实践,能解决实际问题,所以就给学生留下了深刻的印象。为此笔者认为,教师在用新教材的过程中,应变教材中的某些缺陷为学生学习的需要,进而师生互动对教材进行补白,从而生成、充实校本课程。
  
  3,加速度
  质量为m的小猫静止于很长的质量为M的吊杆上,如图3所示。在吊杆上端悬线断开的同时,小猫往上爬,若猫的高度不变,求吊杆的加速度。解析:本题通常用隔离法来解,即分别对猫和杆受力分析,再列式求解。那么将涉及分析摩擦力,现在我们把猫和杆看成一个整体,在这个系统中只有部分物体有加速度。作为系统内部的相互作用力可以抵消,避免了对摩擦力的分析计算,使得问题分析简化,计算快捷。猫的高度不变,说明猫的加速度为O,则系统中只有杆具有向下的加速度,系统受合外力为(M+m)g。则猫和杆整体用牛顿第二定律得(M+m)g=Ma。这样就直接求得了杆的加速度为a=(M+m)g/M。
  总之,案例教学并不是本次新课改才出现的“新生事物”’是多年来投身课程改革的专家和学者们一直追求的,是世界教育发展的必然趋势。为此我们在高中物理力学教学中,我们应摆脱传统的教学模式,充分应用案例教学教法,这样能更加有效地提高学生的创新思维能力。
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