小學(xué)教學(xué)教案

《回旋舞》教學(xué)設(shè)計(jì)。

《回旋舞》教學(xué)設(shè)計(jì)
一、教學(xué)設(shè)想
1、教材解讀：《回旋舞》、《在一個(gè)地鐵車站》這兩首短詩(shī)采用了歐美近代以來詩(shī)歌創(chuàng)作的一些代表性的表現(xiàn)手法，法國(guó)象征主義和美國(guó)的意象派。
2、教學(xué)目標(biāo)：
（1）理解詩(shī)歌的象征意義和深層含義，懂得把握詩(shī)歌的意象；
（2）把握寫作背景，正確理解詩(shī)中表達(dá)的思想感情。
3、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：
初步掌握借助意象來把握詩(shī)歌豐富、深刻的思想情感的方法
4、教學(xué)方式：
比較閱讀、拓展閱讀
5、教學(xué)時(shí)數(shù)：
1課時(shí)
二、教學(xué)步驟
（一）導(dǎo)入新課：
上一課，我們領(lǐng)略了中國(guó)傳統(tǒng)詩(shī)歌的魅力，今天我們?cè)賹⑺囆g(shù)的輕舟馳向大洋那一邊的歐美近代詩(shī)歌，讓我們?cè)谥型獠煌L(fēng)格的詩(shī)歌海洋中“蕩起雙槳”吧……
（二）解讀詩(shī)歌——《回旋舞》
1、作者簡(jiǎn)介：保爾福爾（1872—1960），法國(guó)詩(shī)人，被稱為“象征派詩(shī)王”。他的詩(shī)集共有32卷之多，有名的《法蘭西短歌集》，便是包含了他全部作品的總集。福爾數(shù)十年如一日始終不懈地寫作“巴拉德（民歌形式的短歌）”，這是他畢生創(chuàng)作詩(shī)歌的固定形式。保爾福爾被戴望舒稱為“法國(guó)后期象征派中的最淳樸、最光耀、最富于詩(shī)情的詩(shī)人”。在這首詩(shī)中，保爾福爾用童話般的想像展示了“世界大同”的思想。
2、師范讀后學(xué)生自由朗讀。
3、整體感知詩(shī)歌的主要內(nèi)容
明確：詩(shī)的前兩節(jié)提出了兩個(gè)假設(shè)“假如全世界的少女都肯攜起手來”“假如全世界的男孩都肯做水手”，這兩個(gè)“假如”排除了全世界所有男孩女孩之間的誤解、隔閡、歧視，甚至沖突。如果這兩個(gè)充滿童話色彩的假設(shè)能夠?qū)崿F(xiàn)，“她們可以在大海周圍跳一個(gè)回旋舞”“他們可以用他們的船在水上造成一座美麗的橋”，那么全世界的男孩女孩將有可能組織起盛況空前的全球人類大聯(lián)歡。正如詩(shī)的最后一節(jié)強(qiáng)調(diào)的：“人們便可以繞著全世界跳一個(gè)回旋舞，／假如全世界的男女孩都肯攜起手來。”
4、小組討論下列問題：
（1）、《回旋舞》中少男少女拉起手來圍著大海跳舞是否有某種象征意義？
明確：這首詩(shī)以“回旋舞”為主要意象，這是從法國(guó)民間舞蹈“回旋舞”的表演形式中攝取詩(shī)意，生發(fā)開來的。作為抒情詩(shī)人，保爾福爾特別歌唱愛情和人類的友愛。全世界的少男少女都攜起手來，團(tuán)結(jié)起來，沒有膚色、種族、國(guó)別的差別，大家共跳一個(gè)回旋舞，世界不就充滿了愛嗎？詩(shī)人唱出的全世界人民和睦團(tuán)結(jié)的頌歌，表達(dá)了詩(shī)人美好的理想和樂觀的情調(diào)。這首詩(shī)是詩(shī)人在20世紀(jì)前期那個(gè)風(fēng)雨飄搖的年代，用飽含深情的筆寫下的向往和平安寧的愿望。
（2）如何理解前兩節(jié)提出的兩個(gè)假設(shè)“假如全世界的少女都肯攜起手來”“假如全世界的男孩都肯做水手”？
明確：這兩個(gè)“假如”排除了全世界所有男孩女孩之間的誤解、隔閡、歧視，甚至沖突。如果這兩個(gè)充滿童話色彩的假設(shè)能夠?qū)崿F(xiàn)，“她們可以在大海周圍跳一個(gè)回旋舞”“他們可以用他們的船在水上造成一座美麗的橋”，那么全世界的男孩女孩將有可能組織起盛況空前的全球人類大聯(lián)歡。正如詩(shī)的最后一節(jié)強(qiáng)調(diào)的：“人們便可以繞著全世界跳一個(gè)回旋舞，／假如全世界的男女孩都肯攜起手來?！?br> （3）賞析本詩(shī)的藝術(shù)形式，請(qǐng)一至兩個(gè)同學(xué)說說他們的分析
明確：整首詩(shī)以三個(gè)假設(shè)的排比句鋪排來，詩(shī)歌的主旨在重復(fù)的吟唱中不斷地得到了強(qiáng)化。全人類不分男女、種族、膚色、國(guó)家差別，一起跳同一種舞蹈，借用法國(guó)常見的民間舞蹈，唱出全世界人民和睦團(tuán)結(jié)的頌歌，表達(dá)詩(shī)人希望全人類破除一切隔閡、猜忌，共同創(chuàng)造“大同世界”的美好理想和樂觀精神。末句“假如全世界的男女孩都肯攜手起來”呼應(yīng)首句：“假如全世界的少女都肯攜手起來”，首尾相接、回環(huán)往復(fù)、渾然天成。
（三）課后作業(yè)
1、運(yùn)用意象分析以下幾首古詩(shī)：
商山早行
溫庭筠

晨起動(dòng)征鐸，客行悲故鄉(xiāng)。雞聲茅店月，人跡板橋霜。
槲葉落山路，枳花明驛墻。因思杜陵夢(mèng)，鳧雁滿回塘。

題都城南莊
崔護(hù)www.lvshijia.net

去年今日此門中，人面桃花相映紅。
人面不知何處去，桃花依舊笑春風(fēng)。

精選閱讀

高二物理教案：《回旋加速器》教學(xué)設(shè)計(jì)

一名優(yōu)秀的教師在教學(xué)方面無論做什么事都有計(jì)劃和準(zhǔn)備，準(zhǔn)備好一份優(yōu)秀的教案往往是必不可少的。教案可以讓學(xué)生們有一個(gè)良好的課堂環(huán)境，幫助教師更好的完成實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。那么一篇好的教案要怎么才能寫好呢？考慮到您的需要，小編特地編輯了“高二物理教案：《回旋加速器》教學(xué)設(shè)計(jì)”，歡迎您閱讀和收藏，并分享給身邊的朋友！

高二物理教案：《回旋加速器》教學(xué)設(shè)計(jì)

教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)目標(biāo)

1、知道回旋加速器的基本構(gòu)造和加速原理．

2、了解加速器的基本用途．

能力目標(biāo)

通過由直線加速器遷移到回旋加速器的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，開闊學(xué)生解決問題的思路．

情感目標(biāo)

通過介紹我國(guó)高能粒子加速器——北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)的研制，培養(yǎng)民族自豪感，激發(fā)同學(xué)們學(xué)習(xí)科學(xué)報(bào)效祖國(guó)的熱情．

教學(xué)建議

教材分析

本節(jié)重點(diǎn)是回旋加速器的加速原理．在通過前面帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的學(xué)習(xí)，學(xué)生通過反復(fù)習(xí)電場(chǎng)的相關(guān)知識(shí)后在理解本節(jié)知識(shí)時(shí)比較容易，需要強(qiáng)調(diào)的是：

1、加速電場(chǎng)的平行極板接的是交變電壓，且它的周期和粒子的運(yùn)動(dòng)周期相同．

2、當(dāng)粒子加速到接近光速時(shí)，加速粒子就不可能了．

教法建議

由于前面已經(jīng)學(xué)習(xí)了帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，因此本節(jié)內(nèi)容在教法上可以通過復(fù)習(xí)相關(guān)的電場(chǎng)知識(shí)后在，讓學(xué)生思考想象加速器的原理，最后得出回旋加速器原理．

在講解時(shí)，教師可以通過介紹中國(guó)高能粒子加速器——北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)的開發(fā)以及研制過程，激發(fā)學(xué)生的民族自豪感，培養(yǎng)學(xué)生的愛國(guó)主義熱情。

教學(xué)設(shè)計(jì)方案

回旋加速器

一、素質(zhì)教育目標(biāo)

（一）知識(shí)教學(xué)點(diǎn)

1、知道回旋加速器的基本構(gòu)造和加速原理．

2、了解加速器的基本用途．

（二）能力訓(xùn)練點(diǎn)

通過由直線加速器遷移到回旋加速器的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，開闊學(xué)生解決問題的思路．

（三）德育滲透點(diǎn)

介紹我國(guó)高能粒子加速器——北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)，培養(yǎng)民族自豪感，激發(fā)同學(xué)們學(xué)習(xí)科學(xué)報(bào)效祖國(guó)的熱情．

（四）美育滲透點(diǎn)

用優(yōu)美的語言介紹我國(guó)高能粒子加速器的構(gòu)造原理，用嚴(yán)密的推理，解釋回旋加速器的工作原理，讓學(xué)生充分體會(huì)物理教學(xué)的語言美及推理過程的邏輯美．

二、學(xué)法引導(dǎo)

1、教師通過復(fù)習(xí)提問法導(dǎo)入，創(chuàng)設(shè)物理情境啟發(fā)學(xué)生思考討論，總結(jié)規(guī)律．

2、學(xué)生復(fù)習(xí)電場(chǎng)知識(shí)，積極思考想象，在教師指導(dǎo)下推導(dǎo)，總結(jié)回旋加速器的工作原理和規(guī)律．

三、重點(diǎn)·難點(diǎn)·疑點(diǎn)及解決辦法

1、重點(diǎn)

回旋加速器的加速原理．

2、難點(diǎn)

加速電場(chǎng)的平行極板接的是交變電壓，且它的周期和粒子的運(yùn)動(dòng)周期相同．

3、疑點(diǎn)

當(dāng)粒子加速到接近光速時(shí)，加速粒子就不可能了．

4、解決辦法

應(yīng)用上節(jié)學(xué)習(xí)的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑和周期公式，著力講清回旋加速器加速帶電粒子的原理．

四、課時(shí)安排

1課時(shí)

五、教具學(xué)具準(zhǔn)備

回旋回速器掛圖

六、師生互動(dòng)活動(dòng)設(shè)計(jì)

教師先復(fù)習(xí)提問電場(chǎng)知識(shí)導(dǎo)入，通過設(shè)問讓學(xué)生思考想象出回旋加速器原理，在教師指導(dǎo)下，學(xué)生分析、討論、總結(jié)規(guī)律，再通過例題講解加深理解．課外組織學(xué)生討論粒子運(yùn)動(dòng)半徑不變的加速器原理．

七、教學(xué)步驟

（一）明確目標(biāo)

（略）

（二）整體感知

本節(jié)課講述帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)在高科技領(lǐng)域中的一個(gè)具體運(yùn)用，首先要引導(dǎo)同學(xué)們從直線加速器遷移到回旋加速器，然后分析回旋加速器的加速過程，從而理解它的加速原理，最后比較直線加速器和回旋加速器的優(yōu)缺點(diǎn)．

（三）重點(diǎn)、難點(diǎn)的學(xué)習(xí)與目標(biāo)完成過程

1、直線加速器

我們知道電場(chǎng)可以對(duì)帶電粒子加速，如果加速電壓為u，帶電粒子電量為q．帶電粒子從靜止可加速到能量 ，由于電壓的限制，所以一次加速后粒子獲得的能量較小，如何獲得較大的能量呢？（讓學(xué)生充分討論．）可采取多級(jí)加速的辦法，經(jīng)過幾次加速后粒子的能量 ，所以直線加速器可使粒子獲得足夠大的能量．但它占地面積太大，能否既讓帶電粒子多次加速，獲得較高能量，又盡可能減少占地面積呢？（讓學(xué)生展開想象 ）

2、回旋加速器

利用帶電粒子在磁場(chǎng)中作圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，可使帶電粒子回旋，為使粒子每經(jīng)過兩極板時(shí)都得到加速，極板間需接上一個(gè)交變電壓，每加速粒子一次，帶電粒子運(yùn)動(dòng)速率和運(yùn)動(dòng)半徑都會(huì)增加，它運(yùn)動(dòng)的周期會(huì)變化嗎？所接在兩極板間的交變電壓的周期T等于多少呢？

（讓學(xué)生回答 ）

請(qǐng)同學(xué)們討論：加速粒子的最終能量由哪些因素決定？

當(dāng)帶電粒子速度最大時(shí)，其運(yùn)動(dòng)半徑也最大，即 ，即 ，再由動(dòng)能定理得： ，所以要提高加速粒子最后的能量，應(yīng)盡可能增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B和加速器的半徑 ．

請(qǐng)同學(xué)們課后思考，為什么帶電粒子加速后的能量與加速電壓無關(guān)呢？

3、回旋加速器和直線加速器的比較

介紹我國(guó)正、負(fù)電子對(duì)撞機(jī)．

（四）總結(jié)、擴(kuò)展

本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了回旋回速器的加速原理，希望同學(xué)們將來在工作和生活中遇到實(shí)際問題時(shí)，要開闊思路，注意知識(shí)的遷移和綜合運(yùn)用．

八、布置作業(yè)

1、1989年初，我國(guó)投入運(yùn)行的高能粒子加速器可把電子的能量加速到2.8GeV，若每級(jí)的加速電壓 V V，需采用幾級(jí)加速器？

九、板書設(shè)計(jì)

一、直線加速器

1、單級(jí)加速

2、多級(jí)加速

二、回旋加速器

回旋加速器

一、素質(zhì)教育目標(biāo)

（一）知識(shí)教學(xué)點(diǎn)

1、知道回旋加速器的基本構(gòu)造和加速原理．

2、了解加速器的基本用途．

（二）能力訓(xùn)練點(diǎn)

通過由直線加速器遷移到回旋加速器的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，開闊學(xué)生解決問題的思路．

（三）德育滲透點(diǎn)

介紹我國(guó)高能粒子加速器——北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)，培養(yǎng)民族自豪感，激發(fā)同學(xué)們學(xué)習(xí)科學(xué)報(bào)效祖國(guó)的熱情．

（四）美育滲透點(diǎn)

用優(yōu)美的語言介紹我國(guó)高能粒子加速器的構(gòu)造原理，用嚴(yán)密的推理，解釋回旋加速器的工作原理，讓學(xué)生充分體會(huì)物理教學(xué)的語言美及推理過程的邏輯美．

二、學(xué)法引導(dǎo)

1、教師通過復(fù)習(xí)提問法導(dǎo)入，創(chuàng)設(shè)物理情境啟發(fā)學(xué)生思考討論，總結(jié)規(guī)律．

2、學(xué)生復(fù)習(xí)電場(chǎng)知識(shí)，積極思考想象，在教師指導(dǎo)下推導(dǎo)，總結(jié)回旋加速器的工作原理和規(guī)律．

三、重點(diǎn)·難點(diǎn)·疑點(diǎn)及解決辦法

1、重點(diǎn)

回旋加速器的加速原理．

2、難點(diǎn)

加速電場(chǎng)的平行極板接的是交變電壓，且它的周期和粒子的運(yùn)動(dòng)周期相同．

3、疑點(diǎn)

當(dāng)粒子加速到接近光速時(shí)，加速粒子就不可能了．

4、解決辦法

應(yīng)用上節(jié)學(xué)習(xí)的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑和周期公式，著力講清回旋加速器加速帶電粒子的原理．

四、課時(shí)安排

五、教具學(xué)具準(zhǔn)備

回旋回速器掛圖

六、師生互動(dòng)活動(dòng)設(shè)計(jì)

教師先復(fù)習(xí)提問電場(chǎng)知識(shí)導(dǎo)入，通過設(shè)問讓學(xué)生思考想象出回旋加速器原理，在教師指導(dǎo)下，學(xué)生分析、討論、總結(jié)規(guī)律，再通過例題講解加深理解．課外組織學(xué)生討論粒子運(yùn)動(dòng)半徑不變的加速器原理．

七、教學(xué)步驟

（一）明確目標(biāo)

（略）

（二）整體感知

本節(jié)課講述帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)在高科技領(lǐng)域中的一個(gè)具體運(yùn)用，首先要引導(dǎo)同學(xué)們從直線加速器遷移到回旋加速器，然后分析回旋加速器的加速過程，從而理解它的加速原理，最后比較直線加速器和回旋加速器的優(yōu)缺點(diǎn)．

（三）重點(diǎn)、難點(diǎn)的學(xué)習(xí)與目標(biāo)完成過程

1、直線加速器

我們知道電場(chǎng)可以對(duì)帶電粒子加速，如果加速電壓為u，帶電粒子電量為q．帶電粒子從靜止可加速到能量，由于電壓的限制，所以一次加速后粒子獲得的能量較小，如何獲得較大的能量呢？（讓學(xué)生充分討論．）可采取多級(jí)加速的辦法，經(jīng)過幾次加速后粒子的能量，所以直線加速器可使粒子獲得足夠大的能量．但它占地面積太大，能否既讓帶電粒子多次加速，獲得較高能量，又盡可能減少占地面積呢？（讓學(xué)生展開想象）

2、回旋加速器

利用帶電粒子在磁場(chǎng)中作圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，可使帶電粒子回旋，為使粒子每經(jīng)過兩極板時(shí)都得到加速，極板間需接上一個(gè)交變電壓，每加速粒子一次，帶電粒子運(yùn)動(dòng)速率和運(yùn)動(dòng)半徑都會(huì)增加，它運(yùn)動(dòng)的周期會(huì)變化嗎？所接在兩極板間的交變電壓的周期T等于多少呢？

（讓學(xué)生回答）

請(qǐng)同學(xué)們討論：加速粒子的最終能量由哪些因素決定？

當(dāng)帶電粒子速度最大時(shí)，其運(yùn)動(dòng)半徑也最大，即，即，再由動(dòng)能定理得：，所以要提高加速粒子最后的能量，應(yīng)盡可能增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B和加速器的半徑．

請(qǐng)同學(xué)們課后思考，為什么帶電粒子加速后的能量與加速電壓無關(guān)呢？

3、回旋加速器和直線加速器的比較

介紹我國(guó)正、負(fù)電子對(duì)撞機(jī)．

（四）總結(jié)、擴(kuò)展

本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了回旋回速器的加速原理，希望同學(xué)們將來在工作和生活中遇到實(shí)際問題時(shí)，要開闊思路，注意知識(shí)的遷移和綜合運(yùn)用．

八、布置作業(yè)

1、1989年初，我國(guó)投入運(yùn)行的高能粒子加速器可把電子的能量加速到2.8GeV，若每級(jí)的加速電壓V，需采用幾級(jí)加速器？

九、板書設(shè)計(jì)

一、直線加速器

1、單級(jí)加速

2、多級(jí)加速

二、回旋加速器

1、交變的加速電壓周期T

2、多次回旋加速后的能量

三、直線加速器與回旋回速器比較

第六節(jié)回旋加速器

一名優(yōu)秀的教師就要對(duì)每一課堂負(fù)責(zé)，教師在教學(xué)前就要準(zhǔn)備好教案，做好充分的準(zhǔn)備。教案可以讓學(xué)生更好的吸收課堂上所講的知識(shí)點(diǎn)，幫助教師掌握上課時(shí)的教學(xué)節(jié)奏。那么怎么才能寫出優(yōu)秀的教案呢？為此，小編從網(wǎng)絡(luò)上為大家精心整理了《第六節(jié)回旋加速器》，歡迎大家與身邊的朋友分享吧！

教學(xué)目的

使學(xué)生知道回旋加速器的基本結(jié)構(gòu)，理解它的工作原理；并通過教學(xué)，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)他們運(yùn)用物理知識(shí)分析和解決實(shí)際問題的能力．

教學(xué)過程

師：在現(xiàn)代物理學(xué)中，為了研究物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，人們往往利用能量很高的帶電粒子作為“炮彈”，去轟擊各種原子核，以觀察它們的變化規(guī)律．為了大量地產(chǎn)生高能粒子，就要用到一種叫做加速器的實(shí)驗(yàn)設(shè)備．同學(xué)們一定聽說過北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)吧，它就是我國(guó)于1989年初投入運(yùn)行的第一臺(tái)高能粒子加速器，它能使正負(fù)電子束流的能量分別達(dá)到28億電子伏．

加速器究竟是怎樣產(chǎn)生高能帶電粒子的呢？這就是今天要學(xué)習(xí)的課題．讓我們都以探索者的身份，從已有的基礎(chǔ)知識(shí)出發(fā)，一起去尋求問題的答案吧．

(由加速器的重要應(yīng)用以及我國(guó)科技新成就導(dǎo)出課題，可以激發(fā)學(xué)生的求知欲望；要求學(xué)生以探索者的身份進(jìn)入角色，旨在將他們推上學(xué)習(xí)的主體地位．)

師：先請(qǐng)哪位同學(xué)回答：用什么方法可以加速帶電粒子？

生：利用電場(chǎng)可使帶電粒子加速．

師：（板畫圖1）根據(jù)圖示條件，帶電粒子加速后可獲得多大能量？

生：Ek=mv2/2=qU

師：回答正確．由此看來，要獲得高能量的帶電粒子，就必須盡量提高加速電壓．但我們知道，實(shí)際能達(dá)到的電壓值總是有限的，不可能太高，因而用這種方法加速粒子，獲得的能量也不夠大，只能達(dá)到幾十萬至幾兆電子伏．請(qǐng)同學(xué)們想一想，如何突破電壓限制，使帶電粒子獲得更大的能量呢？

(疑問是思維的源頭，問題是探索的中心．教學(xué)中及時(shí)、巧妙地存疑設(shè)問，是教師主導(dǎo)作用的重要體現(xiàn)．)

甲生：我想是否可以再加幾個(gè)電場(chǎng)，讓帶電粒子逐一通過它們．

（教師根據(jù)學(xué)生回答，在圖1上改畫成圖2）

師：大家認(rèn)為這種設(shè)想有道理嗎？

乙生：我認(rèn)為有道理．這樣一來，每個(gè)電場(chǎng)的電壓就不必很高．盡管帶電粒子每次加速得到的能量不是很大，但最后的總能量卻可達(dá)到Ek=nqU，只要增加電場(chǎng)的數(shù)目n，就可使粒子獲得足夠大的能量．

師：說得對(duì)．采用多個(gè)電場(chǎng)，使帶電粒子實(shí)現(xiàn)多級(jí)加速，這確是突破電壓限制的好方法．同學(xué)們能提出這樣富有創(chuàng)見的設(shè)想，十分可貴，但是，我們?cè)僮屑?xì)推敲一下它的可行性：按圖2所示的方案，真能實(shí)現(xiàn)多級(jí)加速嗎？

（學(xué)生陷入沉思．頃刻，有部分同學(xué)恍然大悟）

丙生：這個(gè)方案不可能獲得高能量的帶電粒子！

師：你發(fā)現(xiàn)什么問題了嗎？

丙生：從圖上可以看出，在相鄰兩級(jí)加速電場(chǎng)的中間，還夾著一個(gè)反向電場(chǎng)，當(dāng)帶電粒子通過它們時(shí)，將會(huì)受到阻礙作用．

師：丙同學(xué)考慮問題很全面，他不但看到了加速電場(chǎng)這有利的一面，同時(shí)還注意到了存在減速電場(chǎng)這不利的一面．那么我們能否“興利除弊”，設(shè)法把加速極板外側(cè)的減速電場(chǎng)消除呢？

生：……

師：（進(jìn)一步啟發(fā)）請(qǐng)大家聯(lián)系已學(xué)的知識(shí)：要防止外界電場(chǎng)的干擾，可采用什么措施？

生：采用靜電屏蔽．

師：對(duì)．我們可用金屬圓筒代替原來的極板．（在圖2上改畫成圖3）這樣，既可以在金屬圓筒的間隙處形成加速電場(chǎng)，又使得圓筒內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)為零，從而消除了減速電場(chǎng)的不利影響．

師：再讓我們討論一下電源．為了簡(jiǎn)化裝置，我們可用一個(gè)公用電源來提供各級(jí)的加速電壓．（在圖3上改畫成圖4）．如果我們要加速一帶正電的粒子，若電源的極性保持恒定（始終為A正B負(fù)），你認(rèn)為這個(gè)粒子能夠“一路順風(fēng)”，不斷加速嗎？

生：不可能．因?yàn)椋催@樣的極性，帶電粒子在第一級(jí)電場(chǎng)中能得到加速，但到了下一級(jí)就會(huì)減速．粒子從加速電場(chǎng)得到的能量，將在減速電場(chǎng)中喪失貽盡．

師：說得很對(duì)．我們有什么方法可解決這個(gè)矛盾嗎？

生：如果能及時(shí)地改變電源的極性，就可以解決了．

師：好主意！你能對(duì)照?qǐng)D4具體說明一下這“及時(shí)”的含義嗎？

生：設(shè)開始時(shí)電源極性為A正B負(fù)，帶正電粒子在第一級(jí)電場(chǎng)中加速，當(dāng)它穿過第一只圓筒即將進(jìn)入第二級(jí)電場(chǎng)時(shí)，電源極性應(yīng)立即變?yōu)锳負(fù)B正，使粒子又能繼續(xù)加速．同理，當(dāng)它穿過第二只圓筒剛要進(jìn)入第三級(jí)電場(chǎng)時(shí)，電源又及時(shí)地改變極性，……以后也是如此．

師：分析正確．可見，為了實(shí)現(xiàn)帶電粒子的多級(jí)加速，應(yīng)該采用交變電源；并且，電源極性的變化還必須與粒子的運(yùn)動(dòng)配合默契，步調(diào)一致，即要滿足同步條件，這是確保加速器正常工作的關(guān)鍵所在．那么，如何做到這一點(diǎn)呢？如果使交變電源以恒定的頻率交替改變極性，能夠滿足同步條件嗎？

甲生：不能滿足．因?yàn)閹щ娏Ｗ蛹铀僦蟮乃俣仍絹碓酱?，若金屬圓筒的長(zhǎng)度相等，則它每次穿越的時(shí)間就會(huì)越來越短．如要保證同步，電源頻率應(yīng)該越來越高才行．

師：誰還有不同的見解嗎？

乙生：我認(rèn)為當(dāng)電源頻率恒定時(shí)，也有可能滿足同步條件，只要使得金屬圓筒的長(zhǎng)度隨著粒子速度的增大而相應(yīng)地加長(zhǎng)就行了．

師：甲、乙兩位同學(xué)的意見可謂異曲同工，都有可能滿足同步條件．在具體實(shí)施時(shí)，人們一般采用的是后一種方案．很明顯，實(shí)施這種方案的關(guān)鍵，在于合理地設(shè)計(jì)金屬圓筒的長(zhǎng)度．那么，各圓筒長(zhǎng)之間究竟應(yīng)符合怎樣的關(guān)系才行呢？這個(gè)問題稍許復(fù)雜一點(diǎn)，但只要運(yùn)用我們所學(xué)的有關(guān)知識(shí)，也是不難解決的．有興趣的同學(xué)在課后可以繼續(xù)討論，去完成這項(xiàng)設(shè)計(jì)任務(wù)．

(教學(xué)內(nèi)容的安排應(yīng)有彈性，注意留有余地，以貫徹“因材施教”的原則．)

師：通過以上的探索和研究，我們實(shí)際上已經(jīng)勾畫出一臺(tái)加速器的雛形了．“麻雀雖小，五臟俱全”，它包含著一般加速器應(yīng)具備的幾個(gè)基本要素．下面，就請(qǐng)同學(xué)們一起來小結(jié)．

（根據(jù)學(xué)生回答，歸納并板書，關(guān)鍵字眼以彩筆突出．）

①利用電場(chǎng)加速帶電粒子；

②通過多級(jí)加速獲得高能粒子；

③將加速電場(chǎng)以外的區(qū)域靜電屏蔽；

④采用交變電源提供加速電壓；

⑤電場(chǎng)交替變化與帶電粒子運(yùn)動(dòng)應(yīng)滿足同步條件．

(此段小結(jié)很有必要．它不僅可將前段探究活動(dòng)的成果及時(shí)整理、提煉、充實(shí)和完善學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，同時(shí)，也為接著學(xué)習(xí)回旋加速器奠定了基礎(chǔ)，從而起到了承前啟后的作用．)

師：剛才討論的這類加速器，人們通常稱之為直線加速器．例如北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)的注入器部分，就是一個(gè)全長(zhǎng)200多米的直線加速器．這類加速器固然有其優(yōu)點(diǎn)，但它的設(shè)備一字兒排開，往往顯得拖沓冗長(zhǎng)．于是，我們自然會(huì)想：能否尋找一種既可使帶電粒子實(shí)現(xiàn)多級(jí)加速，又不必增加設(shè)備長(zhǎng)度的方法呢？

生：……（思考、議論）

師：（自言自語）如果只用一個(gè)電場(chǎng)，帶電粒子經(jīng)過加速后還會(huì)再次返回，那就好了．……用什么方法能使粒子自動(dòng)返回呢？……

生：（豁然開朗）外加磁場(chǎng)！利用帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中作圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，可使它重返電場(chǎng)，再次加速．

師：好，這確是個(gè)巧妙的構(gòu)想，說不定它還會(huì)導(dǎo)致一種新型加速器的延生呢！

（學(xué)主情緒亢奮，信心驟增）

(學(xué)習(xí)上的探究活動(dòng)，同樣需要有情緒力量的投入．為此，教師講課不妨帶些“情感色彩”，以利于渲染教學(xué)氛圍，激活學(xué)習(xí)動(dòng)因．)

師：下面就讓我們按著這條思路，來具體分析一下工作原理．（板畫圖5）

設(shè)位于加速電場(chǎng)中心的粒子源發(fā)出一個(gè)帶正電粒子，以速率v0垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．如果它在電場(chǎng)和磁場(chǎng)的協(xié)同配合下，不斷地得到加速，你能大致畫出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡來嗎？請(qǐng)每位同學(xué)都動(dòng)手試試．要邊畫圖，邊思考，并注意聯(lián)系前面歸納出的幾條結(jié)論．

（教師巡視，對(duì)有困難的學(xué)生予以指導(dǎo)．多數(shù)學(xué)生完成之后，抽一人在圖5上板畫，得圖6所示軌跡．）

師：同學(xué)們都已把帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡畫出來了．接下去，請(qǐng)大家思考幾個(gè)問題．第一，從畫出軌跡看，它是條半徑越來越大的螺旋線，這是什么緣故？

生：根據(jù)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑公式R=mv／Bq，隨著粒子不斷加速，它的速度越來越大，因此，半徑也相應(yīng)增大．

師：對(duì)．再看第二個(gè)問題：為使帶電粒子不斷得到加速，提供加速電壓的電源應(yīng)符合怎樣的要求？

生：要采用交變電源，并且，還必須使電源極性的變化與粒子的運(yùn)動(dòng)保持同步．

師：你能對(duì)照?qǐng)D6，再具體說明一下嗎？

生：帶正電粒子以速度v0進(jìn)入磁場(chǎng)，當(dāng)它運(yùn)動(dòng)半周后到達(dá)A1時(shí)，電源極性應(yīng)是“A正A′負(fù)”，粒子被電場(chǎng)加速，速率從v0增加到v1．

為“A負(fù)A′正”，使粒子再次加速，速率從v1增加到v2……以后的情形就以此類推．

師：回答正確．從剛才的分析可以看出，電場(chǎng)的作用是使粒子加速，磁場(chǎng)的作用則使粒子回旋，兩者的分工非常明確，同時(shí)，它們又配合得十分默契：電源交替變化一周，粒子被加速兩次，并恰好回旋一周，這正是確保加速器正常運(yùn)行的同步條件．（板書如下）

師：還有第三個(gè)問題：隨著粒子不斷加速它的速度和半徑都在不斷增大，為了滿足同步條件，電源的頻率也要相應(yīng)變化嗎？

生：不需變化，因?yàn)閹щ娏Ｗ釉趧驈?qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)周期T=2πm/Bq，它與速度無關(guān)．

師：說得對(duì)．對(duì)于給定的帶電粒子，它在一定的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期是恒定的．有了這一條，我們就可免卻隨時(shí)調(diào)整電源頻率以求同步的麻煩了．從而為最終實(shí)施我們的上述構(gòu)想，提供了極大的便利．

早在1932年，美國(guó)物理學(xué)家勞侖斯正是沿著與我們相仿的巧妙思路．發(fā)明了回旋加速器，從而使人類在獲得具有較高能量的粒子方面邁進(jìn)了一大步．為此，勞侖斯榮獲了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)．

(學(xué)生再次體驗(yàn)到成功的喜悅，似乎他們也分享到了其中的一份．)

師：下面讓我們來看回旋加速器的基本結(jié)構(gòu)．（出示掛圖）從圖上可以看出，回旋加速器主要由下列幾部分組成（板書）：D形盒、強(qiáng)電磁鐵、交變電源、粒子源、引出裝置等．其中，兩個(gè)空心的D形金屬盒是它的核心部分．同學(xué)們能說明它的作用嗎？

（讓學(xué)生自學(xué)課本，然后回答）

甲生：這兩個(gè)D形盒就是兩個(gè)電極，可在它們的縫間形成加速電場(chǎng)．

師：誰還有補(bǔ)充嗎？

乙生：它還起到靜電屏蔽的作用．使帶電粒子在金屬盒內(nèi)只受磁場(chǎng)力作用，從而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．

師：書上還提到一個(gè)細(xì)節(jié)：“兩個(gè)D形盒之間留一個(gè)窄縫，……”想一下，為什么要留窄的縫？寬些就不成嗎？

丙生：……

丁生：如果縫很寬，粒子穿越電場(chǎng)所用的時(shí)間就不容忽略．而這個(gè)時(shí)間是要隨粒子運(yùn)動(dòng)速度的增加而變化的，從而使得粒子回旋一周所需的時(shí)間也將隨之變化，這就會(huì)破壞同步條件．如果是窄縫，粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間可以不計(jì)，就可避免不同步的麻煩了．

師：說得很對(duì)．看來同學(xué)們對(duì)回旋加速器的原理和結(jié)構(gòu)己有了一定的理解．在此基礎(chǔ)上，請(qǐng)大家再討論一個(gè)問題：假如由你來設(shè)計(jì)一臺(tái)回旋加速器，要求能使帶電粒子獲得更高的能量，你打算采用哪些措施？

(提出這種設(shè)計(jì)性問題的目的，在于深化學(xué)生思維，活化物理知識(shí)，使學(xué)習(xí)活動(dòng)跨上更高的臺(tái)階．)

甲生：可以提高電源的電壓．由公式Ek=qU可知，電壓值大了，粒子獲得能量也大．

乙生：還可以加大D形盒的半徑．使帶電粒子有更大的回旋余地，隨著加速次數(shù)的增多，粒子具有的能量也就大．

丙生：也可以增加磁感應(yīng)強(qiáng)度．根據(jù)公式R＝mv／Bq，對(duì)應(yīng)于一定的速度，B值越大，粒子的回旋半徑B就越小，這樣它在D形盒內(nèi)就可以兜更多的圈，從而獲得更大的能量．

師：對(duì)于上面幾位同學(xué)的意見，大家有沒有補(bǔ)充或不同的看法？

丁生；我認(rèn)為甲同學(xué)的說法不對(duì)．因?yàn)樘岣吡穗娫吹碾妷汉螅M管可以使粒子每次加速獲得的能量增大，但相應(yīng)的回旋半徑也要增大，這又會(huì)使得加速次數(shù)減少，最后粒子的總能量不見得就大．

師：同學(xué)們能發(fā)表不同的見解，這很好．究竟誰是誰非呢？我們還可以進(jìn)一步分析：在回旋加速器的最大半徑和磁場(chǎng)都確定的條件下，帶/2＝B2R2q2／2m．這就告訴我們，對(duì)于給定的帶電粒子來說，它能獲得的最高能量與D形電極半徑的平方成正比，與磁感應(yīng)強(qiáng)度的平方成正比，而與加速電壓無直接的關(guān)系．

講到這里，有的同學(xué)可能會(huì)想，如果盡量增強(qiáng)回旋加速器的磁場(chǎng)或加大D形盒半徑，我們不就可以使帶電粒子獲得任意高的能量了嗎？但實(shí)際并非如此．例如：用這種經(jīng)典的回旋加速器來加速粒子，最高能量只能達(dá)到20兆電子伏．這是因?yàn)楫?dāng)粒子的速率大到接近光速時(shí)，按照相對(duì)論原理，粒子的質(zhì)量將隨速率增大而明顯地增加，從而使粒子的回旋周期也隨之變化，這就破壞了加速器的同步條件．

為了獲得更高能量的帶電粒子，人們又繼續(xù)尋找新的途徑．例如，設(shè)法使交變電源的變化周期始終與粒子的回旋周期保持一致，于是就出現(xiàn)了同步回旋加速器．除此之外，人們還設(shè)計(jì)制造出多種其它的新型加速器．目前世界上最大的加速器已能使質(zhì)子達(dá)到10000億電子伏以上的能量．

我國(guó)在高能粒子研究方面發(fā)展很快，并取得了多項(xiàng)世界矚目的成就．希望同學(xué)們樹立志向，奮發(fā)學(xué)習(xí)，將來把祖國(guó)的科學(xué)技術(shù)推向世界的最前沿！

教案說明

一關(guān)于課題選定

回旋加速器作為一種高科技的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，學(xué)生往往對(duì)其懷有濃厚的學(xué)習(xí)興趣，如能有意識(shí)地讓學(xué)生到當(dāng)今科學(xué)的前沿“圣地”去涉足一番，哪怕是十分粗淺，也將會(huì)有助于他們開闊視野，培養(yǎng)志趣．同時(shí)，回旋加速器又是洛侖茲力應(yīng)用的著名實(shí)例，藉此機(jī)會(huì)，可使學(xué)生對(duì)電磁學(xué)的有關(guān)知識(shí)作一次較廣泛的復(fù)習(xí)和運(yùn)用．因此，本課題雖屬選學(xué)內(nèi)容，但在學(xué)生條件許可的情況下，仍然值得一學(xué)．

二關(guān)于教材處理

本節(jié)課的教材組織及教學(xué)流程，可用以下圖式表示：

這里值得說明的問題是：在順序上，把直線加速器提在前，而將回旋加速器置于后，這樣是否有悖史實(shí)？在內(nèi)容上，回旋加速器是課題的中心，但卻要化相當(dāng)篇幅去討論直線加速器，這樣會(huì)否喧賓奪主？

教學(xué)過程應(yīng)該是有序的，這就必須牢牢把握兩條脈胳：一是教材知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系，二是學(xué)生認(rèn)識(shí)的發(fā)展規(guī)律．為此，教師應(yīng)能駕馭教材，對(duì)教學(xué)內(nèi)容作一番必要的剪輯或加工，這也是一種教學(xué)藝術(shù)的再創(chuàng)造．

本節(jié)教案作如上的安排，正是為了體現(xiàn)這種有序性．從知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系看，直線加速器與回旋加速器的工作原理有著諸多相同之處，因此可將前者作為后者的鋪墊．在理解直線加速器原理的基礎(chǔ)上，一旦突破“磁場(chǎng)回旋”這個(gè)拐點(diǎn)，回旋加速器的得出就是水到渠成的了．再?gòu)膶W(xué)生的認(rèn)知規(guī)律看，他們對(duì)直線加速器的理解，一般要比回旋加速器來得容易，于是可把前者當(dāng)作后者的橋梁．學(xué)生在解剖直線加速器這只“麻雀”的過程中，發(fā)現(xiàn)了加速器所應(yīng)具備的若干重要條件，并經(jīng)過他們自己的總結(jié)、整理，建立起來相應(yīng)的認(rèn)知結(jié)構(gòu)．以此為依托，有關(guān)回旋加速器的內(nèi)容就可以通過與結(jié)構(gòu)中的有關(guān)知識(shí)互相作用，實(shí)現(xiàn)同化，從而順利達(dá)成知識(shí)的遷移．

三關(guān)于教法設(shè)計(jì)

這類課題如果沿用“講解原理，介紹結(jié)構(gòu)”的傳統(tǒng)教法，很可能造成教師呆板地講、學(xué)生被動(dòng)地聽的局面．學(xué)生所獲得的也只是些靜態(tài)的知識(shí)（現(xiàn)成結(jié)論），而那些蘊(yùn)含于研究過程中的動(dòng)態(tài)知識(shí)（科學(xué)方法等），卻得不到應(yīng)有的開發(fā)．這實(shí)在是教學(xué)上的重大失策．

本課試圖改變這種狀況，按照“教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體，過程為主線”的教學(xué)設(shè)想，采取了引導(dǎo)探究的教學(xué)方法．即把教材內(nèi)容有機(jī)地劃分成若干個(gè)探究階段，并輔之以一系列環(huán)環(huán)相扣的問題，鋪設(shè)成一條通往知識(shí)高峰的階梯，并力求拓展課題的探究過程，盡量擴(kuò)大學(xué)生的活動(dòng)空間．在整個(gè)過程中，既有學(xué)生的積極參與、拾級(jí)攀登，又有教師的點(diǎn)撥引導(dǎo)、及時(shí)調(diào)控．通過師生雙邊的信息交流，不斷地將教學(xué)活動(dòng)引向深入，使學(xué)生在獲取新知的同時(shí)，還親身經(jīng)驗(yàn)到科學(xué)研究的思想方法，進(jìn)一步培養(yǎng)了他們的能力。

“功”教學(xué)設(shè)計(jì)

【教學(xué)內(nèi)容分析】

一、內(nèi)容與地位

在《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》的共同必修模塊物理2的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)中涉及本節(jié)的內(nèi)容有“理解功的概念”。該內(nèi)容要求學(xué)生知道功的概念；會(huì)分析物體位移的方向與力的方向不在一條直線上時(shí)力所做的功；能正確運(yùn)用功的公式，計(jì)算各力做功的大小；在具體的物理情景中判斷物體所受各力是否做功以及做功的正負(fù)；掌握合力做功的兩種計(jì)算方法。

“機(jī)械功”承接和發(fā)展了初中講過的功的公式，是在學(xué)生已知的特殊情況下（與在同一直線上）的功的公式基礎(chǔ)上的擴(kuò)展，擴(kuò)展為功的一般公式時(shí)（力與位移互成夾角），突出了力做功的效果。功是力學(xué)中的基本概念，在用能量途徑研究物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，功的概念是不可缺少的，此外這部分知識(shí)與現(xiàn)代生活、生產(chǎn)等有著密切的聯(lián)系，也是本章的學(xué)習(xí)的一個(gè)基礎(chǔ)。因此，在教學(xué)中應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生推理能力，同時(shí)教師創(chuàng)設(shè)一些任務(wù)，讓學(xué)生在完成任務(wù)中運(yùn)用科學(xué)思維解決物理問題，讓學(xué)生了解物理思想和物理方法，體會(huì)物理學(xué)在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用以及對(duì)社會(huì)發(fā)展的影響，讓學(xué)生得到成功的體驗(yàn)，享受成功的愉悅，激發(fā)學(xué)習(xí)的熱情和責(zé)任感。

二、教學(xué)目標(biāo)

1．理解功的概念，知道做功的兩個(gè)不可缺少的因素。

2．掌握功的公式：，會(huì)計(jì)算恒力的功，掌握計(jì)算總功的方法。

3．知道功是標(biāo)量，認(rèn)識(shí)正功、負(fù)功的含義。

4．通過學(xué)習(xí)功的概念及其公式導(dǎo)出的過程，讓學(xué)生體會(huì)并學(xué)習(xí)物理學(xué)的研究方法，認(rèn)識(shí)物理模型和數(shù)學(xué)工具在物理學(xué)發(fā)展過程中的作用。

三、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)

1．重點(diǎn)是使學(xué)生在理解力對(duì)物體做功的兩個(gè)要素的基礎(chǔ)上掌握功的概念和機(jī)械功的計(jì)算公式。

2．物體在力的方向上的位移與物體運(yùn)動(dòng)的位移容易混淆，這是難點(diǎn)。

3．要使學(xué)生對(duì)負(fù)功的意義有所認(rèn)識(shí)，也較困難，也是難點(diǎn)。

4．如何判定各個(gè)力做功的正負(fù)和各個(gè)力所做的總功的計(jì)算。

【案例設(shè)計(jì)】

一、導(dǎo)入新課

應(yīng)用實(shí)物器材，讓幾位學(xué)生到臺(tái)上（或前排）動(dòng)手操作將物體從一個(gè)位置移動(dòng)到另一位置。例如：

1．出示茶杯，要求學(xué)生動(dòng)手將茶杯從講臺(tái)桌的一端移動(dòng)到另外一端（或移到窗臺(tái)上）。

2．將一桶水從教室左端提到右端。

3．放有重物并帶有拉繩的小車從教室的前排拉到后排。

讓學(xué)生動(dòng)手操作上述幾種過程并將操作過程用示意圖展示在黑板上。

預(yù)測(cè)：學(xué)生可以采用不同的方法，如平推、上提、斜拉等搬運(yùn)方法達(dá)到搬運(yùn)的目的。

教師提出問題：幾位同學(xué)在上述操作過程中，他們對(duì)物體的作用力在那些階段做了功？若做功，所做的功如何計(jì)算？

在上述過程中主要有兩中情況：1．與在同一直線上或垂直；2．與不在同一直線上而是互成某一夾角。教師組織學(xué)生分析討論。

情況1預(yù)測(cè)：有做功，。

情況2預(yù)測(cè)：a．有做功，；

b．沒有做功。

說明：學(xué)生在對(duì)與在同一直線上或垂直的情況（如圖1所示），分析力是否做功以及做功的多少，可應(yīng)用初中所學(xué)知識(shí)，基本上可以順利解決。但教師在這里仍應(yīng)結(jié)合學(xué)生的回答，介紹和強(qiáng)調(diào)：功是過程量，功是力作用在物體上通過一段位移（或一段時(shí)間）才發(fā)生的。求功時(shí)一定要明確要求的是哪一個(gè)力在哪一段位移（過程）上做的功。學(xué)生對(duì)與互成夾角時(shí)，力是否做功以及做多少功？會(huì)遇到困難，借此引入新課。

二、講授新課

討論探究功的一般表達(dá)式：

當(dāng)與互成夾角時(shí)，力是否做功以及做功的多少，正是本節(jié)課所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，下面通過同學(xué)們分組討論探究，并請(qǐng)小組代表回答下面所提出的問題。

設(shè)疑：1．如果人用斜向上的力拉車前進(jìn)時(shí)，車發(fā)生了一段位移，如圖2。圖2與圖1例子中的拉力有什么主要的不同之處？

預(yù)測(cè)：a．圖1中的力水平方向，圖2中的力沿與水平方向成角。

預(yù)測(cè)：a．圖1中的力沿水平方向，圖2中的力沿與水平方向成角的方向。

b．圖1中的力與在同一方向上，而圖2中的力與方向之間有一夾角。

設(shè)疑：2．圖2中力是否做功，其做功大小為多少？為什么？

教師引導(dǎo)：同學(xué)們是否可以從力的作用效果出發(fā)，并用力的分解知識(shí)討論到底是否做功？若做功，該如何計(jì)算？

預(yù)測(cè)：a．不做功。因?yàn)椴皇俏矬w在力的方向上的位移。

b．做功，。因?yàn)橛辛?，位移為?/p>

c．做功，。因?yàn)橹贿m用于與在同一直線上，而圖2中與不在一直線上，如果我們用兩個(gè)分力和代替，即將沿兩個(gè)方向分解：一個(gè)分解為與位移方向在同一直線上的分力，另一分解為跟位移方向垂直的分力，如圖3所示，則：。

分力的方向跟位移方向垂直，所以分力所做的功等于零。

分力對(duì)物體所做的功的等于。

根據(jù)合力與分力的作用效果相同可得。

d．做功，。因?yàn)槿魧⑽矬w的位移沿力的方向投影，其值為，則可以認(rèn)為力方向上的位移是（如圖4所示）。根據(jù)功的定義即可得到計(jì)算公式：。

說明：對(duì)于功的一般表達(dá)式的推導(dǎo)過程采用討論探究的方式進(jìn)行，為學(xué)生提供參與自主學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，不僅注重知識(shí)的形成過程，培養(yǎng)學(xué)生邏輯推理能力，而且增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。若學(xué)生基礎(chǔ)較好可以預(yù)測(cè)，那么視學(xué)生討論情況及時(shí)補(bǔ)充講解。若學(xué)生沒有提出項(xiàng)討論，則可以在后續(xù)的學(xué)習(xí)中逐漸體會(huì)，不必苛求。

教師小結(jié)：力與物體在力的方向上發(fā)生的位移是做功的兩個(gè)不可缺少的因素，一個(gè)力對(duì)物體所做的功，等于力的大小、位移的大小、力和位移的夾角的余弦三者的乘積。即。

當(dāng)恒力對(duì)物體做功時(shí)，公式有普遍意義。求一個(gè)力對(duì)物體所做的功：當(dāng)力的方向和位移方向相同時(shí)，，力所做的功；當(dāng)力的方向和位移方向成角時(shí)，則有不同的方法處理求解：一是應(yīng)用公式直接代入相應(yīng)的各個(gè)物理量運(yùn)算求解；二是先把力正交分解，求出力在位移方向上的分量，由于力與位移方向垂直的分力不做功，因此功；三是先求出位移在力的方向上的分量，再求功。

4．學(xué)生敘述功的求解公式中各個(gè)字母的含義及單位。

5．正功和負(fù)功（1）首先從公式中的可能值入手，讓學(xué)生討論完成下表，得出功可能為正值、負(fù)值或零，并讓學(xué)生例舉力對(duì)物體做正功和做負(fù)功實(shí)例。

的取值

的值

功的正負(fù)

1

力對(duì)物體做正功

0

大于0

力對(duì)物體做正功

0

力跟位移垂直時(shí)，不做功

a

小于0

力對(duì)物體做負(fù)功

（2）結(jié)合實(shí)例說明正功、負(fù)功的物理意義。

功是標(biāo)量，沒有方向，但有正功和負(fù)功之分。功的“正”、“負(fù)”并不表示功的方向，不能說正功與負(fù)功方向相反。如果一個(gè)力對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)起促進(jìn)作用（動(dòng)力），這個(gè)力所做的功是正的；如果一個(gè)力對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)起阻礙作用（阻力），這個(gè)力所做的功是負(fù)的。正功與負(fù)功表示相反的做功效果。

正功的意義是：力對(duì)物體做正功，表明此力的效果是促進(jìn)物體的運(yùn)動(dòng)，是動(dòng)力。

負(fù)功的意義是：力對(duì)物體做負(fù)功，表明此力的效果是阻礙了物體運(yùn)動(dòng)，是阻力。

一個(gè)力對(duì)物體做負(fù)功，也可說成物體克服這個(gè)力做了功（正值）。例如：一個(gè)力對(duì)物體做了10-6的功，可說成是物體克服這個(gè)力做了106的功。

另外功的“正”、“負(fù)”也不表示它們的大小，也就是不能說“正功大于負(fù)功”。例如：兩個(gè)力做功分別為，，比較這兩個(gè)力做功的大小。答案應(yīng)是：＞。

說明：正功、負(fù)功意義的教學(xué)過程，可采用看書，提問，學(xué)生猜想，教師補(bǔ)充的形式進(jìn)行。這樣有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)，積極參與，加深理解和記憶。

6．總功的計(jì)算：

學(xué)習(xí)了一個(gè)力對(duì)物體所做的功的求解方法，而物體所受到的力往往不只一個(gè)，那么，如何求解幾個(gè)力對(duì)一物體所做的功呢？下面通過一例題加以解決。

例題：利用斜面從貨車上卸貨，每包貨物的質(zhì)量，斜面傾斜角，斜面的長(zhǎng)度，貨物與斜面間的動(dòng)摩擦因，求貨物從斜面頂端滑到底端的過程中受到的各個(gè)力所做的功以及合外力做的功。（取）

解：斜面上的貨物受到重力、斜面支持力和摩擦力共三個(gè)力的作用。

貨物位移的方向是沿斜面向下。可以用正交分解法，將貨物所受的重力分解到與斜面平行的方向和與斜面垂直的方向。可以看出，三個(gè)力中重力和摩擦力對(duì)貨物做功，而斜面支持力對(duì)貨物沒有做功。其中重力對(duì)貨物所做的功。

方法一：直接運(yùn)用公式：。

方法二：重力分解為：沿斜面方向分力為；

垂直斜面方向分力為。

垂直斜面分力不做功，則重力所做功等于沿斜面方向分力所做的功，即。

支持力與位移方向垂直，對(duì)貨物沒有做功。

摩擦力對(duì)貨物所做的功。

合外力所做的功

方法一：用各力功的代數(shù)和求。

方法二：物體所受合外力為，。

說明：選擇該例題主要有幾點(diǎn)考慮：①促進(jìn)學(xué)生對(duì)已有知識(shí)的回顧和應(yīng)用，如物體在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)的受力分析、正交分解等。②問題完整性較好，在所求各力做的功中，既有正功又有負(fù)功；既有某個(gè)力的功，又有各個(gè)力的總功。③方法的多樣性：在求重力功時(shí)，既可直接用公式求解，也可將力分解后再求功；在求合力功時(shí)，可用各力功的代數(shù)和求得，也可用先求合外力，再利用公式求得合力功。因此該例題應(yīng)要求學(xué)生思考獨(dú)立完成，并由位學(xué)生上臺(tái)板演，以利培養(yǎng)學(xué)生的各種思維和辨析能力。估計(jì)學(xué)生在負(fù)功和合力功問題上將出現(xiàn)錯(cuò)誤或方法多樣性不足，教師應(yīng)予以分析訂正和補(bǔ)充。

師生共同對(duì)例題小結(jié)：

當(dāng)物體在幾個(gè)力的共同作用下發(fā)生一段位移時(shí)，這幾個(gè)力對(duì)物體所做的總功通?？梢杂孟率鰞煞N方法求解：

a．根據(jù)公式，先分別求出各個(gè)力F1、F2……對(duì)物體所做的功W1、W2、、……，再求各力所做的功的代數(shù)和，即。（注意各力代入時(shí)應(yīng)注意功的正負(fù)號(hào)）

b．由力的矢量合成方法先求出這幾個(gè)力的合力F合，再根據(jù)功的公式，其中是合力F合方向與位移方向之間的夾角。

三、案例評(píng)析：

本案例的設(shè)計(jì)利用簡(jiǎn)單、多樣的生活實(shí)例，讓學(xué)生親自動(dòng)手對(duì)物體做功，從而引入對(duì)功的探究。這一看似樸實(shí)但卻能讓學(xué)生充分體會(huì)到物理就在生活中，科學(xué)就在我身邊，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理、探究自然的熱情。在探究功的一般表達(dá)式過程中，重視知識(shí)形成過程，所采用的學(xué)生分組討論的探究式教學(xué)，既能發(fā)揮學(xué)生的自主性，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用已學(xué)知識(shí)分析解決新問題的能力，又能讓各種思維得以碰撞交流，增加了思維靈活性的培養(yǎng)。教師在問題的設(shè)置上既注意了知識(shí)層次，又能留有學(xué)生的探究空間，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程具有較強(qiáng)的問題意識(shí)和探究欲望。另外，在如何加深功的概念的理解和應(yīng)用功的公式解決實(shí)際問題的設(shè)計(jì)上，既要考慮到整體覆蓋面，又突出解決重點(diǎn)知識(shí)和疑難問題，達(dá)到良好的教與學(xué)的效果。

教學(xué)札記：

新教材首先致力于“歷史追問與現(xiàn)代審視的統(tǒng)一”。例如，在“功和能”的教學(xué)中，以往教材一般是先定義功，然后說：一個(gè)物體能夠?qū)ν庾龉?，我們就說這個(gè)物體具有能量。其實(shí)，在物理學(xué)中能量本不是由功定義的。能量的概念是尋求物體運(yùn)動(dòng)中“什么是守恒量”的認(rèn)識(shí)中出現(xiàn)的，它的重要性正在于“守恒”。這是一種歷史追問。功的概念起源于早期工業(yè)革命，當(dāng)時(shí)人們需要一個(gè)比較蒸汽機(jī)效益的辦法，在實(shí)踐中大家逐漸同意用機(jī)器舉起的“物體的重量與高度之乘積”來量度機(jī)器的輸出，并稱之為“功”。十九世紀(jì)初，科里奧利才明確地把“力和受力點(diǎn)沿力的方向的位移的乘積”叫做“運(yùn)動(dòng)的功”。這又是一種歷史追問。

只有當(dāng)功和能量這兩個(gè)概念在同一種物理過程中匯合時(shí)，例如重力功與重力勢(shì)能、彈力功和彈力勢(shì)能、外力功與動(dòng)能的討論中，人們才認(rèn)識(shí)到“功的重要意義更加在于它可以決定能量的變化”，因而為我們研究能量轉(zhuǎn)化過程奠定了一個(gè)定量分析的基礎(chǔ)。這就是一種現(xiàn)代審視。新教材把追問與審視統(tǒng)一起來，使學(xué)生對(duì)功和能的理解比以往要深刻得多。