“力学计算题的建模与解决”专题复习课教学设计

PAGEPAGE3“力学计算题的建模与解决”专题复习课教学设计广州市番禺区象贤中学韩海波一、课题：力学计算题的建模与解决二、课型分析：专题复习课复习课型中蕴含的主要知识类型是概念和规则，属于智慧技能中的高级规则的学习，要达到掌握水平。学习过程可分为三个部分：首先是梳理方法模型，然后通过典型例题突出重点，突破难点，形成技能，最后通过变式练习，提供情境相似与不同的问题，促进迁移与应用。三、学情分析：学生做了大量的力学计算题，对于力学计算题的解答有一个基本的认识，但在三个地方经常出现困难：一是见到复杂运动情景容易慌乱，把复杂运动拆分成简单模型的能力不足；二是对于类似于板块模型的两个物体相互作用问题，容易不加分析的套用动量守恒定律，缺乏受力分析和对动量守恒条件的判断；四、教学目标：1、总结解决物理问题的三大观点以及选用的基本原则2、对物理问题进行建模，包括对象模型和过程模型。3、借助例题的分析掌握把复杂物理问题拆分成简单模型的方法，并强调规范答题的重要性。4、借助板块模型的多个变式练习强调受力分析和运动分析是解决力学问题的关键。五、重点：1、掌握把复杂物理模型拆分成简单模型的方法，并养成规范答题的习惯。2、借助板块模型的多个变式练习体会受力分析和运动分析是解决力学问题的关键。难点：借助板块模型的多个变式练习体会受力分析和运动分析是解题的关键。六、策略及方法：1、提炼求解步骤，同时给以示范，强调答题规范，解决困难一。2、求解类似于板块模型的两个物体相互作用问题，关键在于正确的受力分析。先通过单个物体的受力分析搞清楚物体的运动情况，再通过整体的受力分析确定系统动量是否守恒。另外，速度相等时是一个关键临界点，之后的受力往往不同，需要再次分析。提炼口诀如下：复杂问题要拆分，各个击破好得分，受力分析是关键，运动分析不可少，临界点要把握好，再次分析很必要。3、通过变式练习1和2向学生强调受力分析和运动分析在解决力学问题中的重要性，解决困难二。4、责任转移的策略：教师示范、师生帮扶直至学生独立完成。七、教学过程1、方法总结观点一：动力学观点牛顿运动定律+运动学公式（用于单个物体）观点二：能量观点动能定理（常用于单个物理）、能量守恒定律（常用于系统）观点三：动量观点动量守恒定律（用于系统）2、模型建立（对象模型＋过程模型）对象模型：质点、轻绳、轻杆、轻弹簧、滑板、传送带、斜面、圆弧槽过程模型：匀速直线运动、匀变速直线运动、匀速圆周运动、变速圆周运动、平抛运动、碰撞（弹性碰撞、非弹性碰撞、完全非弹性碰撞）相互作用过程ABvABvABvV0AAABBABBABv2v1ABvAAAABv相互作用前后AAAAABEBEAEBEBQBvBBEBBv3、典例分析如图，质量为的的长为薄木板AB放在光滑的平台上，木板B端与台面右边缘齐平．B端上放有质量为且可视为质点的滑块C，C与木板之间的动摩擦因数为．质量为的小球用长为的细绳悬挂在平台右边缘正上方的O点，细绳竖直时小球恰好与C接触．现将小球向右拉至细绳水平并由静止释放，小球运动到最低点时细绳恰好断裂．小球与C碰撞后反弹速率为碰前的一半．（）（1）求小球与滑块碰前瞬间的速度及细绳能够承受的最大拉力；（2）求小球与滑块碰后瞬间滑块的速度；（3）若要使小球落在释放点的正下方P点，平台高度应为多大？（4）通过计算判断滑块能否从薄木板滑下？设计意图：掌握把复杂运动情景拆分成简单模型的方法，并养成规范答题的习惯。本例题也是后面所有变式练习的原型。课堂策略：教师示范，学生纠错，师生归纳。解析：（1）设小球运动到最低点的速率为v0，小球向下摆动过程，由动能定理得小球在圆周运动最低点，由牛顿第二定律：由牛顿第三定律可知，小球对细绳的拉力：解得：（2）小球与滑块C碰撞过程中小球和C系统满足动量守恒，设C碰后速率为v，并依题意有解得：（3）小球碰撞后平抛运动：水平分位移：解得：（4）假设木板足够长，在C与木板相对滑动直到相对静止过程，设两者最终共同速率为v1由动量守恒：由能量守恒：联立解得：所以滑块不会从木板上滑下。变式练习1假设长木板与桌面之间的摩擦因素为，通过计算判断滑块能否从薄木板滑下？设计意图：针对学生在处理类似于板块模型的两个物体相互作用问题时，容易不加分析的套用动量守恒定律，设计了变式1到变式4，相对于例题中的板块模型，变式练习1在地面和薄木板间设置了摩擦，板块系统动量不再守恒，通过本例题向学生强调受力分析和运动分析是解决力学问题的关键所在。v课堂策略：学生练习，教师指导，师生归纳，方法提炼。v解析：滑块加速度方向向右木板加速度方向向左假设木板足够长，经过时间t，二者达到共同速度v，则，解得滑块对地位移为木板对地位移为两者相对位移为联立解得所以滑块不会从木板上滑下。变式练习2假设长木板与桌面之间的摩擦因素为，且长木板为带正电绝缘滑板，带电量为,水平桌面处在电场强度为的水平向左的匀强电场中。通过计算判断滑块能否从薄木板滑下？设计意图：相对于变式练习1，变式练习2把薄木板设置为带电并放置于电场中，这样板块系统动量又再次守恒，通过本例题仍然向学生强调受力分析和运动分析的重要性。 +vE解析：木板所受电场力为+vE木板与地面间摩擦力为所以滑块和木板组成的系统动量守恒设木板对地位移为S2，由能量守恒联立解得：所以滑块不会从木板上滑下。4、课后作业：变式练习3假设C与木板之间的动摩擦因数为，长木板与桌面之间的摩擦因素为，通过计算判断滑块能否从薄木板滑下？v设计意图：相对于变式练习1，变式练习2对两个接触面的摩擦因素进行了交换，物体的运动情景再次发生变化，长木板不动，滑块匀减速滑下。通过本变式再次向学生强调受力分析和运动分析的重要性。v变