从动能定理的教学谈研究性学习三步曲
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作者: 孙伏优
摘 要：动能定理是高中物理中一个很重要的知识点。这个定理看似简单，但应用其解题时却往往容易出错，难住不少的学生。笔者认为要使学生很好地理解和掌握动能定理，采用什么样的教学方法是很重要的一环。本文主要谈谈新课程教学过程中的研究性学习。
关键词：动能定理 教学方法 研究性学习
人们都知道，在学习过程中，主动获取知识和被动灌输知识的效果是完全不同的。新课程改革的一个非常重要的内容就是将灌输知识的课堂教学方法转变到研究性学习方法。这是一个很大、很难的课题。笔者在进行“动能定理”一节的教学过程中，进行了研究性学习三步曲的探索，现将教学过程和一些理会总结如下，请同仁指导。
1.用问题开路，让学生寻找规律
课程一开始就向学生提出一个问题：已知一个物体的质量为m，原来的速度是v1，在力的作用下发生一段位移后速度变为v2，在下列几种情况下求外力所做的总功。
①用水平力拉着物体在光滑的水平面上沿直线运动一段位移；
②物体在粗糙水平面上沿直线滑行一段位移；
③用跟水平方向成一角度的斜向上的力拉着物体，使物体在粗糙水平面上沿直线加速运动一段位移；
④用平行于斜面的力拉着物体沿斜面向上运动了一段位移。
要求学生用牛顿定律和运动学公式求解。
学生在解答上述问题过程中，有的遇到了困难。例如在第二个问题中，一部分学生在正、负号问题上不知如何处理；在第三个问题中想不到合力可以用ma来代替，所以难以求出结果。在这种情况下，教师及时让那些思维敏捷的学生介绍他们的正确思路和巧妙的方法，使有疑难的学生得到启发，解决他们的困难。这样，在解答第四个问题时，虽然难度较大，但还是很快得到解答。
学生在过程这四个问题的解答，发现在四种情况下外力对物体所做的功，都等于物体动能的变化1/2mv22-1/2mv12。
2.由学生总结揭示规律
“外力对物体所做的功等于物体动能的变化”，这是巧合还是一般规律，学生在解题后会自然地思考这个问题。这时教师不必直接回答学生的问题，而是引导学生阅读课本，进一步思考问题。
由于学生是在研究了上述四种情况的基础上再阅读课本的，所以他们对课本上的内容，特别是一些结论性的叙述理解得就比较深刻了。有的学生在阅读课本后提出问题：“外力对物体所做的总功等于物体动能的增加”这一结论中“增加”二字的含义是什么。通过启发和互相讨论，他们真正弄清了“增加”的含义：“增加量”即为“变化量”，它可以大于零、等于零或小于零。
接下来师再画龙点睛地对动能定理的内容进行板书，对表达式中各个量的物理意义进行作必要的强调，使学生在应用动能定理解答具体问题时能够正确使用，以免生搬硬套。
3.进行练习巩固知识
为帮助学生加深对知识的理解，巩固所学的知识，再让学生做练习并进行讨论。练习分为三个层次。
第一层：让学生解答一些说理题和讨论题，以便比较深刻地理解动能定理的内容及其数学表达式，注意逻辑推理能力和语言表达能力的培养。
第二层：解答计算题，通过练习，要求学生归纳出运用动能定理解题的要点（即明确研究对象，进行受力分析、做功分析和状态分析，根据研究动能定理列出方程并求解）。并在此基础上让学生根据这些要求再解答计算题。
第三层：选择难度较大的习题，要求学生先运用动能定理进行解答，并求出结果；再运用牛顿运动定律和运动学公式进行解答（只要求根据分析问题的思路列式）。通过两种不同解法的练习，学生发现：这类习题中虽然没有一个“功”字，也没有一个“能”字，但仍可运动动能定理比较方便地求出解答，如果运用牛顿运动定律和运动学公式来求解，不但花时较多，而且由于解题过程比较繁锁，还可能在解题过程中发生错误。通过这类习题的学习，学生对课本中所说的“由于动能定理不涉及物体运动过程中的加速度和时间，因此应用它来解题往往比较方便”这句话理解就比较深刻了。
至此，动能定理这一课题的新受任务便基本上完成了。
运用“研究性学习法”对“动能定理”这一课题的教学作了尝试后，笔者有了以下几点粗浅体会：
第一，这种教学方式，既体现了以学生为主体，又发挥了教师的主导作用。
教学是师生共同完成教学任务的双边活动。在这一活动中，学生是学习的主人，是学习认识中心；教师则领导整个活动，起着主导作用。因此，教师在发挥主导作用的同时，必须十分重视学生的主体作用。
在动能定理的教学中，教师在指导思想上，则是立足于学生的学，努力调动学生学习的积极性，以使他们获得正确的认识。在教学方法上，则是以学生自学为主，适当展开讨论，进行归纳、总结。具体说来，主是要通过学生自己“练”（包括学生自己做练习和思维训练两个方面）来解决问题。让学生在“练”中发现规律，归纳、总结出动能定理。在“练”中加深对动能定理的理解，反复巩固所学的知识；在“练”中掌握动能定理的解题要点，提高灵活运用动能定理解决实际问题的能力。
第二，这种教学方式，能够调动学生学习的积极性，有利于思维能力的培养。
这是因为，在整个教学活动中，教师注意不断设置“问题情境”，充分相信学生能够运用自己已经掌握的知识，依靠自己（或集体）去独立地解决问题，这样便调动了学生学习的积极性和主动性，于是，他们勤动脑筋，积极思考、研究、分析，攻克难点，大大促进了思维能力的训练，十分有利于思维能力的培养。正如苏霍姆林斯基所指出的：“教师越是善于给学生的思维活动赋予一种解决任务的性质，那么他们的智慧力量就越加积极地投入这种活动，障碍和困难就暴露得越加明显，从而使脑力劳动成为一种克服困难的过程。”
第三，这种教学方式，能够帮助学生加深对基本物理规律的理解，巩固所学的知识。
这是因为，在整个教学活动中，学生自始至终处于积极的、紧张的脑力劳动过程中，他们在一开始便要克服困难，做好练习；接下去，要发现规律，归纳、总结出动能定理；再下去，则是通过分析、讨论，正确理解动能定理的物理意义；最后，还要通过练习概括出解题要点。这样，随着学生的思维活动发展的进程，旧的矛盾不断被解决，新的矛盾不断产生，一个接着一个，产生、解决，解决、产生，学生则始终处于紧张的脑力劳动中。由于学习中的每一个步骤学生都动了脑筋，进行了思考，所以对知识的理解就比较深透，头脑中的印象也比较深刻。所以，“在这样的脑力劳动过程中所获取的知识，能在记忆中保持得更加牢固和深刻，而且更为重要的是，能使学生养成一种在日后实践中更完善的运用这些知识的志向”。
我在“研究性学习法”方面仅仅作了一点尝试，但总的说来，做得还不够，体会也不够深刻。另外，在教学实践中发现，采取“研究性学习法”虽然较好，但花时间较多，有时会影响正常的教学进度。这些都有待于今后继续进行探索。
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