教案：物理问题的要素分析.doc

物理问题的要素分析

一、 学情分析
目前，本班级的物理教学，已基本完成重点单元第一阶段的复习工作。从9月考和期中考及各次单元测验来看，学生对基础知识的理解和掌握度在85%左右，学生在解决问题过程中出现的失分，很大的比重出现在学生已经掌握解题知识和方法题型上。观察表明，学生在这类题型上的失分原因，关键之处在于没有养成良好的分析习惯所致，想当然的套类、不应该简约的分析过程以思维定势简约化等等不良的解题习惯在相当一部分学生身上仍然比较严重地存在。因此，通过课堂教学，揭示出学生不良分析习惯所造成的“危害”，使之提高警觉和对问题严重性的重视；同时，提供良好分析范例，提炼准确的分析策略，对指导学生克服不良分析习惯，提升学生分析物理问题的品质，是下一阶段中本班物理复习教学的重要内容。通过本节课的教学，希望提供这样的一个案例版本。
二、 教学目标
1、 进一步巩固对平衡条件、牛顿第二定律、动能定理等知识的理解和掌握；
2、 提高根据问题情境准确运用要素分析，建立物理方程的能力。
三、 重点和难点
重点：物理问题要素分析
难点：要素分析的表述
四、 教学资源
2009年上海物理高考卷的计算题部分，学生练习卡，PPT。
五、 教学流程
示例
分析要素标记
活动II
分组练习题3、4
解题分析三要素
投影
学生练习作品1
活动I
分组练习题1
投影
学生练习作品2
小 结
分析要素及其标记
评价
错因诊断与对策

六、 流程说明
1、 活动I：提出本节课的教学目标，给出题1，让学生练习：
2009年高考上海卷，第21题：
题1：（12分）如图，粗细均匀的弯曲玻璃管A、B两端开口，管内有一段水银柱，右管内气体柱长为39cm，中管内水银面与管口A之间气体柱长为40cm。先将口B封闭，再将左管竖直插入水银槽中，设整个过程温度不变，稳定后右管内水银面比中管内水银面高2cm，求：

（1）稳定后右管内的气体压强p；
（2）左管A端插入水银槽的深度h。（大气压强p0＝76cmHg）
设计意图：
这道题虽然简单，包含了物理计算题分析的三个基本要素：对象要素、状态－过和要素、知识要素，估计有近2/3的学生能独立的得到正确的答案，而部分学生由于对象（左、右两管的气体）转换，或由于难以建立前、后状态的物理量间的联系而导致错误。因而，通过学生练习展示，揭示出物理问题分析的三个基本要素，从而引入本节的主题。既能引起出错学生对“三要素”运用的重视，同时也可能对顺利完成该题的学生产生麻痹。
2、 投影——学生练习作品1：
通过投影学生的正确解答和错误解答的对比，提炼并揭示解题分析三要素在物理问题分析中的重要价值。
3、示例——分析要素及其标记：
在简单问题的分析中，涉及的分析要素较少因此可以在（大脑）内部标记而不至于遗忘；但在研究对象变换，问题涉及多状态、多过程、多知识点时，由于短时记忆容量和维持时间的限制，仅在（大脑）内部标记要素，很容易造成短时记忆的丢失，而导致对问题分析的信息丢失，或者以想当然的思维替代对物理状态和过程的准确判断，从而使解决问题形成障碍或走向歧途。所以提倡分析要素的外部标记，避免或减少上述问题的发生。
2009年高考上海物理卷第22题：
题2：（12分）如图（a），质量m＝1kg的物体沿倾角q＝37°的固定粗糙斜面由静止开始向下运动，风对物体的作用力沿水平方向向右，其大小与风速v成正比，比例系数用k表示，物体加速度a与风速v的关系如图（b）所示求：
（1）物体与斜面间的动摩擦因数m；
（2）比例系数k。
f
N
mg
三要素运用：
标记方式：
状态1：u＝0时，a＝4m/s2；对象：物体——受力分析
知识：牛顿第二定律：
mgsinq－mmgcosq＝ma0 （1）
F
f
N
mg
解答：由（1）得：m＝＝0.25。
状态2：u＝5m/s，a=0；对象：物体——受力分析
知识：平衡条件：
mgsinq－mN－kvcosq＝0 （2）
N＝mgcosq＋kvsinq （3）
解答：k＝＝0.84kg/s。
表述方式：
对物体运用牛顿第二定律于u＝0、a=4m/s2时有：
mgsinq－mmgcosq＝ma0 （1）
对物体运用平衡条件于u＝5m/s、a=0时有：
mgsinq－mN－kvcosq＝0 （2）
N＝mgcosq＋kvsinq （3）
具体解题时，是用“标记方式”还是用表述方式，由学生自己选择。
4、活动II：明确提出写出或标记分析三要素的要求，给出题3、题4，分组练习：
2009年高考上海物理卷第23题：
题3：（12分）如图，质量均为m的两个小球A、B固定在弯成120°角的绝缘轻杆两端，OA和OB的长度均为l，可绕过O点且与纸面垂直的水平轴无摩擦转动，空气阻力不计。设A球带正电，B球带负电电量均为q，处在竖直向下的匀强电场中。开始时，杆OB与竖直方向的夹角q0＝60°，由静止释放，摆动到q＝90°的位置时，系统处于平衡状态，求：

（1）匀强电场的场强大小E；
（2）系统由初位置运动到平衡位置，重力做的功Wg和静电力做的功We；
（3）B球在摆动到平衡位置时速度的大小v。

2009年高考上海物理卷第24题：
题4：（14分）如图，光滑的平行金属导轨水平放置，电阻不计，导轨间距为l，左侧接一阻值为R的电阻。区域cdef内存在垂直轨道平面向下的有界匀强磁场，磁场宽度为s。一质量为m，电阻为r的金属棒MN置于导轨上，与导轨垂直且接触良好，受到F＝0.5v＋0.4（N）（v为金属棒运动速度）的水平力作用，从磁场的左边界由静止开始运动，测得电阻两端电压随时间均匀增大。（已知l＝1m，m＝1kg，R＝0.3W，r＝0.2W，s＝1m）
（1）分析并说明该金属棒在磁场中做何种运动；
（2）求磁感应强度B的大小；

（3）若撤去外力后棒的速度v随位移x的变化规律满足v＝v0－x，且棒在运动到ef处时恰好静止，则外力F作用的时间为多少？
（4）若在棒未出磁场区域时撤去外力，画出棒在整个运动过程中速度随位移的变化所对应的各种可能的图线。
5、投影——学作练习作品2：
6、评价：根据学生练习中出现的相关问题，学生互动评价诊断出错的原因，体悟因运用和标记分析要素对避免出错的重要性。
7、小结：分析三要素及标记方法，强调通过对三要素的追问调控自己的解题行为。

七、作业：
1．（12分）如图所示为研究电子枪中电子在电场中运动的简化模型示意图。在Oxy平面的ABCD区域内，存在两个场强大小均为E的匀强电场I和II，两电场的边界均是边长为L的正方形（不计电子所受重力）。
（1）在该区域AB边的中点处由静止释放电子，求电子离开ABCD区域的位置。
（2）在电场I区域内适当位置由静止释放电子，电子恰能从ABCD区域左下角D处离开，求所有释放点的位置。
（3）若将左侧电场II整体水平向右移动L/n（n≥1），仍使电子从ABCD区域左下角D处离开（D不随电场移动），求在电场I区域内由静止释放电子的所有位置。

2．（14分）如图所示，竖直平面内有一半径为r、内阻为R1、粗细均匀的光滑半圆形金属环，在M、N处与相距为2r、电阻不计的平行光滑金属轨道ME、NF相接，EF之间接有电阻R2，已知R1＝12R，R2＝4R。在MN上方及CD下方有水平方向的匀强磁场I和II，磁感应强度大小均为B。现有质量为m、电阻不计的导体棒ab，从半圆环的最高点A处由静止下落，在下落过程中导体棒始终保持水平，与半圆形金属环及轨道接触良好，高平行轨道中够长。已知导体棒ab下落r/2时的速度大小为v1，下落到MN处的速度大小为v2。
（1）求导体棒ab从A下落r/2时的加速度大小。
（2）若导体棒ab进入磁场II后棒中电流大小始终不变，求磁场I和II之间的距离h和R2上的电功率P2。
（3）若将磁场II的CD边界略微下移，导体棒ab刚进入磁场II时速度大小为v3，要使其在外力F作用下做匀加速直线运动，加速度大小为a，求所加外力F随时间变化的关系式。

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