中学物理通用教案设计精编之三.pdf

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1、中学物理通用教案设计精编之三“高级弹簧模型”习题教案设计不少学生虽然做对了某题答案，但对该题所用的概念和规律未必真正掌握。教师若能对症质疑，把问题暴露出来，激发学生进入主动积极状态，引导学生的思维向纵深发展，通过师生讨论辨析，定会有助于学生深入理解所学物理知识并获得相应能力。练传统题的一次习题课竟建立了一个新的高级弹簧模型。题目：总质量为500千克的船上一个人手持绳子的一端，绳子的另一端拴在岸边的树上，从船静止开始，人用100牛顿的水平力拉绳，不计水的阻力，求此人在前4秒内做的功和在第4秒末的功率；如果绳的另一端不是拴在树上而是拴在另一只质量为400千克的船上，上述答案应怎样改变？教师：请先

2、求第一种情况下人在前4秒内做的功。（指定一学生）学生：（顺利地逐步板演）21F2W=F·S·cosa=F·t2M211002=××4焦耳=160焦耳。2500教师：160焦耳是哪个力对哪个物体做的功？学生：是人的拉力对船做的功。教师：从算式上看，F的大小是用了人的拉力；M用500千克，S是人和船的位移。当人用力拉绳时，绳和拴绳的树位移为零，人拉绳的力做功应为零。为什么将人拉绳的100牛顿的力用于拉人和船？学生：绳拉人船的力和人拉绳的力是作用与反作用，所以绳拉人船的力也是100牛顿。教师：如此说来是绳的拉力对人和船做了功？手拉绳和绳拉手的两个力分别作用在绳和手上，但手与绳接触点的空间位置坐标是

3、一个，此点位移是零，绳对人拉力的功亦为零。那么，究竟什么力做的功呢？学生：好像是人对船的静摩擦力做功。教师：题目所问人做的功是指人对船的静摩擦力的功吗？此力与人拉绳的力有何关系？学生：可能是。这两个力相等。因为绳拉人的力等于船对人的静摩擦力，所以人对船的静摩擦力也等于绳拉人的力，当然人对船的静摩擦力等于人拉绳的力，都是100牛顿。教师：这三步推理的前提显然是人做匀速直线运动。注意题目条件：不计水的阻力。船和人的运动不是匀速直线运动而是匀变速直线运动。学生：功的计算式不好用。直接算人和船获得的动能，其数值就是人做功的数值。学生：还可以用动量定理解出人和船的速度，也不用列功的计算式。教师：解题途

4、径遇到障碍，有必要及时转变思路和方法。但求动能、解速度仍然需要搞清作用在人和船上的力。这个力，使人船产生加速度、发生位移；对人船有冲量，改变人船的动量；对人船做功，改变人船的动能。这三个途径是统一的。感到功的计算式直接不好用，难道这一具体情景与功的算式相悖吗？学生：（陷入思索）教师：问题应从受力分析上解决。受力分析是对受力物体进行的。某物体受到两个方向相反的力是矛盾，物体与物体间的作用与反作用也是矛盾。让我们从选择研究对象开始来揭示这一过程中的矛盾。该分析哪几个物体呢？学生：人、船、绳、树、岸。教师：从表面上看很容易选这些自然实物。注意选取的对象将按质点模型处理，想一想选取的原则。学生：不能

5、使探讨的力成为内力，人和绳需要隔离。相对静止而连在一起的不同物体可视为一个整体，例如绳、树和岸就是，人和船也是。教师：让我们回到实际生活，想象一下站在船上的人拉绳靠岸的细节。假如你正在观察这一过程。学生：（积极思维、议论，甚至做动作）教师：从远处看——学生：人和船逐渐向岸靠近，连接手和树之间的绳长一段一段地缩短。教师：从近处看——学生：手的握绳点一次一次在绳上向树方向转移，人的两只胳膊交替着一下一下有节奏地先伸展后收缩运动。教师：把我们的特写镜头瞄准胳膊。胳膊是最活跃的因素。胳膊与人体相比，有它自己位移的特殊性。在胳膊每一次伸展收缩运动中，除上臂与肩的连接点与人体位移一致外，自此连接点以下，

6、一直到手的各点位移都不同，手的位移是零，与绳一致。不能因为胳膊长在人身上就非和人船放在一起研究不可。正因为把胳膊混在人体上，掩盖了主要矛盾，才导致受力分析不明确，功的计算说不清。胳膊是关键的研究对象，胳膊的一次伸展收缩运动是应重点分析的物理过程。胳膊显然不能用常规的质点模型来代替，能否建立一个新的模型呢？学生：（思考）教师：胳膊，从与人肩相连的上臂到与绳相连的手，能长能短，一伸一缩像个什么？学生：弹簧。教师：想想，怎样将胳膊与弹簧模型联系起来呢？学生：胳膊弯曲到手与肩距离最近时，不能再拉绳，也不受外力，相当于弹簧处于自然状态。只要胳膊在伸展中，都相当于弹簧有形变能对外施拉力。教师：常见弹簧有

7、一倔强系数k，弹力与形变成正比。胳膊如何对外施加恒力呢？学生：胳膊这一弹簧模型是由人脑控制的骨骼肌肉组成的。它可以随时变更倔强系数，形变大时k小，形变小时k大。它是弹力恒定的高级弹簧。教师：如何考虑胳膊——弹簧的质量呢？学生：平常尽说轻弹簧。胳膊的质量与人体和船的总质量相比可以忽略，因此胳膊也是轻弹簧模型。教师：现在用弹簧模型代替胳膊，试M为人和船，AB为弹簧，N为绳和树。如图1．请试一试模型在分析力和说明功