习题优质课教案设计

《“牛顿运动定律应用”中的连接体问题》

教

学

设

计

川大附中（成都十二中）物理组 熊文俊

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教材分析

从本章（《第三章 牛顿运动定律》）知识的逻辑结构看，线索非常明晰：首先从实际生活中力与运动关系的实例定性分析，结合物理学史得出牛顿第一定律；在此基础上，运用控制变量法，通过实验探究加速度与力、质量的定量关系，得出牛顿第二定律；再分析实际生活中相互作用的事例，得出牛顿第三定律；最后运用牛顿运动定律分析生活中的一类实际问题——超重和失重。基于这一逻辑线索的学习中，“牛顿运动定律及其应用”是本章重点，“灵活运用牛顿运动定律解决实际问题”是本章难点。

从本章（《第三章 牛顿运动定律》）在《物理（必修一）》、《物理（必修二）》，乃至高中力学、物理学中的地位看，它在分析前面“第一章（运动的描述）”和“第二章（力）”内在关联基础上，得出了解决动力学问题基本且重要的方法；更为重要的是，得出的这一重要方法还是学习后续“第四章（物体的平衡）”、《物理（必修二）》中“曲线运动”“功能关系”，乃至选修教材里“电学中的动力学问题”等的重要思维和方法基础。

从高考考纲要求看，四川省高考考纲（考试说明）中对“牛顿运动定律、牛顿运动定律的应用”的要求为Ⅱ级，要求理解其确切含义及与其他知识的联系，能进行叙述和解释，并能在实际问题的分析、综合、推理和判断等过程中运用。

由上可见，“牛顿运动定律”在高中物理学习中，无论是作为知识内容本身的学习来看，还是从作为物理思想方法体悟的载体来看，都有着举足轻重的地位和作用。“‘牛顿运动定律应用’中的连接体问题”作为牛顿运动定律的实际应用之一，一方面，由于对其分析中凸显的“整体隔离法”是分析问题的重要思想方法，解决此类问题时又需熟练运用牛顿运动定律，因而使它成为学习的重点；另一方面，更由于对其分析时需考虑的研究对象选择、受力情况、运动情况等因素及这些因素间的关联多，综合运用知识、方法的要求程度高，因而使它成为学习的难点。因此，将“如何分析连接体问题”拟定为本节课核心问题中的学科问题。

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学生分析

从显性知识的学习情况看，学生通过本章前四节的学习，明晰了牛顿三大运动定律及其内在联系；通过第五节（牛顿运动定律的应用）第1课时的学习，明晰了牛顿运动定律应用中的三类基本问题，能运用牛顿运动定律解决基本的单对象问题。

从缄默知识的拥有情况看，一方面，学生基于日常生活经验，对相互关联物体在受力情况、运动情况等方面的关联有一定的缄默认识；另一方面，学生在第二章（力）及“牛顿第三定律”等相关知识的学习中也形成了一些对相互关联物体在受力情况、运动情况等方面关联的缄默认识。这些认识中，有的是正确的缄默认识，如多数学生对连接体间相互作用力的关系形成的直觉的、缄默的认识，对运用牛顿运动定律解决问题的一般思路、特别是思路中的关键步骤形成的缄默认识等基本是正确的；有的是错误的缄默认识，如多数学生基于生活常识形成的“速度相同的物体可视为整体进行分析”等缄默认识便是错误的。

基于前述学生分析，本节课的学生活动确定为“运用牛顿运动定律解决连接体问题”，活动方式以学生独立思考、分析解决相关问题为主，小组讨论、全班交流为辅。

1

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目标分析

为了学生能在对连接体问题中整体与局部、局部与局部在受力情况、运动情况上的关联体验中实现深度体验，进而内化解决连接体问题的基本思路和方法，提升分析、解决问题的能力，确立的教学目标如下：

体验性目标：在运用整体隔离法和牛顿运动定律解决连接体问题的活动中，体验整体与局部、局部与局部在受力情况、运动情况（特别是加速度情况）上的关联。

结果性目标：能运用整体隔离法和牛顿运动定律，较为规范地解决基本连接体的动力学问题。

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媒体分析

媒体名称

PPT 黑板

功能

出示学生学习活动时需解决的连接体问题，以方便全班共同审题。

板书学生解决问题的过程；板书解决连接体问题的关键表达及反思提升要点等

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核心问题分析

基于前述教材分析、学生分析以及由此确立的教学目标，运用核心问题教学模式推进本节课的教学活动。选择了4个基本的连接体问题作为学生解决问题活动的载体，希望学生在逐一解决这些连接体问题的独立活动中，逐步加深对连接体问题中整体与局部、局部与局部较为缄默的关联体验；在师生对问题解决过程中关键点的评价中不断加深对连接体问题中整体与局部、局部与局部在受力情况及加速度情况上的关联体验。在此基础上，师生共同反思解决连接体问题的过程，提升出解决此类问题的关键点及基本思路，学生从更为理性的视角加深对连接体验问题中整体与局部、局部与局部在受力情况与运动情况上的关联体验。最后，将基于学生体验提升出的思路和方法运用于解决新情景中的连接体问题，以主动运用的方式进一步加深对连接体问题中整体与局部、局部与局部在受力情况与运动情况上的关联体验。希望通过核心问题教学各环节中学生不断加深的关联体验活动，达成本节课“能自觉运用整体隔离法和牛顿运动定律，较为规范地解决基本连接体中的动力学问题。”这一结果性目标。为此，将本节课的核心问题确立为：

核心问题：运用牛顿运动定律解决下列连接体问题。

（说明：4个连接体问题为学生练习册137页的5-8题，请见附件；课堂上为方便共同审题，用PPT逐一展示。）

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教学环节

教学环节

（时间）

教师活动

引入：同学们，前几节课我们学习了牛顿运动定律，并能运用它来解决基本的单对象问题。提出问题

（约1min）

我们知道，自然界中的物体是普遍联系的。今天我们将运用牛顿运动定律尝试解决相互关联的两个物体的动力学问题。

提出核心问题：运用牛顿运动定律解决下列连接体问题。

明确本节课的学习任务，开始积极回忆自己已学的牛顿运动定律相关知识和方法，快速进入学习状态。

通过核心问题的提出，学生快速回忆所学相关知识，进入学习状态；同时激发出学生对“连接体问题”的学习愿望，为后续学习营造必要的内部问题情境。

学生活动

设计意图

2

通过放手让学生独立解决连独立解决问题

（约接体问题，激活其对连接体中整体运用所学相关显性知识和缄巡视、点拨，适时评价。

解决所给连接体问题。

与局部、局部与局部物体在力与运动状态上的关联认识，在主动运用决问题的基本方法，尝试解决相关问题过程中不断加深对连接体中整体与局部、局部与局部在力与运动状态上的关联体验。

学生在全班共同订正核心问题的解决过程、得出结果活动中，教师在了解学生完成情况的基础上，通过评价与学生共同订正，梳理出各个连接体问题的正确解答。

形成对连接体问题解决关键、基本思路和方法正确的缄默认识，进一步加深对连接体中整体与局部、局部与局部在力与运动状态（特别是加速度）上的关联体验。

师生共同反思前面的解决问题过程，归纳得出：

1．运用牛顿运动定律解决连接体问题的关键

（1）运动情况（特别是加速度情况）分析

（2）受力情况分析

2．解决连接体问题的基本思想方法：

（1）整体法 （2）隔离法

特别注意：能作为整体分析的条件是加速度相等

3．运用牛顿运动定律解决连接体问题的基本思路

通过师生共同对连接体问题解决过程的反思提升，学生在解决问题过程中获得的关联体验基础上，归纳、生成出运用牛顿运动定律解决连接体问题的关键、基本思想方法和思路的过程中，更为理性地加深对连接体中整体与局部、局部与局部在力与运动状态上的关联体验，基本达成本节课的结果性目标。

默知识独立分析、所学牛顿运动定律相关知识和解解决

16min问题

（约26min）

）

全班展示交流

（约10min）

反思提升

（约8min）

（1）分析连接的各物体加速度关系，判断能否用整体法分析

（2）灵活确定研究对象，进行受力分析

对于两个物体的连接体问题，

①若a相同，则可对整体和隔离的其中一个物体进行受力分析；

②若a不相同，则分别隔离两个物体进行受力分析。

（3）对于每个选定的研究对象，运用牛顿第二、第三定律建立方程。

（4）联立各方程求解。

学生在运用深度体验基础上生成的解决连接体问题的基本方运用反馈

（约5min）

出示运用反馈练习题，请学生分析、完成。

完成所给运用反馈练习。

法和思路，解决新情景中的连接体问题活动中，以主动运用的方式加深对连接体中整体与局部、局部与局部在力与运动状态上的关联体验，达成本节课的结果性目标。

3

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评价预设

提出问题环节：通过与全班同学集体对话交流，将学生的思维快速聚焦到牛顿运动定律的知识、方法调用及对连接体的关注上，激发学生的学习热情。

解决问题环节：主要针对学生运用牛顿运动定律解决连接体问题时，可能对连接体的整体与局部、局部与局部的关联不够关注这一活动表现，运用牛顿运动定律解决问题时要进行的对象选择、运动状态分析、受力分析等学科化语言引导学生不断深入地关注连接体的整体与局部、局部与局部间在受力情况与运动情况上的关联，以期通过评价引导，促进学生对连接体的整体与局部、局部与局部间在受力情况与运动情况上的关联体验。

反思提升环节：主要针对绝大多数学生可能会感到将解决问题环节中体验到的运用牛顿运动定律解决连接体问题的关键、基本思想方法和思路清晰的显性化有较大困难这一活动表现，基于学生问题解决过程中的关键活动表现，运用凸显关联的学科化语言进行有助于关键点、思想方法和思路显性化生成的评价，以期学生在与教师一起进行的理性反思中进一步加深对连接体的整体与局部、局部与局部间在受力情况与运动情况上的关联体验。

运用反馈环节：选择本课时教学目标中的关联体验目标作为检测点，精选一道连接体问题的练习作为检测工具。课堂上，主要针对部分同学可能会在解决新情景中的连接体问题时，主动运用本节课生成的新方法、新思路意识不强这一活动表现，运用凸显新生成方法、思路运用的学科化语言对学生完成运用反馈题时的活动表现加以点拨、评价，以期通过评价达成学生强化本节课新生成方法和思路的运用和体验。课后搜集学习练习进行检测统计、检测分析，完成《川大附中校本教研公开课目标达成点检测表》。

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板书设计

“牛顿运动定律应用”中的连接体问题

一、核心问题：运用牛顿运动定律解决下列连接体问题。

二、解决问题

……

练习册158页5、6、7、8题

三、反思提升

1．运用牛顿运动定律解决连接体问题的关键

（1）运动情况（特别是a）分析

（2）受力情况分析

2．解决连接体问题的基本思想方法：整体隔离法

注意：能作为整体分析的条件是a相等

3．运用牛顿运动定律解决连接体问题的基本思路

（1）判断能否用整体法分析

（2）灵活运用整体隔离法选择研究对象

（3）对于每个选定的研究对象，运用牛顿第二、第三定律列方程

（4）联立各方程求解

四、运用反馈 练习册83页“精练”

说明：板书中的“……”部分为学生板书的解答过程及师生共同完成的订正过程。

4

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教学流程图

开始

进入问题情境

语言引导

提出问题

明确核心任务

提出核心问题

学生独立解决连接体问题

引导、点拨

引导、点拨

解决问题

师生共同订正连接体问题

反思问题解决活动，生成用牛顿运动定律解决连接体问题的关键、思想方法和思路

提升讲解

出示反馈练习

反思提升

应用反馈

完成反馈练习

结束

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信息搜集

课后搜集了学生的运用反馈练习38份（全班41人，1人病假，2人事假）。

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反思判断

对搜集到的38份学生运用反馈练习分别基于常规作业评判标准和关联体验目标达成情况评判标准进行了批阅和分类；在此基础上完成了下面的《川大附中校本教研公开课目标达成点检测表》。

基本

信息

核心

执教教师

年 级

课题名称

熊文俊

高一

学 科

上课时间

物理

2014年12月25日

“牛顿运动定律应用”中的连接体问题

运用牛顿运动定律解决下列连接体问题。（说明：4个连接体问题为学生练习册137页问题

的5-8题，请见附件。）

结果性

教学

目标

目标

体验性

目标

检测点

能自觉运用整体隔离法和牛顿运动定律，较为规范地解决基本连接体的动力学问题。

在运用整体隔离法和牛顿运动定律解决连接体问题的活动中，体验整体与局部、局部与局部在受力情况、运动情况（特别是加速度情况）上的关联。

解决连接体的动力学问题时，对整体与局部、局部与局部在受力情况、运动情况（特别是加速度情况）上的关联体验。

5

练习册83页“精练”

检测

工具如图2所示，质量为m的物块放在倾角为θ的斜面上，斜面的质量为M，斜面与物块无摩擦，地面光滑。现对斜面施加一个水平推力（题）

F，要使物块相对斜面静止，力F应为多大？（重力加速度为g）

分类等级

检测

统计

（学生总人数：38）

C D B A 分类标准

正确体验到了整体与局部、局部与局部在受力情况与加速度情况上的关联

仅正确体验到了整体与局部、局部与局部在加速度情况上的关联

仅正确体验到了整体与局部、局部与局部在受力情况上的关联

完全未正确体验到整体与局部、局部与局部在受力情况与加速度上的关联

学生

人数

25 1 7 5 所占百分比

65.8% 2.6% 18.4% 13.2% 本课时的结果性目标是“能自觉运用整体隔离法和牛顿运动定律，较为规范地解决基本连接体的动力学问题。”要有效达成该结果性目标，学生需同时正确分析出整体与局部、局部与局部间受力情况和运动情况的关联，才能正确运用前面已学牛顿运动定律较为规范地正确解答，所以确立了“在运用整体隔离法和牛顿运动定律解决连接体问题的活动中，体验整体与局部、局部与局部在受力情况、运动情况（特别是加速度情况）上的关联。”这检测

一关联体验目标，并确立了前述检测点及相应的分类标准。

分析

从学生对关联体验目标的体验深度看，一方面，有65.8%的学生通过本节课的核心（可附问题解决和反思提升，能正确体验连接体问题中整体与局部、局部与局部在受力情况与页）

加速度情况上的关联，与预期的目标状态较为吻合。这说明学生在核心问题教学中对连接体问题这一难点的解决关键点、思路和方法的体验总体来看是有效的。

另一方面，还有34.2%的学生未能完全正确体验到连接体问题中整体与局部、局部与局部在受力情况与加速度情况上的关联，其中还有13.2%的学生完全未能正确体验关联。这说明这部分学生在解决问题及反思提升环节中对关联体验目标的课堂体验深度还不够。

王语婷

学生深度体验典型实例

（可附王雅琴

页）

6

沈一可

刘磊

刘春桃

李雪梅

付艺苇

董若愚

董渴恒

7

余思萱

王紫薇



反馈调整

针对前述基于搜集信息的检测分析情况，准备作如下反馈调整：

1．对于本节课中未能完全正确体验到关联的学生

请他们认真订正反馈练习，并对改正的过程和结果加以监控，提供帮助，促进这部分学生在订正练习的过程中，加深对连接体问题中整体与局部、局部与局部在受力情况与加速度情况上正确的关联体验，以期这部分学生今后再次在新情景中遇到连接体问题时能用正确的思路和方法加以解决。

2．对于后续教学中难点知识教学的反馈调整

在运用核心问题教学突破教学难点的问题解决活动中，关注全班整体活动表现的同时，还要更加关注学困生个体的活动表现，并进行更为有效的针对性提示、点拨，促进更多学生在解决问题活动中获得更为深入的体验；在反思提升环节中，对突破难点的关键知识和方法，尽可能更好地基于学生的活动体验，使新知识、新方法的生成性更强，以期获得更好的教学效益。

2014年12月

8

附件：核心问题中的“下列连接体问题”

练习册137页

5．如图5所示，在光滑地面上，水平外力F拉动小车和木块一起做无相对滑动的加速运动。小车质量是M，木块质量是m，力大小是F，加速度大小是a，木块和小车之间动摩擦因数是μ。则在这个过程中，木块受到的摩擦力大小是（ ）

A．mg

B．mF

MmC．(Mm)g

D．ma

6．如图6所示，A、B两物体之间用轻质弹簧连接，用水平恒力F拉A，使A、B一起沿光滑水平面做匀加速直线运动，这时弹簧的长度为L1；若将A、B置于粗糙水平面上，用相同的水平恒力F拉A，使A、B一起做匀加速直线运动，此时弹簧的长度为L2。若A、B与粗糙水平面之间的动摩擦因数相同，则下列关系式正确的是（ ）

A．L2小于L1

B．L2大于L1

C．L2等于L1

D．由于A、B的质量关系未知，故无法确定L1、L2的大小关系 7．物体M放在光滑水平桌面上，桌面一端附有轻质光滑定滑轮，如图7甲所示，若用一根跨过滑轮的轻绳系住M，另一端挂一质量为m的物体，M的加速度为a1；如图乙所示，若另一端改为施加一竖直向下、大小为F=mg的恒力，M的加速度为a2，则（ ）

A．a1大于a2

B．a1等于a2

C．a1小于a2

D．无法确定

8．如图8所示，质量为M、中间为半球型的光滑凹槽放置于光滑水平地面上，光滑槽内有一质量为m的小铁球，现用一水平向右的推力F推动凹槽，小铁球与光滑凹槽相对静止时，凹槽圆心和小铁球的连线与竖直方向成α角。则下列说法正确的是（ ）

A．小铁球受到的合外力方向水平向左

B．F(Mm)gtan C．系统的加速度为agtan

D．FMgtan

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