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探究动能变化跟功的关系（全面版）资料
探究动能变化跟功的关系

教学目标：
1、知识与技能
            ①掌握动能的概念和动能定理
②会利用实验探究外力做功与动能的变化关系
③理解正功和负功的概念
2、过程与方法
①让学生理解探究学习的一般程序和方法，培养学生的分析推理能力。
②培养学生实验和理论探究验证物理规律的能力
3、情感态度与价值观
在学生讨论与交流的基础上组织学生进行探究性实验，通过实际操作、数据记录、数据处理等培养学生交流合作、分析评价探究结果的能力，以此激发学生学习物理的兴趣。
教学重点:
建立动能的概念，实验探究外力做功与物体动能变化的定量关系，为理论推导动能定理奠定实验基础。
教学难点:
实验探究外力（重力）做功与物体动能变化的定量关系
教学方法：
理论和实验双向探究式教学
教学媒体:
有关汽车起动、加速、减速、刹车等汽车行驶的图片或多媒体演示的电脑；电火花式打点计时器、纸带、重锤、刻度尺
教材分析：
动能变化与功的关系是对动能定理初步研究的结论，也是《动能的变化与机械功》整章的前期准备。先从大量的汽车行驶中的有关现象入手，得出必须研究动能变化与功的关系从而引入课题，激发学生的学习兴趣和探究的欲望；再通过理论研究汽车动能的变化过程分析推理论证得出动能、动能的增量、功的概念和定义，以及它们之间的关系，从而得出动能定理，培养学生的分析推理能力；通过实验探究验证恒力做功与物体的动能变化的关系，引导学生进行科学实验的探究活动；最后通过案例分析加深对动能定理的理解和初步应用，能用动能定理去分析解决限制车速的实际问题。着重引导学生通过分析论证和实验探究得出动能的变化与功的关系，并进行理解和应用，培养学生的实验探究能力和创新精神和创新意识。
学情分析
在初中已知的功的概念的基础上，通过直接给出动能的表达式，得出动能定理，初步体现出功是能量变化的量度这一观点；再由动能定理出发，深化功的内涵，包括功的普遍公式、正功、负功、变力做功、功率及其在生产、生活中的应用等，整体上是循环上升式的编排，符合学生的认知规律和科学探究要求。本着科学探究的学习与科学知识的学习一样，都要遵循循序渐进的原则，本节安排的探究实验“恒力做功与物体动能变化的关系”，探究的问题可由学生自己提出，根据手头实验器材设计实验，这样的设计是根据高一学生的心理点和认知水平决定的。
教学思路：
　　本节课采用的是理论和实验双向探究式教学，探究活动的五个步骤：“创设情景”，“提出问题”，“猜想假设”，“实验验证”，“得出结论”。在实际教学应用中不必按部就班每个环节必不可少，可以按照实际情况作取舍，或由教师来完成。鉴于高一学生具备一定的物理基础，教学过程中应特别重视物理实验设计，发挥其应有的功能，引导学生参与探究过程，让学生通过有趣的、与实际生活紧密相连的探究活动，在学习物理知识的同时，培养观察能力、探究物理规律的能力和运用物理规律解释物理现象的能力。教学中还应注意结合本地实际情况，加强与实际的联系，使学生加强对生活中科学、技术的理解，获得更多的实际知识，以适应现代化的生活，对科学学习产生兴趣
教学过程:
一、设置情景，引入新课
图片或多媒体展示：汽车行驶中的起动、加速、减速、刹车等运动情况，让学生体验和再现现实生活中发生的实际问题。
提出问题：汽车的速度发生变化，动能也发生变化，汽车的动能发生变化跟牵引力和行驶的距离有什么关系？
设计说明：通过图片或多媒体展示、教师设问的方式引入新课，能够贴近学生的思维实际，使学生从生活走向物理，并激发其学习的兴趣和探究的欲望。
二、理论探求新知-----动能和动能定理
教师引导学生建模型：建立汽车在不变的牵引力作用下运动的模型和物理图景，设定运动和力的相关物理量。
学生活动：利用牛顿第二定律和运动学规律，分析汽车动能变化的过程。
整理并得出：
提出问题：你能分析上式的物理意义吗？
①Fs的物理意义是什么？
②右边的又是表明什么物理意义呢？
 设计说明：培养学生利用物理模型和现有的物理规律进行理论分析推理的能力
    解决问题：分析理解上式各部分的物理意义。
①Fs是牵引力的功
②右边的两项跟汽车的质量和速度有关―――动能。
得出结论：
1、        动能：物体由于运动具有的能量叫动能。
①  (单位：焦耳J 1J=1kg•m/s2)
②动能与功一样，也是标量，不受速度方向的影响。
③一个物体处于某确定运动状态，它的动能就对应于某一确定值，因此动能是状态量。
2、        动能的增量：一个过程的末动能减初动能

深化理解：1、试比较下列每种情况下，甲、乙两物体的动能：（除下列点外，其他情况相同）
                         ①物体甲的速度是乙的两倍；
                         ②物体甲向北运动，乙向南运动；
                         ③物体甲做直线运动，乙做曲线运动；
                         ④物体甲的质量是乙的一半。
                     2、回答课本上的思考题（P42）

3、动能定理：力对物体所做的功等于物体动能的增量。即  

4、动能定理的物理意义：物体的动能变化可以用功来量度；动能定理是具有普遍意义的重要物理规律。
深化理解：过程量和状态量
功是力对物体作用的过程量，对应的是一段时间和位移。动能是跟物体运动有关的状态量，对应的是某个时刻和位置。
设计说明：引导学生对分析推理的结论进行总结，加强理解，培养学生对物理规律的分析推导总结理解的能力

三、实验探求验证――恒力做功和物体动能变化的关系
为了研究方便，我们以自由落体运动中的重力做功为例，研究重力所做的功与物体动能改变量之间的定量关系。

提出问题：你能否根据已有的知识和利用下面提供的器材设计一个实验，探究一下重力所做的功与动能的变化量的关系，并以此来验证动能定理？
提供的器材有：电火花式打点计时器、纸带、重锤、刻度尺。
②需要测量和记录哪些数据？请设计一个记录实验数据的表格。
③如何利用实验数据计算重力所做的功和动能的变化量？
④如何正确处理实验数据？请设计一个数据处理结果的表格。
⑧请发挥你的想象猜测一下实验的结果是什么？
实验探究：外力（重力）对物体所做的功与物体动能的变化关系
请同学们根据已有的知识，结合提供的实验器材，在小组讨论的基础上，写出你们的实验方案。讨论时请围绕下列问题进行：
１、如何设计实验方案？为什么这样设计？（实验结束后叫学生上台演示其实验操作过程）
师生探讨：如图所示，将打点计时器侧放于桌面上，使限位孔伸出桌面外，将夹有重锤的纸带从下向上穿过限位孔，用一手压住打点计时器，另一手提住纸带的上端，使纸带竖直，重锤紧靠在下边的限位孔处，先开启电源使打点计时器工作，然后放手使纸带在重锤的带动下自由下落，结果打点计时器在纸带上打下一系列点，利用打了点的纸带来计算重力所做的功与动能变化量的定量关系。
２、如何计算重力所做的功和动能的变化量？
师生探讨：在纸带上取两个合适的点（如下图中纸带上的B点和E点），用刻度尺测出这两点间的距离，根据功的定义可知：，采用求平均速度的方法求出打点计时器打B、E两点时，重锤的速度vB和vE，再根据动能的计算式计算打B、E两点时的动能及其动能的差值。
３、需要测量和记录哪些实验数据？（实验后由学生用图示方式板书出来）

 ４、如何设计记录数据的表格？（学生板书并填入实验记录的数据）
SBE
SAC
SDF
tAC
tDF

     ５、操作实验，测量和记录实验数据。（教师巡回指导）
    ６、如何正确处理实验数据？
①表格处理数据（学生板书并填入数据处理结果）

         ②图像处理数据（学生板书并作出图像）
比较观察得出实验结论：
学生活动：通过数据处理可知：重力所做的功与物体动能的改变量在误差允许的范围内是相等的。
定理的验证：合外力对物体所做的功等于物体动能的增量。即：
实验评估：
学生实验中好的方面和错的或有待改进的地方，进行评估。
①在你的实验中，主要误差是什么？你是如何减少误差的？
②你认为如何改进，可以使你的实验更好一些？
合作与交流
与同学交流讨论，了解他们制定的探究计划和设计的实验方案，了解有那些地方是值得你学习的。
完成一份实验探究报告。
设计说明：让学生了解探究学习的一般程序和方法，培养学生实验探究验证物理规律的能力，培养学生的创造能力和创作性思维。
     深化理解：正功和负功
对动能定理的分析可知，动能的增量是正值，力对物体做的功是正值，就说力对物体做正功；动能的增量是负值，力对物体做的功是负值，就说力对物体做负功。
1、结论：正功使物体的动能增加，负功使物体的动能减少。
2、提问：在汽车起动、加速、减速、刹车的各个过程中，分别有哪些力对汽车做功？哪些力对汽车做正功？哪些力对汽车做负功？
3、拓展：物体在粗糙的斜面上下滑时各力做功的情况分析，特别要说清各力做正功和做负功的情况。
    案例分析：
一颗质量是40g的子弹以100m/s的速度瞬间击穿一个苹果，子弹穿过苹果后，速度降为60m/s。问子弹击穿苹果前后的动能变化是多少？苹果对子弹做了多少功？
[分析思路]①对象：子弹
②过程：在子弹击穿苹果的过程中
③状态：取击穿前后的两个状态为研究状态
④用动能定理立式求解：
[解答]已知子弹m=40g=4.0×10-2kg ,初速v1=100m/s   末速v2=60m/s，由动能定理可知苹果对子弹做的功为
代入数值得W=－128J。
负号表示苹果对子弹做负功，使子弹的动能减少。
设计说明：强调分析思路和规范解题；进一步加深对正功和负功的物理意义的理解；不宜举例过难过复杂的题目
STS：公路上为什么要限制车速？
指导学生阅读理解车辆碰撞时损坏的程度和事故的严重性跟碰撞前车辆的动能大小有关，而车辆的动能取决于车辆的质量和速度的平方。质量大的速度小，质量小的速度可以大些。
设计说明：培养学生了解实际问题，解决实际问题的能力。
家庭作业与活动：①课本P45
②上网查阅有关资料，加深用动能定理解决问题的意识。
教学反思：
“探究型教学法”是力图在学习知识的同时发展学生的思维能力和创新能力，为学生的智能锻炼与开发创造良好条件。
在实际操作中，由于学生个体存在差异，学生设计的实验方案不够完美，甚至是错误的，但由于每个学生都积极参与了建立物理规律的全过程，付出过艰辛的劳动，所以同学们对整个过程十分熟悉，感到自然真切，对所得结论理解透彻，记忆持久，运用自如，尤其是变被动地接受知识为主动去探究新知，其兴趣、注意力和科学态度就在无意识中大大增强
板书设计：             

３．１探究动能变化跟功的关系

一、         理论探求新知-----动能和动能定理                          
利用牛顿第二定律和运动学规律推导

１．动能：物体由于运动具有的能量叫动能。   
①  (单位：焦耳J 1J=1kg•m/s2)       
②动能与功都是是标量                          
  ③动能是状态量，功是过程量                    
２．动能的增量：一个过程的末动能减初动能   

３．动能定理：力对物体所做的功等于物体动能的增量。即

二、实验探求验证――恒力做功和物体动能变化的关系

深化理解：正功和负功

低氧高二氧化碳环境下肺动脉内皮结构变化 与肺动脉高压的关系

    摘要　探讨肺动脉内皮结构变化与低O2高CO2肺动脉高压的关系。SD大鼠分为对照组(A组)，4周低O2高CO2组(B组)，4周低O2高CO2+川芎嗪组(C组)。1.电镜下B组肺细小动脉内皮细胞(EC)向管腔内突起，呈立方或柱状上皮，部分细胞膜突起似绒毛，可见严重EC胞内水肿、变性，形成空泡，并可见EC下水肿，中膜平滑肌细胞增生，外膜胶原纤维高度密集，呈束状，C组肺细小动脉内皮细胞基本恢复正常，平滑肌细胞、胶原纤维增生明显减轻。2.B组肺动脉平均压(mPAP)明显高于A组(P＜0.01)，C组mPAP明显低于B组(P＜0.01)；3.光镜下，肺细小动脉管壁面积/管总面积比值(WA/TA)、肺细小动脉中膜平滑肌细胞核密度(SMC)B组较A组明显增高(P均＜0.01)，C组较B组明显降低(P均＜0.01)。肺动脉内皮细胞严重水肿、变性，空泡形成与慢性低O2高CO2性肺动脉高压的形成密切相关，川芎嗪可抑制上述内皮细胞损害。
　　关键词　缺氧　高碳酸血症　肺性高血压　血管内皮细胞　川芎嗪
Relationship Between Structural Changes of Pulmonary Arterial
Endothelium and Chronic Hypoxic Hypercapnic Pulmonary Hypertension
Wang Liangxing,Chen Shaoxian,Xu Zheng jie,et al.
（Institute of Cor pulmonale,Wenzhou,Medical College,Wenzhou，325000）
Abstract　To investigate relationship between structural changes of pulmonary arterial endothelium and chronic hypoxic hypercapnic pulmonary hypertension.Methods Thirty rats were randomly divided into three groups:control group (A),hypoxic hypercapnic group (B),hypoxic hypercapnia+ligustrazine (lig)group (C).Result (1) Electron microscopy showed notable intracellular edema of endothelium and subendothelial edema took place,the proliferation of smooth muscle cells and collageous fibers occured in pulmonary arterioles of chronic hypoxic hypercapnic rats,ligustrazine could invert the changes mentioned above.(2) mPAP was significantly higher in rats of group B than that of group A (P＜0.01) and group C (P＜0.01);(3) Light microscopy showed WA/TA (vessel wall area/total area) and SMC (the density of medial smooth muscle cells) were significantly higher in rats of group B than that of group A (P＜0.01) and group C (P＜0.01).Conclusion The impairment of endothelium in pulmonary arterioles has close relation with pulmonary hypertension induced by chronic hypoxic hypercapnia.
　　Key words:Anoxia;Hypercapnia;Hypertension,pulmonary;Vascular endothelial cell;Ligustrazine
　　肺动脉高压是慢性阻塞性肺部疾病(COPD)引起肺心病的中心环节，阐明其形成机制一直是COPD、肺动脉高压、肺心病防治的重要研究课题。近年来研究发现，肺动脉内皮结构变化与慢性肺动脉高压形成和肺血管结构重建密切相关，但以往有关这方面的研究报道大多采用单纯低O2所致的肺动脉高压动物模型，本实验则采用本研究室先期建立的与人类COPD病理改变相似的慢性低O2高CO2所致的肺动脉高压大鼠模型，探讨肺动脉内皮结构变化与肺动脉高压和肺血管结构重建的关系。
材料与方法
　　1　动物模型的制备　雄性Sprague-Dawley大鼠(温州医学院实验动物中心提供)，30只，体重180～280g，适应性饲养1周后，随机分为3组：(1)正常对照组(A组)，n=10,作为常压氧下的对照；(2)低O2高CO2 4周组(B组)，n=10,置于常压低O2高CO2舱中，吸入气O2浓度为(8.5～11.0)%，CO2浓度为(5.0～6.5)%，每日10h，其余时间与正常对照组在同一室内(室温15～20℃)，相对湿度(50～70)%饲养到规定时间。(3)低O2高CO2 4周+川芎嗪组(C组)，n=10,川芎嗪购自无锡市第七制药厂，批号9610051，80mg*kg-1*d-1，腹腔注射，其余条件同(2)组。
　　2.肺动脉和颈动脉平均压的检测　用1%戊巴比妥钠腹腔注射行全身麻醉，仰卧固定，作颈正中切口，自颈外静脉插管至肺动脉并行颈总动脉插管，分别连接YL-3和YL-4型压力传感器，输入SJ-42型生理记录仪测取平均肺动脉压(mPAP)和平均颈动脉压(mCAP)。
　　3.血清NO的测定　血清(NO)测定(酶法)试剂盒购自伊利康生物技术，按说明书操作。
　　4.光镜标本制作及观察　放血处死大鼠，取出肺组织，10%缓冲甲醛溶液固定，取固定后的肺，左肺门水平横切，做石蜡切片，厚约5um，行HE、弹力纤维及VG染色，每只大鼠选一张肺组织切片，每张切片随机选取直径约100um-200um肺细小动脉5支，用像分析仪心肺血管分析软件(华东理工大学研制)测定平均血管总面积(外弹力板以内)、血管腔面积(内膜表面以内)以计算相对比值肺细小动脉管壁面积/管总面积(Vessel wall area/total area,WA/TA)，并测定中膜平滑肌细胞核密度(每1000平方微米中细胞核数)。
　　5.电镜标本制作及观察　大鼠放血处死，立即完整取出肺，在肺门水平横切面切取1mm×1mm×1mm大小肺组织各2块，用2.5%戊二醛作前固定，1%锇酸作后固定，Epon 812包埋，LKB-V型超薄切片机切片，常规染色，H-600型透射电镜观察肺小动脉超微结构改变，并拍照。
　　6.统计学处理　数据以±S表示，采用spss软件进行组间t检验。
结　果
　　1.慢性低O2高CO2和川芎嗪对大鼠平均肺动脉压和平均颈总动脉压、肺细小动脉管壁面积/管总面积比值、中膜平滑肌细胞核密度、血清NO的影响见表1。
表1　平均肺动脉压、平均颈总动脉压、肺细小动脉管壁面积/管总面积比值
肺细小动脉中膜平滑肌细胞核密度、血清NO的变化(±S，n=8)
group
mPAP(kPa)
mCAP(kPa)
WA/TA(%)
SMC
NO(umol/L)
Control
1.92±0.23
17.73±0.93
30.7±4.4
6.1±1.3
110.2±20.3
hypoxic hypercapnia
2.83±0.20△△
17.60±0.67
53.4±10.0△△
9.9±2.7△△
87.1±5.4△△
hypoxic hypercapnia+lig
2.13±0.40**
17.87±1.07
34.0±2.4**
6.4±1.0**
103.9±23.6*

　注：△△P＜0.01,与对照组比较：*P＜0.05，**P＜0.01，与低O2高CO2组比较
　　2.慢性低O2高CO2和川芎嗪对大鼠肺细小动脉内皮及中、外膜超微结构的影响　电镜下发现，正常对照组大鼠肺细小动脉内膜、中膜、外膜清晰，内皮细胞扁平，中膜有1～2层环形平滑肌，外膜为疏松的结缔组织，仅有少量胶原纤维。慢性低O2高CO2大鼠肺细小动脉内皮细胞(EC)向管腔内突起，呈立方或柱状上皮，部分细胞膜突起似绒毛，可见严重EC胞内水肿、变形，形成空泡，并可见EC下水肿(1、2)，中膜平滑肌细胞增生，面积增大，呈立方形，核粗大，染色质增多。外膜胶原纤维高度密集，呈束状。
　　慢性低O2高CO2+川芎嗪组大鼠肺细小动脉内皮细胞基本恢复扁平，EC内及EC下水肿消失，中膜平滑肌细胞增生减轻，面积变小，外膜胶原纤维明显减少(3)。

1　电镜显示低O2高CO2组大鼠肺细小动脉内皮细胞(EC)严重胞内水肿和EC下水肿，部分细胞膜突起似绒毛　(×8500)

2　电镜显示低O2高CO2组大鼠肺细小动脉内皮细胞向管腔内突起，呈柱状上皮，细胞水肿，变性，形成空泡　(×8000)

3　电镜显示低O2高CO2+川芎嗪组大鼠肺细小动脉内皮细胞基本恢复扁平，EC内及EC下水肿消失，平滑肌细胞和胶原纤维增生明显减轻　(×8000)
讨　论
　　内皮细胞(EC)覆盖血管腔60%～70%的内表面，近来各方面的实验结果彻底改变了EC仅作为单纯的管腔内衬的概念，认为其与肺血管收缩和肺血管结构重建密切相关，但以往其他研究者报道的有关这方面的实验研究大多采用单纯低O2所致肺动脉高压动物模型［1］，临床上COPD患者通气功能障碍常导致肺泡低O2和CO2潴留，而高CO2在肺动脉高压形成中起着一定的作用［2］。故本实验采用慢性低O2高CO2所致的肺动脉高压大鼠模型，观察大鼠肺细小动脉内皮、中膜、外膜超微结构和血清NO浓度的变化及川芎嗪的影响。
　　本实验发现慢性低O2高CO2大鼠较正常对照组肺动脉压力明显升高，光镜下，慢性低O2高CO2大鼠肺细小动脉管壁明显增厚、平滑肌细胞核密度增高，电镜下，肺细小动脉中膜平滑肌细胞增生，面积增大，染色质增多，外膜胶原纤维高度密集，提示4周低O2高CO2导致大鼠肺动脉高压和肺动脉结构重建。本实验同时发现，慢性低O2高CO2组大鼠肺细小动脉内皮细胞内严重水肿、变性，形成空泡，血清NO浓度下降，近年来研究发现肺动脉内皮细胞释放的NO具有舒张肺动脉和抑制血管壁平滑肌［3～6］及胶原纤维增生的作用［7］，因此根据本实验上述结果，推测肺动脉内皮细胞受损导致NO合成下降可能为慢性低O2高CO2性肺动脉高压形成和肺血管结构重建的重要机制之一；慢性低O2高CO2引起的肺动脉内皮细胞下水肿，使内皮与其下基质分离，造成NO向平滑肌细胞和成纤维细胞传递障碍，可能亦有助于肺血管结构的重建。此外，内皮细胞向管腔内突起，呈立方或柱状上皮，部分细胞膜突起似绒毛，从而使血管腔变得更加狭窄，进一步增加了血管阻力最终产生肺动脉高压。
　　本实验发现，与慢性低O2高CO2组相比，慢性低O2高CO2+川芎嗪组大鼠肺动脉压力明显下降，肺细小动脉管壁变薄、平滑肌细胞核密度下降，电镜下肺细小动脉平滑肌细胞和胶原纤维增生现象明显减轻，并同时发现肺细小动脉内皮细胞基本恢复扁平，细胞内和细胞下水肿消失，血清NO升高，据此推测川芎嗪保护肺动脉内皮细胞及合成NO功能可能为其抑制慢性低O2高CO2性肺动脉高压和肺血管结构重建的作用机制之一。
王良兴（温州医学院肺心病研究室 附属一院，325000，呼吸内科）
陈少贤（温州医学院肺心病研究室 附属一院，325000，呼吸内科）
徐正介（温州医学院肺心病研究室 附属一院，325000，呼吸内科）
喻林升（温州医学院肺心病研究室 附属一院，325000，病理科）
谢于鹏（温州医学院肺心病研究室 附属一院，325000，呼吸内科）
陈彦凡（温州医学院肺心病研究室 附属一院，325000，呼吸内科）
参考文献
1，宋为，蔡英年，邓希贤，等.缺氧性肺动脉高压大鼠肺腺泡内动脉肌化与内皮结构变化的关系.中国应用生理学杂志，1993，9(4)：292～296.
2，Myers JL,Domkwski PW,Wang Y,et al.Sympathetic blockade blunts hypercapnic pulmonary arterial vasoconstriction in newborn piglets.Eur J Cardiothorac Surg,1998,13(3):298～305.
3，Steudel W,Scherrer CM,Block KD,et al.Sustained pulmonary hypertension and right ventricular hypertrophy after chronic hypoxia in mice with congenital deficiency of nitric oxide synthase 3.J Clin Invest,1998,101:2468～2477.
4，Giaid A,Saleh D.Reduced expression of endothelial nitric oxide synthase in the lung of patients with pulmonary hypertension.N Engl J Med,1995,333:214.
5，Mcquillan LP,Leung GK,Marsden PA,et al.Hypoxia inhibits expression of enos via transcriptional and posttranscripitional mechanisms.Am J Physiol,1994,267:H1921～1927.
6，Smith JD,Mclean SD,Nakayama DK,et al.Nitric oxide causes apoptosis in pulmonary vascular smooth muscle cell.J Surg Res,1998,79(2):121～127.
7，Myers PR,Tanner MA.Vascular endothelial cell regulation of extracellular matrix collagen:role of nitric oxide. Arterioscler Thromb Vasc Biol,1998,18(5):717～722.
2000-04-03收稿，2000-05-16修回

探究学习在动能定理教学中的实践与反思
上海市南洋中学 熊艺
建构主义理论的核心思想是知识不是被动的接受，而是认知主体积极建构。探究式教学活动中，教师的作用是主导和参谋，从知识的传授者转变为学生发展的促进者，教师从主角转换为“平等中的首席”。在教师指导下的以学生为主体的探究型学习，给予了学生自我发挥和自我展示的空间，激发了学生的学习兴趣，在学习活动过程中促使学生产生对科学知识的感悟。近年来，有许多关于探究教学的理论和实践的研究。下面是笔者在动能定理的备课教学活动进行探究教学的一些实践体会。
一、动能定理是否适合探究教学
大多数物理教师都是通过物体受到恒力的作用做匀变速运动的情景来推导出W总＝Ek2—Ek1，然后学生在其它情境中具体运用动能定理，这是高中物理的一贯教学方法，因为这种处理方法学生有牛顿运动定律和运动学知识的基础，而大量的例题又能使学生较快的掌握动能定理的运用方法，便于教学。但这样也带来两个问题：
1、既然牛顿定律能解决的问题，何必引入新的概念、新的规律？这样的处理方法容易让学生误以为物理知识是以牛顿定律为核心的数字游戏，其他概念和规律都能通过牛顿定律推导出来，这样的教学，实际上降低了动能定理的地位，模糊了动能定理的本来面目。
2、预设的物理情景没有让学生探求新知识、新规律的冲动。一个物体的质量为ｍ，初速度为ｖ１，在与运动方向相同的恒力F的作用下沿光滑水平面发生一段位移s，速度增大到ｖ2，则：
① 力F对物体所做的功多大?
②物体的加速度多大?
③物体的初速、末速、位移之间有什么关系?
④结合上述三式你能综合推导得到什么样的式子?
就算是老师精心设计的问题式教学也不一定能使学生有强烈的学习冲动，因此后面动能定理的运用例题更是难以让学生在建构主义理论中掌握动能定理。
二、笔者的第一次探究教学实践
笔者第一次教学时使用的教案：
情景I 引导学生分析水平和竖直方向上两个常见生活现象
通过设问1“F1赛车在刚启动的一段时间内，它的哪些物理量发生了怎样的变化？” 引导学生分析讨论，学生可能会提到v、s、a……等，教师在这里只需提取速度变化，从而引出动能的变化。学生进一步理解动能的概念。
通过设问2“赛车的动能Ek =1 ∕2mv2为什么会变小？” 让学生具体分析赛车的受力情况，以及力对赛车的做功情况（判断正负功）。学生进一步理解功的概念。
通过设问3“把一个小物体拿到一定高度后静止释放，忽略空气阻力，物体将做什么运动？在这一运动过程中，它的速度、动能将怎样变化？为什么？”让学生具体分析物体在运动过程中的受力情况，以及力对物体的做功情况，并判断是正功还是负功？学生初步感受动能变化与外力做功的定性关系。
教师总结：
通过前面的学习已经知道，物体运动过程中，动能会变化，同时有外力在做功，那么力做功与物体动能改变大小之间有什么关系呢 ？大于，等于，或者是小于？这节课从最简单的情况入手：恒力做功（限定两个条件：1、物体受恒定外力作用，2、物体做直线运动。）设计实验来探究恒力做功与物体动能改变大小的定量关系。
情景II 一、探究恒力做功与物体动能改变的关系：
(一) 提出问题
需要测量哪些物理量？怎样根据探究内容来设计适当可行的实验方案？（用什么方法、器材、实验装置等）
（二）讨论、设计实验方案
学生交流讨论设计方案，老师给一定的指导，点拨。
讨论出的可行方案：用验证牛顿第二定律的装置
通过设问4“怎样确保小车在运动过程中受恒定的外力作用？如何平衡摩擦力 ？如何测量 F、S、M、 V1、V2 等物理量。”让学生确定实验方案中的每一个步骤以及要解决的问题。
通过设问5“运动过程中除了小车的动能增加之外，还有那一个物体动能在增加？”引导学生将小桶及砝码的动能变化也考虑进去，从而避免由此产生的误差。
（三）学生分组实验，记录并分析数据
通过实验探究，学生锻炼动手操作能力，培养对实验原理和方法的迁移能力和利用已知知识解决实际问题的能力。
（四）由实验数据得出结论：误差允许的范围内，外力做的功等于物体动能的变化量。
（五）评估：
对学生实验中好的方面和不妥有待改进的地方，进行评估。
（先让学生自己评估，教师再总结）
（六）交流与讨论：
实验探究恒力做功与物体动能变化的关系，领会科学探究的过程和探究的主要方法，初步认识动能定理。
情景III 利用多媒体设置情景，让学生根据牛顿第二定律和运动学公式推导出实验结论。
二、根据牛顿第二定律和运动学公式推导出实验结论。
一个物体的质量为ｍ，初速度为ｖ１，在与运动方向相同的恒力F的作用下沿官话水平面发生一段位移s，速度增大到ｖ2，求外力做的功与物体动能变化量之间的关系。
①力F对物体所做的功多大?(W＝Fs)
②物体的加速度多大?a＝
③物体的初速、末速、位移之间有什么关系?
④结合上述三式你能综合推导得到什么样的式子?
⑤在学生推导的过程中挑选并在投影仪上评析：
通过动能定理的演绎推导，感受成功的喜悦，培养对科学研究的兴趣。
三、实践后的反思
首先、在新课程的教学实践中，我们发现如何用好探究教学法还存在着许多问题。例如：大家都知道探究教学一般有5个阶段：提出问题与猜想假设—设计方案—实验分析论证—评估—交流与讨论，每一个阶段学生在学习活动过程中都会提出许多的问题，而教师也会提出一些问题引导学生进行探讨，这种相对开放、自由的课堂教学环境一方面有利于调动学生自主学习的的主动性和积极性，激发学生探究和创新的愿望，给学生较大的自主发展空间。但另一方面，如果5个阶段都作为教学的重点的话，教师就会疲于回答学生的一个又一个问题；还有些在探究过程中生成的问题只是学生感兴趣的内容，不一定是教科书上的内容，也不一定是教师的专长，对教师而言可能也是全新的东西，教师也需要思考的时间。因此，研究物理教学中哪些课题适合进行科学探究、一个课题该把探究的哪一阶段作为重点、一个课题的探究过程到底适合提高学生的哪一种能力就成为新课程课堂教学实施中十分重要的问题。
其次、在探究的方案设计讨论时，学生从水平面、竖直平面、斜面三个方面入手，在竖直方向的讨论中，学生提出让物体做自由落体运动，求出末速度来验证mgh= Ek2—0,在求末速度的时候已经用到v2=2gh，可见，学生的设计方案中涉及的问题肯定要用牛顿定律解决，而动能定理本来就是由牛顿定律推导而来，因此，动能定理中方案的设计讨论就失去了它的意义，教师不如直接给定一个事先设计好的方案。
第三、如果设计方案由教师制定，实验的数据分析无论怎样都应该得出W总＝Ek2—Ek1的结论，在学生推导出动能定理后会感觉本堂课的探究实验没有什么收获，因此如何用好探究实验成为本堂课成败的关键。反思之后，我们设计为还是先推导出动能定理，然后学生用教师设计好的实验进行验证，最后在误差分析中学会运用动能定理。用实验验证动能定理显然能够激发学生的学习兴趣，尤其是在发现该实验中的W并不等于Ek2—Ek1，而且还有很大的误差时，激发了学生的学习动因，调动了学生学习的热情。这才是符合学生认知规律的、行之有效的教学方式。
第四、实际教学的最终目的是学生能够实际运用动能定理，这种在探究的误差分析中指出运用动能定理需要注意的地方是学生自己找出来的，因此一定会印象深刻，更能突出本节课的重点和亮点所在。
四、反思后的实践
引入部分：
通过前面的学习我们知道做功是改变能量的一种方式。F1赛车依靠强大的发动机做功能在短时间内使赛车获得很大的动能；放孔明灯时重力对灯做负功灯的重力势能增加；射箭时拉弓的过程中人对弓做功弓的弹性势能增加。今天我们要讨论的主题是外力做功与物体动能变化之间的关系---动能定理。
与原教学设计的对比：变得更加简洁，联系实际直入主题，即让学生觉得有趣，又使学生对新课产生兴趣。
一、根据牛顿第二定律和运动学公式推导动能定理
与原教学设计的对比：在预习的基础上，学生基本上能运用已学的知识自己推导出动能定理，教学中我先强调了动能定理在高中物理中的重要地位，然后请同学推导，这样，激发了学生的兴趣，而且许多同学因为自己会推导动能定理而处于一种成功的愉悦之中。然后，我提出用DIS实验来验证动能定理这样一个有挑战性的学习任务，很多同学都跃跃欲试，失课堂处于积极主动的学习状态。
二、用DIS实验来验证动能定理
1、 提供的实验器材
位移发射器、位移接收器、数据采集器、计算机、滑板轨道、小车(0.2kg)、 铁