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理解和应用微积分思想的步骤与方法

更新时间:2025-01-12 工作计划 版权反馈
【摘要】:在动能定理的推导过程中,课本给出这样的情景:位于水平面上质量为m的物体在水平推力作用下,速度由v0变为v1,学生运用牛顿运动定律和匀变速直线运动公式,得出了合力做功与物体动能增量之间的关系。笔者认为只要稍加引导和处理,就能够达到既导出动能定理又使学生经历运用科学研究方法、体验科学研究的过程,使能力的培养与规律的形成过程融为一体。

在动能定理的推导过程中,课本给出这样的情景:位于水平面上质量为m的物体在水平推力作用下,速度由v0变为v1,学生运用牛顿运动定律和匀变速直线运动公式,得出了合力做功与物体动能增量之间的关系。但此结论能否推广到非匀变速运动曲线运动过程,教师常常会告诉学生它也适用于物体在变力作用下的曲线运动过程,至于为什么,却少有教师提及。此种处理方式,失去了渗透科学研究方法、培养学科能力和实践能力的机会!笔者认为只要稍加引导和处理,就能够达到既导出动能定理又使学生经历运用科学研究方法、体验科学研究的过程,使能力的培养与规律的形成过程融为一体。

笔者曾尝试设置这样的情景引导学生自己去解决这一类的问题:

例.如图4所示,一个质量为m的物体,以一定初速度v1冲上粗糙斜面,运动一段距离后速度变为v2,求此过程中合力所做的功。

图4

图5

学生根据牛顿运动定律和运动学公式列出:

F=ma     ①(www.xing528.com)

v22-v12=2as     ②

得出结论:合外力做功等于物体动能的变化量。

引导思考:如果物体沿如图5所示曲面由A向B运动,上述结论是否成立呢?

学生经过思考和讨论,受先“微”后“积”思想的影响,提出先将曲面看成很多个小斜面,上述结论在斜面上成立,在每个小斜面上也成立,既然在每个小斜面成立,那么滑块从A到B的过程上述结论就成立,一个从只适应于匀变速运动的公式导出的结论却适应于非匀变速曲线运动,学习的获得感油然而生。

从此案例我们看到,教师关注科学方法的渗透和引导,使学生从中体验到科学方法和科学思维,体验到“青取之于蓝而胜于蓝”的成功喜悦,既运用已有的知识发现了新的规律,培养学生的应用能力,又培养了学生的科学精神和创新实践能力,它的意义远大于“给”学生一个动能定理。

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