1、“物體運動狀態的改變”新課程設計福建福州市第一中學張彬旭福建教育廳普通教育研究室林為炎2004年9月，高中課程改革試點工作在廣東、山東、海南和寧夏四個省、自治區全面展開。我省也在為實行新課程改革緊鑼密鼓地籌備中，除已對工作在一線教學的教師進行新課程改革培訓，還結合我省物理教學的實際情況，在課堂教學中不斷改進教學方法，不僅側重基本知識、基本技能的培養，更加注重教師對學生在實際應用領域的引導，注重對學生解決問題過程中分析能力的培養，注重對學生科學方法，情感教育的熏陶。通過教師教學多樣化的改革，以有利于學生學習方式的多樣化，讓課堂教學活動的開展更加生動活潑。此外，在中學物理教學中將不斷嘗試把課堂教學

2、與研究性學習循序漸進地結合起來。把先進、便捷的多媒體教學方式恰當地引入物理課堂，引導學生把信息工具當做日常促進自主學習的認知工具與情感激勵工具，充分發揮學生在學習過程中的主動性、積極性與創造性，使學生在學習過程中真正成為信息加工的主體和知識意義上的主動建構者（而不是外部刺激的被動接受器和知識灌輸的對象）；教師則要成為課堂教學的組織者、指導者。 基于上述我省中學物理教學工作改革的方向，嘗試在實際教學中不斷滲透此種理念。比如福建省福州市第一中學物理組在揣摩新課程改革的理念中，有了突出的成績，下面將該校物理組張彬旭老師代表我省高中組參加的“全國第六屆物理青年教師講課大賽”的現場教學設計作為

3、案例加以說明。 “物體運動狀態的改變”是牛頓第一定律和牛頓第二定律相互結合過渡的內容，以往在教學中處理這節課的內容較為簡略，基本上與其他內容合并講解，本文將嘗試在這部分內容的教學設計上有所創新。 一、“物體運動狀態的改變”新課的引入 由于學生在初中階段已經接觸有關描述物體運動狀態的相關內容，所以，對于這個問題的處理，不宜花費學生太多的時間和精力，采用恰當的具體實例作為提出問題的方式與新的知識進行銜接，可以達到溫故引新的效果。 例（導入新課問題設計）：學生通過自由選擇回答的方式，判斷以下物體的運動狀態是否發生變化，并引導學生從實例中體會判斷物體運動狀態改變

4、的表象。 （1）飛機在空中做勻速直線飛行，它的運動狀態是否變化？ （2）蹦極運動員做加速度的大小和方向都不變的直線運動，他的運動狀態是否變化？ （3）運動員速度大小不變地繞操場奔跑一圈，在其奔跑的過程中，運動狀態是否變化？ 通過上面提出的問題，學生在分析實際問題的同時能夠領會到：判斷物體運動狀態是否變化，要以物體的速度（包括速度的大小和方向）是否都發生變化為依據。速度發生變化無論是速度大小變化還是速度的方向變化，都意味物體的運動狀態發生了變化。根據運動學所學知識速度發生變化的物體必定具有加速度。由此，教師又可以引導學生將新舊內容融合并升華，即無論加速度是

5、否恒定，具有加速度的物體，其運動狀態一定在發生變化。 二、探究“物體運動狀態改變”的原因 課堂教學要突顯學生的主體地位，體現師生的互動性。為了調動學生主動學習的熱情，使他們更好地參與到課堂教學中來，在設置問題時，側重學生感興趣的話題。如，為了引導學生分析物體運動狀態改變的原因，本課借助學生對體育方面的熱情，以策劃2004年奧運會上“中、俄女排決賽”為例，讓學生通過觀賞（比賽實況中激動人心的片斷），用以分析排球的運動狀態是否發生變化，再將發球過程剪輯慢放，讓學生分析發球過程可分解為幾個階段，并研究排球在每個階段運動狀態如何變化。以此培養學生的觀察能力、總結歸納的能力。同時利用

6、這個例子對學生進行情感教育，增強學生的集體榮譽感和責任感，培養自己的堅忍不拔，頑強拼搏的奮斗精神。 通過上面的鋪墊，很自然地提出第二板塊的問題：排球的運動狀態發生變化，是什么原因導致它的運動狀態變化？抓住學生對排球比賽的關切，可以很容易地把學生帶人這個問題的情境之中，并激起他們解決這個問題的興趣，讓學生在輕松，興趣的環境下積極參加到這個思維活動中來。 學生在分析發球過程中，可能出現過程分解階段不夠全面的結果，教師可以適當進行引導，并且在學生概括出排球所發生的各種運動狀態的改變都是因為受到各種力的作用的基礎上，嘗試引導學生進一步在理論上升華：力作用在物體上，可以使它的運動狀態

7、發生變化，它的運動狀態發生變化也就是它的速度發生變化，速度變化的物體必定具有加速度，由此概括出：力是物體產生加速度的原因。得到物體產生的加速度與物體所受的力有關。這正是對下節課“牛頓第二定律內容”的一個鋪墊。 由上面實例的分析，得出力是改變物體運動狀態的原因，也就是說“力總是要試圖改變物體的運動狀態”。再進一步設問，同樣大小的力作用在不同物體上，物體運動狀態改變的快慢一樣嗎？通過實際教學，學生可以回答：“不一樣，但是真正的原因，學生并不一定清楚，由此教師可抓住機會繼續激發學生探究問題的興趣以及他們求知的熱情。 三、如何量度物體的慣性大小 同樣的外部因素對不同的物體

8、可能產生了不同的效果，這表現出不同物體運動狀態改變的難易程度不盡相同，這顯然是由于不同的物體具有某種屬性的差異所造成的，那么這個屬性是什么呢？該問題的提出，可以自然、簡捷地把教學引入第三板塊“關于慣性”的學習。 初中學生已學習了什么是慣性，所以對物體運動狀態改變的難易程度不一樣，就意味著物體保持原有運動狀態的能力不同，這種能力稱為物體的慣性，這種能力的大小即物體慣性的大小，這部分內容可以理解，進而可以引導學生憑借自己的生活經驗及所了解的知識進行猜想，物體慣性的大小與哪些物理量有關？或者說，可以通過什么物理量量度物體慣性的大小？ 讓學生結合自己所學知識或生活經驗討論這個問題，

9、發表自己的看法，最大限度地發揮他們的主動性、能動性和創造性，提倡小組交流，合作學習，促進每一個學生都能夠得到充分、自由的發展。在這個基礎上，教師根據學生的討論情況通過實驗依次驗證學生的觀點是否正確。 通過實際教學嘗試，學生對上述問題討論的結果通常有以下兩種猜測： 第一種猜測是：物體的慣性大小與物體質量大小有關。這一猜測是否正確，請學生設計實驗方案給予驗證。 提供的設備：兩個質量相同的小車、上下平行的相同軌道、細線（一端連接小車，另一端連接可裝砝碼的小桶，小桶通過細線可對小車提供拉力）、砝碼。 學生在實驗方案設計中容易想到：改變其中一個小車質量，使得兩小車

10、質量不同，用力拉兩個小車，改變它們的運動狀態，然后比較它們運動狀態改變的難易程度，即慣性的大小。 在學生提出此方案后，可對學生發出以下質疑，再次引導他們積極思考：對兩個小車施加的力的大小是否有什么要求？如何判斷兩個小車運動狀態改變的難易程度？ 在問題的分析中給學生滲透物理學中重要的實驗方法：控制變量法；問題的分析要使學生懂得：在相同力的作用下，如果兩個物體運動狀態改變的快慢不同，則反映出它們保持原有運動狀態的能力不同，即慣性大小不同。 教師可根據學生的分析與設計方案完成實驗： 【演示實驗1】在滑板上放有兩個質量相同的小車，用同樣大小的力拉它們。同學們觀察

11、它們運動狀態改變快慢的情況。 在其中一個小車上加砝碼，另一小車不變，依然用同樣大小的力拉它們，請同學們再觀察它們運動狀態改變快慢的情況，并間接判斷兩個小車慣性的大小。其中步驟的設置是為了與步驟產生對比效果。 【實驗結果】很明顯：在相同的力的作用下，裝有砝碼的小車運動狀態改變較慢，這就表現出該小車保持原有運動狀態能力較強，運動狀態較難改變，慣性較大。 在這個問題的分析過程中，學生經常會步入另一個認識的誤區將物體速度變化的快慢混同于物體運動狀態改變的難易程度。為了解決這個問題，可在演示實驗1中第步實驗基礎上繼續步驟：加大作用在裝有砝碼的小車上力的作用，使得兩個小車的運

12、動狀態改變的快慢相同。讓學生通過實驗現象的分析，自己從這個認識的誤區中走出來，培養學生對實驗的觀察分析能力和自我免疫能力，以及在科學探索中“去偽存真”的學習方法。 第二種猜測是：慣性的大小是否與物體速度有關？本課建議可利用氣墊導軌配以一個多功能數據采集系統設計一個實驗，目的是通過這個實驗糾正學生中最常見的、由“表面經驗”所造成的錯誤認識。 實驗設計加下： 【演示實驗2】在傾斜的氣墊導軌上，讓一滑塊分別從導軌上的不同位置開始下滑。在氣墊導軌傾角不變的情況下，同一個滑塊的質量其所受的合外力是完全確定的。滑塊滑行的程中，數據采集系統將自動記錄滑塊運動的息，并在顯示屏顯示出滑塊經過兩個光電門時的速度及在兩個光電門之間運動的加速度。比各次顯示的實驗數據，得到：雖然滑塊在兩光電門之間的運動的速度每次各不相同，但是它的加速度卻是相同的。說明同一滑塊在相同的外力作