下面是小编为大家整理的第三章,相互作用──力,学习情况分析,内容与价值分析,章小结--高一上学期物理人教版(2020)必修第一册【优秀范文】,供大家参考。
《第三章 相互作用──力》学习情况分析
(一)学习基础分析
从知识层面看,学生在初中学习了一些力的知识,如力的三要素、二力平衡,初步了解了重力、弹力、摩擦力的产生条件、大小的影响因素,研究了一些简单机械,如杠杆、滑轮、滑轮组。学生在第一章《运动的描述》和第二章《匀变速直线运动》中已经接触了矢量概念,如位移、速度、加速度,知道矢量有方向;也了解了矢量表达的方法,如用一定长度的有向线段表示位移;对矢量合成建立了感性认识,如求两段位移的合位移;会计算一维矢量求差,如求直线运动中的速度变化量。
从方法层面看,通过机械运动的学习,学生学习了质点模型,知道了在什么情况下可以把物体抽象为质点。
从能力层面看,通过初中物理的学习,学生初步掌握了科学探究的思路,具备了一定的实验探究能力,会使用刻度尺和弹簧测力计,掌握了控制变量法;在机械运动的学习中,学生经历了对匀变速直线运动的研究,学习了用图像法处理数据的方法。
(二)学习困难分析
虽然学生在初中学习了一些力的知识,但是在由初中向高中的进阶中仍然存在不少困难,其中之一就是对力的矢量性的认识。在初中学习中学生知道力有大小和方向,但是没有学习矢量概念,不知道力有方向这个要素的其他意义是什么,比如和其他没有方向这个要素的物理量(如质量)相比有什么区别。在高中学习中明确提出矢量概念,在位移、速度、加速度的学习中逐步体会矢量是一类物理量,在力的学习中进一步完善对矢量的认识,即添加矢量运算的方法。力的运算遵循平行四边形定则,这是颠覆学生认知的概念,也是学生对力建立矢量性认识的关键点和困难点。
在相互作用的学习中,学生常见的迷思概念是作用力与反作用力和一对平衡力。产生概念混淆的原因是学生的学习习惯,学生在学习中更愿意用背记结论的机械学习替代思考理解的意义学习,而作用力与反作用力和一对平衡力的关系都是“大小相等、方向相反、作用在一条直线上”,学生很容易将二者混为一谈。因此,只有改变学生的学习习惯,才能从根本上解决这一类的学习困难。
物理学习由初中向高中的进阶不仅仅表现为知识的丰富程度,更表现为物理观念、科学思维、科学探究能力的发展。在机械运动的学习中,学生虽然初步了解了构建质点模型的方法,但是研究对象大多是孤立的运动物体。在这一章的学习中,主要任务是研究物体的受力,研究情境中物体往往不是孤立的,而是处于一定的环境中,与其他物体相接触,问题情境的复杂导致构建模型的难度会加大。
受力分析是这一章学生需要掌握的基本技能。在受力分析的过程中学生要通过分析寻找每个力存在的证据,有些证据比较隐蔽,如微小形变和相对运动趋势,在分析过程中可能会用到假设法、反证法等方法进行推理,思维的链条较长,对学生的科学推理能力要求较高。
在这一章的学习中涉及多个探究实验,虽然问题情境并不复杂,实验中使用的测量仪器也是学生初中学习中比较熟悉的刻度尺和弹簧测力计,但是实验中信息记录和处理的方法对学生来说是全新的,那么操作的细节、对误差的分析都是需要特别关注的。刚升入高中的学生,对追求实验精确度的理解不够深刻,因而在操作上投入的关注和思考不够,这些都是造成学习困难的原因。
《第三章 相互作用──力》内容与价值分析
(一)课标要求及解读
课标要求:
1.2.1 认识重力、弹力与摩擦力。通过实验,了解胡克定律。知道滑动摩擦和静摩擦现象,能用动摩擦因数计算滑动摩擦力的大小。
例 1 调查生产生活中所用弹簧的形状及使用目的。
例 2 制作一个简易弹簧测力计,用胡克定律解释其原理。
1.2.2 通过实验,了解力的合成与分解,知道矢量和标量。能用共点力的平衡条件分析生产生活中的问题。
活动建议
调查生产生活中利用或尽量避免摩擦的实例。
解读课标:本单元通过对重力、弹力、摩擦力,以及力的合成与分解等知识的学习和应用,重在培养学生的相互作用观念;通过对共点力平衡问题的分析,初步建立运动与相互作用的关系。
(二)学习内容分析
本章学习有关相互作用的基础知识,是研究静力学和动力学所必备的预备知识。本章教学涉及知识点及其之间的关系如图 1 所示。
本章学习的内容具有基础性和预备性,对学生概念建构以及核心素养的发展体现在以下几个方面。
1.对核心概念的发展
本章学习有关相互作用的基础知识,相互作用作为物理学的核心概念,通过重力、弹力、摩擦力,以及力的合成与分解、牛顿第三定律等内容的学习,使学生对其认识和理解不断丰富、深入。
学生在第一章的学习中初步建立了矢量概念,本章通过力的合成与分解以及平行四边形定则的学习,将进一步完善学生对矢量的认识。
2.对跨学科概念的发展
学生在初中初步学习过有关重力、弹力、摩擦力的知识,在高中学习的进阶表现为进一步探索弹力、摩擦力产生的原因及大小的决定因素,这些都是因果关系的体现。在对产生弹力的系统和产生摩擦力的系统进行观察和研究中,以及对作用力与反作用力的研究中,学生将体会到事物之间的联系,初步建立力学系统和系统模型的概念,同时也会促进学生对“模式”这一跨学科概念的理解。
对力的学习由初中到高中的另一关键进阶表现为对力是矢量的学习,用力的图示和示意图表示力,根据平行四边形定则对力进行合成或分解,这些学习活动都将促进学生对力是矢量的理解,同时也会丰富学生对因果关系、等效替代关系的认识。
共点力平衡问题也是因果关系的体现——受力情况是物体做什么运动的原因,这一内容的学习也将进一步促进学生对“因果”这一跨学科概念的深入理解。共点力平衡问题是运动与相互作用关系表现的典型情境之一,对这个问题的学习帮助学生回顾初中学习中初步形成的运动与相互作用的关系,为后续进一步完善对运动与相互作用的认识奠定基础。在对实际情境中的共点力平衡问题进行分析的过程中,学生将体会到稳定与变化、结构与功能。
3.对核心素养的发展
通过力的知识的学习,以及应用相关知识解决共点力平衡问题,学生初步形成运动与相互作用观念;在受力分析的过程中学生要通过分析寻找力存在的证据,在研究实际情境中的平衡问题时学生要通过建模将问题简化,这些学习过程对学生科学思维的发展有极大帮助;通过对弹力、摩擦力的研究,对求合力的方法、共点力平衡的条件的探究,学生会学习到测量力、研究力的方法,学生的科学探究能力将得到有效发展。
《第三章 相互作用──力》本章小结:如何描述物体间的相互作用?
导语:
自然界的物体之间具有多种多样的相互作用,正是由于这些相互作用,物体在形状和运动状态等许多方面会发生变化,要研究这些变化,需要研究和描述物体间的相互作用,物理学中将这种相互作用抽象为“力”,因此自然界中力的现象无处不在。那么,我们在生产生活中接触到的力有哪些特点?力对我们的生产生活又有怎样的影响呢?解决这些问题,我们需要明确以下问题:
1.力是如何产生的?
2.重力、弹力、摩擦力的大小、方向、作用点如何?
3.物体间力的作用的相互性如何理解?
4.当一个物体同时受到多个力的作用时,如何用一个力去替代这些力的效果?
5.当物体处于平衡状态时,它的受力特征如何?
一、本章主要知识网络梳理如下:
从网络图可知,本章知识的学习过程体现了物理学研究的一般思路:认识现象→研究本质→实践应用,按照这一线索来认识物体间的相互作用。
二、本单元知识网络解读:
1.奇特的力现象——常见的三种力
恩格斯曾说“相互作用是事物的真正的终极原因。”投出去的铅球会落回地面是受到了重力作用的原因;蹦极运动员在弹力作用下上下振荡,传过来的篮球能稳稳被你接住是因为有了摩擦力的作用。既然生活在各种力的世界中,我们就从常接触到的重力、弹力、摩擦力开始来认识奇特的力现象。这三种力在初中都有所接触,本章中我们重点学习三种力的产生原因,重心、弹簧弹力大小与形变量的定量关系(胡克定律),滑动摩擦力的大小,以及静摩擦力的判定等知识,通过学习能更为全面认识这些力。
2.力作用的相互性——牛顿第三定律
“以卵击石”的后果是否曾误导了你对相互作用的认识呢?我们有这样的体会,将弹簧拉长时会感受到弹簧对你的回拉作用力,将弹簧压缩时会感受到弹簧向外反抗的作用力。大量的事实和实验证明,实际上力的作用是相互的,作用力和反作用力的说法也是相对的,相互作用的两个物体互为施力物体和受力物体,需要在日常学习和生活中逐步加深体会和理解。
3.力的等效替代——力的合成与分解
生活中的物体很少只受一个力的作用,往往是同时受到多个力的作用,那么几个力共同作用在物体上产生的效果是怎样的呢?如果一个力单独作用与多个力共同作用的效果相同,那么它们就可以互相替代,也就是合力与分力的等效替代,而合力与分力的关系可用平行四边形定则来确定,以两个共
点的分力为邻边作平行四边形后,就可用共点的对角线表示它们的合力了,构建平行四边形确定邻边和对角线的过程即是力的合成或分解的过程。
4.感悟平衡之美——物体处于平衡状态时所受合力为零
生活中我们发现,无论是远古屹立不倒的巨石,还是许多人类巧妙的杰作,都体现了力与平衡的美妙神奇。物体之所以能处于平衡状态,是因为在平衡状态时物体受到的合力为零。当物体受到两个力平衡时,称为二力平衡;在物体受到多个力作用而平衡时,通常是结合力的合成与分解知识转化为二力平衡来处理。
5.关注矢量概念和跨学科知识
力具有大小的量度,有方向的表达。同时它合成时遵从平行四边形定则,我们把与它具有共同特征的这类物理量称为矢量,前面学习过的位移、速度、加速度都是矢量,今后的学习中我们还会陆续认识其他矢量,逐步加深对矢量的认识。在进行实验数据处理时要正确掌握图线拟合的方法;在进行力的合成和分解计算时,实质是构造平行四边形,而在三角形中计算的过程,因此会用到数学工具中的三角形相关知识,尤其是三角函数的知识要熟练运用。
6.重视体会本单元蕴含的物理学研究方法
本单元的知识与生活联系非常紧密,首先体会观察生活、提出问题、思考本质的思维方法,例如要澄清对摩擦力的一些错误经验认识,就需要理解摩擦力产生的条件;通过对弹力、摩擦力、力的合成的研究,认识实验对物理研究的重要性;研究弹力产生时用到了微小量放大的实验方法,在探究滑动摩擦力的大小时用到了控制变量的思想,在探究力的合成规律实验中体现了等效的思想、体会物理研究中科学假设的重要性。
本单元学习静力学的知识,从认识三种力来感受奇特的力现象,通过探究二力合成规律得出矢量合成的平行四边形定则,结合牛顿第三定律对物体进行受力分析的基础上,学以致用来分析生产生活中的平衡问题,从而体会物理学技术和研究方法在生产生活的作用和意义。在今后的学习中,我们还会学习其他的力,逐渐加深对相互作用的认识,逐步体会物理学研究方法的重要性。
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