《5不确定性关系》精品优质课教案设计

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　　例题：如图1所示，在水平光滑平板上的O点固定一根原长为l0的劲度系数为k的轻弹簧，在弹簧的自由端连接一个质量为m的小球（可视为质点）。若弹簧始终处在弹性限度范围内，现将平板以O为转轴在竖直平面内逆时针缓慢转动，直至平板变为竖直状态，则在此过程中（　　）

　　B．若弹簧的原长l0一定，则球的质量m足够大时，总能使球的高度先增大后减小

　　C．若球的质量m一定，则弹簧的原长l0足够小时，总能使球的高度先增大后减小

　　D．球的高度变化情况仅与球的质量m有关，而与弹簧的原长l0无关

　　析与解：该题乍一看上去学生不知如何下手，题目问的是木板在旋转过程中小球的高度变化情况，很多同学想当然认为是变高，选择了AD。即使根据选项提示可能与弹簧原长、小球质量以及旋转的角度有关，但由于变量较多，学生也没有过大把握正确解答。小球位置虽然随木板升高，但同时又因弹簧的缩短而位置降低，小球的实际高度到底怎样呢？

　　根据力学知识，找出小球实际高度和各个变量之间的数学关系，并对其进行分析即可。设木板转过的角度为θ，由力平衡条件得 ，则高度

　　 ，

其中 ，令 ，作y－t图象，得图2所示的抛物线讨论：

　　（2）如果称轴 ，则由抛物线图可知，小球高度先增大后减小。

　　很明显答案为BC。但同学们不满足于只有个答案，有同学提出了小球的动态过程（轨迹）如何？

　　这个比较复杂，老师很难讲清楚，只能借助于几何画板的动态几何功能了。打开几何画板，分别建立用于调节弹簧的原长、劲度系数及小球质量的调节杆。定义坐标系，控制木板在1/4的圆周上转动，由 ， 让板绕转轴O转动得到各个时刻小球的坐标B(x,y)，再由“几何画板”构造轨迹的功能作出小球的运动轨迹。通过控制杆可以动态调节k、l0、m。若 ，则轨迹如图3所示；若 ，则轨迹如图4所示。教师借助多媒体将抽象复杂的物理过程“慢镜头”放在学生面前，学生很容易接受，并留下了深刻的印象。

　　利用几何画板制作物理课件能将抽象的物理现象清晰、生动地展现出来，有助于学生理解和掌握，这是传统的教学方法无法做到的。但随之也带来了一些消极的影响，如课件都是人为设计的一种理想化物理情景，与现实的物理情景有很多区别，给学生不真实感觉的同时对培养学生的想象能力、逻辑思维能力和分析能力也不利。怎样发挥多媒体辅助教学的优势，我们应遵循以下原则。

　　2．1 科学性和使用性相结合

　　科学性是多媒体课件设计的基础，使用性作为科学性的进一步升华，是对科学性的检验。多媒体课件设计的科学性和使用性主要体现在四个方面，内容正确，逻辑严谨；动态演示过程真实形象；操作时快捷、可靠，便于师生控制；容错能力强，移植方便，能在其他媒体上演示、处理等。

　　2．2 教师的主导性和学生的主体性相结合

　　多媒体通过设定的动态变化呈现物理过程的变化关系，对学生的认知过程提供感性刺激，促进学生的学习，但永远无法取代教师的地位。我们是为了教学而使用工具，关键要看是否有利于突出教学的重点，突破教学的难点。课件的使用只能在其中一个环节或几个环节中起辅助作用。只有处理好多媒体辅助教学和传统教学的关系才能促进教学过程更加完善。同时教师要尊重学生的个性发展，让学生主动构建物理知识，不能将所有知识由计算机预先设定好，应寻找有利于学生发挥主体性的多媒体资源。

　　2．3 理论推导和模拟实验相结合

　　很多多媒体平台不仅具有强大的数值测量和计算功能，而且还有较好的绘图功能。物理课件往往要通过抽象的理论推导得出表达式，利用多媒体将抽象的物理过程形象化，理论推导出的是静态结果，课件展示的是动态过程。教学模式一般是：感性认识→理论推导→模拟实验→分析现象→得出结论。

　　如研究“光的干涉条纹间距”，传统的教学是教师先演示单色激光通过双缝射到光屏上的干涉现象，通过改变双缝间的距离、双缝到屏的距离及光的颜色，发现干涉条纹的间距变化。学生有了感性的认识，随后教师便给出定量的计算公式。而笔者在传统的教学基础上用几何画板构造动态变化的课件模拟此过程，如图5。让学生观察现象、记录处理数据，总结出干涉条纹间距的定量表达式，教学效果明显提高。

　　物理是一门实验科学，物理理论要从实验中得出来，并通过实验来验证。传统的做法是用一个演示实验展现某一物理现象，分析现象得出结论。但对一些复杂现象往往还要借助抽象的分析，这时很多学生并不能真正理解所学规律。而多媒体课件又是理想化情景下的物理实验，不能使学生完全信服。在实际教学中将两者有机结合起来使用会受到良好的教学效果。教学模式一般是：演示实验→模拟实验→分析现象→得出结论。先让学生承认这种事实，再用几何画板制作可以动态变化的课件模拟物理现象。