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知識目標
常識性了解互成角度的兩個力的合成。
能力目標
1.初步培養學生的抽象思維能力。
2.培養靈活分析、解決問題的能力。
情感目標
通過實驗培養學生實事求是的科學態度和良好的意志品質.
通過互成角度的兩個力的合成的圖示,培養學生欣賞線條美的能力.
教學建議
教材分析
本節是選學內容.教材首先通過實驗使學生定性地認識到互成角度的二力的合力大小小于二力之合,大于二力之差.合力的大小隨二力間的夾角的改變而改變.兩個力互成角度作用在一個物體上的情況在生活中經常遇到,簡單定性地講述一下這個知識,使學生有所認識,對分析生活中常見的一些有關問題,使學生認識力是一個有方向性的量,力的合成不能簡單地用加減法來處理,是有好處的.
教法建議
本節是選學內容,是在前節的基礎上進一步研究二力互成角度時合力的情況.只作定性研究.主要是做好課本中的演示實驗.
關于合力大小隨二力夾角而改變,最好演示一下.同時舉出實例來說明,可以仍用兩人拉車的例子來說明.
用平行四邊形法求合力的方法,可向學生作簡單介紹.這有助于學生認識這種情況下合力的大小和方向.
教學設計示例
課時安排1課時
教具、學具準備二力合成演示器、投影儀、交互式動畫
教學設計示例
(一)新課引入
上一節我們學過了同一條直線上兩個力的合成.但是物體受到的力大多不在同一直線上,而是互成角度的.例如,兩個人在打夯時,他們用來提夯的力是互成角度的.那么,兩個互成角度的力又該如何合成求它們的合力呢?
(二)新課教學
1.演示實驗
參照課本中的演示實驗中的第一步,請兩位同學分別用彈簧秤向不同方向把橡皮繩拉長到某一長度,記錄兩個力F1和F2的大小和方向.
(學生操作,教師沿著拉力的方向做出力的圖示)
再用一個彈簧秤代替剛才的兩個彈簧秤拉橡皮繩,即用一個力F代替F1和F2兩個力的共同作用,記錄彈簧秤的讀數和拉力的方向.
(教師演示并畫圖)
2.分析實驗
(1)力F1和F2的合力大約多大?
(2)合力F和兩個力F1和F2比較,合力F比F1和F2之和大還是小?比F1和F2之差呢?
教師在學生回答的基礎上總結:F比F1和F2之和要小,比F1和F2之差要大.
3.互成角度的二力的合成方法
本知識點的教學可使用交互式動畫輔助教學.
以F1和F2的力的圖示為一組鄰邊做平行四邊形,這個平行四邊形的對角線就可以表示合力F的大小和方向.
改變兩個力的夾角重做上面的實驗,可以看出,用平行四邊形的對角線來表示它們合力的方法是成立的.
用投影儀將交互式動畫投影到屏幕上,找幾名學生親自拖動鼠標,改變兩個力的夾角,觀察它們的合力大小如何變化,合力與分力的夾角如何變化?
最后教師在學生觀察、發言的基礎上進行總結:兩個力互成角度時,它們的合力小于這兩個力之和,大于這兩個力之差.兩個力的夾角減小時,合力增大;夾角增大時,合力減?。攦蓚€力的夾角減小到時,合力就等于兩個力之和.當兩個力的夾角增大到時,合力就等于兩個力之差.因此可以說,我們在上節所學的在同一直線上二力的合成,是這里所學知識的特殊情況.
(三)總結
教師可適當向學生介紹一些有關力的合成的方法,例如三角形定則等.
探究活動
【課題】實驗分析成角度的合力的范圍
【組織形式】學生活動小組
【活動流程】
提出問題;猜想與假設;制訂計劃與設計實驗;進行實驗與收集證據;分析與論證;評估;交流與合作.
【參考方案】
用一些測量工具(至少兩個彈簧秤)實驗分析成角度的合力的大小的范圍,并得出一些結論.
關鍵詞:力的合成;實驗探究;策略
中圖分類號:G427 文獻標識碼:A
文章編號:1992-7711(2013)23-049-1
一、要求學生預習實驗
實驗探究活動必須要有充足的時間作保證。所以為了提高課堂的教學效率,提倡學生預習實驗是一個很好的辦法,但不能停留在一般的號召上,要布置預習題綱,且要采取多種方式檢查預習情況,逐步做到不預習不準進實驗室。例如可采用提問檢查,進實驗室前檢查筆記等形式;也可以將權力下放給小組長,由他們檢查后匯報。這樣要求幾次就逐步走向正規了。
二、設置問題,啟發學生的思維
大多數學生在完成探究性實驗時會遇到一定的困難,在實驗教學中,可以設置一些問題啟發學生的思維,從而達到更好的教學效果。例如:在“力的合成”這一節的教學中,在讓學生探究求合力的方法時,我讓學生根據實驗桌上的實驗器材,結合事先準備好的三個問題,同桌之間相互討論一下這個實驗的探究方案。這樣,大多數組的同學就能從這三個問題中得到啟發,順利歸納出這個實驗的探究方案,從而節省了時間,順利完成了這節課的教學任務,并且達到了較好的教學效果。
三、注重探究結論的隱蔽性
我覺得教師要為學生的實驗探究活動提供真實的學習環境,即實驗探究活動要有一定的趣味性和結論的隱蔽性,真正使物理課堂教學體現新課改的精神和新的教育教學理念。例如:在“力的合成”這一節教學中,當學生把合力和分力用力的圖示法在白紙上表示出來的時候,我引導學生得出合力不一定等于兩個分力之和,然后讓學生思考:能不能從自己所做的力的圖示中找出合力與分力的關系,結果大多數小組的學生都能夠把合力和分力的箭頭連在一起,這時候,我再通過投影儀把學生的成果加以展示,適時的引導:“這個圖形像什么”,從而很輕易的得出力的平行四邊形定則,這樣,這個實驗的結論基本上是由學生自己獨立探究出來的,學生們就會很有成就感,尤其是當自己這一節課的成果在投影儀上向全班同學展示的時候,很多學生的積極性都被調動起來了。教師再適時地加以表揚,教學效果可想而知了。
四、探究活動和知識學習并重
新一輪課程改革的目標是培養學生的創新精神和實踐能力。我們不能像應試教育那樣采用填鴨式的教學,要求學生死記硬背知識點、會解題得高分,也不能對學生的學習行為放任自流、不聞不問。鑒于高中階段教學時間的限制、教學設施的限制、學生認識物理能力的限制以及學業考試的壓力等諸多因素,高中課堂教學中培養學生的創新精神和探究能力只能有針對性地開展,我們應該要求學生將探究活動與知識學習并重。
五、多給學生鼓勵,多給學生機會
就學生的思維而言,解決問題往往比提出問題更難,實驗探究的過程中由收集到的數據分析得出結論的時候,又很容易以偏概全或者抓不住本質的東西。課堂教學中既要鼓勵學生大膽地發現問題提出問題,同時還要提倡學生之間的交流和評價,把課堂的主動權交給學生。學生回答問題如果不正確或者不全面,教師最好不要全盤否定,而應該給予必要的鼓勵,這樣對提高學生的自信心是很有幫助的。例如,在“力的合成”這一節的教學中,我首先讓學生猜想:你們覺得合力和分力會有什么樣的關系?一位同學講:我覺得合力等于分力之和。這其實代表了很大一部分同學的觀點,雖然這個同學的猜想不正確,但我還是鼓勵說:一個很好的猜想。然后我讓大家根據實驗桌上的實驗器材同組之間互相討論設計實驗來驗證自己的猜想。當這部分學生發現自己的猜想不正確,肯定會對力的平行四邊形定則有更深刻的認識了。
六、合理運用多媒體,優化實驗教學
現代多媒體技術是物理實驗教學中一種非常有效的教學手段,它可以將物理過程、物理現象生動形象地展現于學生眼前,使學生認識增強,理解透徹。例如:在講解合力的大小與兩個分力間夾角的關系時,可以用計算機通過flas演示當兩個分力一定時,合力的大小隨分力間夾角的變化而變化的情況,這樣,學生就會對力的平行四邊形定則以及合力與分力間的夾角的關系有更深刻、更形象的認識,從而取得良好的教學效果。
七、延伸拓展,鞏固提高
本節課的重點是探究力的合成法則的過程,因此,鞏固練習也應該是有關過程和方法的遷移運用。這里設置這樣的問題:某同學用實驗研究同方向平行力的合成。他把一根很輕(重力不計)的刻度尺掛在兩個橡皮條下,然后在任意兩點A1、A2掛上重力為G1、G2的鉤碼(如圖1)記下刻度尺和A1、A2位置,以及G1、G2的大小。接著他取下G1、G2鉤碼,在刻度尺上0點掛鉤碼G,并調整0的位置和G的大小使得刻度尺的位置和原來一樣(如圖2),記下0的位置和G的大小。
[關鍵詞] 課堂教學 學生 物理 合作學習
在日常教學中,我們應重視學生在學習中的主體地位。只有調動學生學習的積極性,才能提高課堂教學的質量。在傳統的班級教學中,教師處于權威地位,學生為各自目標奮斗,同學間是競爭的,缺少互助,教師作為教學的主體最大可能地占用課堂的40分鐘時間。而在合作學習中,只有小組的每個成員都盡到自己責任,小組才能獲得成功,小組成員才能達到目標。師生的單向交流發展成為多向交流,教師與學生間的權威關系,改變為學生自控為主,教師協助為輔,所以小組學習更好地調動了學生的積極性,有利于提高課堂教學的質量。同時,合作學習也培養了學生的自我管理能力,解放了教師。教師可以有更多時間和精力對學生個別輔導,因材施教。
一、合作學習的具體實踐方式
我根據合作學習的分組策略與實際要求,把所教班學生按學習成績、性別、能力等方面分成10個小組,每組5人左右。在分組時,我們特別注意每組成員的性格差異,有些學生比較內向,不善言辭,也不夠活潑,我們就注意搭配一些外向、好動的學生,希望他們能夠互相感染,每位學生都能自如地表達自己的想法。同時,由教師協助每個小組進行內分工,確保每個學生都能夠投入到合作學習中。通過近兩年實踐、調整,小組討論時基本上每個成員都能積極發言、參與討論。
在教學過程中,不同的課程內容需要區別對待。因此,我們把物理課分為兩類,一是基本理論課,二是實踐操作課。根據課型的不同,采取不同的操作方式。
1.基本理論課
基本理論課大部分是向學生介紹新的知識,而學生的認知需要一個循序漸進的過程,所以在基本理論課上,我們采取的是先由教師授課,然后學生在小組中討論學習的方法。例如,《力的合成與分解》這節課中,先由老師對力的等效性原則進行分析講解,交待清楚合成與分解的原則是等效性原則,再講解力的平等四邊形定則及三角形定則,把基本方法做好鋪墊。然后,讓學生找出實際生活中的合成與分解的問題,進行小組間的探討研究,結論。有時,我們也采取先由學生自學,然后在小組內交流,再由教師總結的方式??傊?基本理論課,教師的參與要多些,這樣能幫助學生準確把握知識,理解知識的深度與廣度,形成基本技能。
2.實踐操作課
由于物理是一門以實驗為基礎的學科,并且與實際生活聯系緊密,學生學習過的知識,不但要通過做習題來鞏固提高,還要通過具體的生活實踐、實驗來驗證。在習題課上,我們把任務布置給學生,讓每個小組根據自己組內的具體情況,在總的范圍內尋找適合自己的習題,完成后在課堂上給其他組講解。這種課中,教師只是起到教練員和裁判員的作用。
而在實驗課上,教師應先把實驗目的、實驗原理講清楚,然后由每個小組自行設計實驗方案。經過一段時間的組內活動后,每個小組進行匯報。在匯報過程中,我們采取按小組內序號、指定某位同學答題的方法,而非固定在特定的人身上,這樣可以督促每個同學在小組學習時能夠比較專心。同時,我們小組成員輪流擔任組長職務,負責檢查小組中其他組員的作業及學習效果,及時向老師反映組員的學習情況,督促和監督本組的學習。
二、開展合作學習后取得的成果
1.培養了學生的合作意識和集體觀念
在開展合作學習之前,學生們的學多“各自為政”,自己學自己的,同學之間也很少交流,這不僅不利于同學間感情的培養,更是不利于學習質量的提高,缺乏互相啟發。在研究性學習和小組活動中,每個小組進行一個課題的研究,每位同學在小組中承擔一定的任務,大家必須合作才能完成學習目標,獲得成長。這就為學生之間的交流提供了機會和平臺,學生的合作意識增強了,學習效率提高了。
同時,合作小組的學生在共同活動中必須做到互相幫助,互相監督,其中的每個成員都要對其他成員的學習負責,體現出人人為我,我為人人的意識要求。這可以幫助學生在交往中產生心理相容,建立起和諧的人際關系,從而對集體的形成和鞏固產生積極的影響。例如,在物理實驗中,學生都以小組為單位,有一些實驗必須通過全組同學的合作才能完成。每一個同學的工作都對全組的實驗進度、實驗質量產生影響。只有全組成員都有較強的合作意識及集體觀念,才能做得既快又好。這在無形中增強了班級的凝聚力,也有利于其他活動的開展。
2.學生的語言表達能力增強,綜合素質明顯提高
在合作學習中,學生學會了如何更好地表達自己的觀點。在開展合作學習以前,學生很少有表達自己的機會,而語言表達是人與人交往和互動的基礎,也是個人交際能力的重要指標,如果學生的語言表達能力不強,不利于學生的個人成長。合作學習為學習展示自己的觀點提供了平臺,同時從一個課題的開展、實施到總結,都需要學生間的組織和調配,這也鍛煉了學生們的組織能力和交往能力。合作學習需要每個成員清楚地表達自己的想法,互相了解對方的觀點,在此基礎上才能合作探究問題。開展合作學習一段時間后,學生們的語言表達能力和綜合素質有了明顯的提高。
三、小組合作學習存在的問題及展望
合作學習既強調學習者的認知主體作用,又不忽視教師的指導作用。其課堂教學模式以學生為出發點和歸宿,以合適的問題為切入點,以積極探究為手段,以合作討論為依托,以意義構建為目標,以實踐創新為最終目的,較好地把握了探究、合作、建構、創新,體現了以人為本的思想。
我們在高中物理教學中,小組合作學習的研究與實踐仍處于初級階段,需要在以下幾個方面繼續探索:
第一,對學生合作意識與合作技能的培養方法有待進一步完善。一部分學生尤其是學習成績優異的學生合作意識淡薄,視同學為對手,把別人的失敗當成是自己的成功,強調個人奮斗,不樂意合作或不會合作。這個問題不是靠一兩次班會就能解決的,是個長期培養的過程,需要教師在日?;顒又凶⒁?。
關鍵詞:利奈唑酮 合成
Abstract:linezolid is synthesized from N-benzyloxycarbonyl-3-fluoro-4-morpholinoaniline and (S)-N-[2-(acetyloxy)-3-chloropropyl]a-cetamide。By adjusting material’s ratio,and using new solvent ,and optimizing reaction condition,ect ,the yield was raised,the cost of product was reduced ,so the rout is more siutable for industrial。
Key word:linezolid synthesized
利奈唑酮(linezolid,商品名Zyvox)為杜邦公司開發的一種全合成惡唑烷酮類抗生素,于2000年4月被美國 FDA 批準上市。利奈唑酮通過抑制細菌蛋白質合成初始階段的翻譯過程而起到抑菌作用,因該類藥物化學結構新穎,且與已有抗菌藥無交叉耐藥性,為細菌感染的治療提供一條新的途徑,因此備受關注[1-3]。
利奈唑酮的合成路線,國內外有較多報道[4-7],但所用實驗材料和反應條件大都比較苛刻,因此造成實際工業化生產收率低、成本高、操作難度大、后處理困難等,從而制約了該產品的發展。
本文作者在總結文獻資料的基礎上,選擇以3-氟-4-(4-嗎啉基)苯胺為原料,經過CBZ氨基保護反應以后,與(S)-{N-[3-(3’-氟-4’-嗎啉基)苯基-2-氧代-5-噁唑烷基]甲基}乙酰胺反應合成利奈唑酮。本工藝,在氨基保護反應步驟重點對溶劑、反應時間等進行進行了優化和改進,解決了文獻[5]中丙酮——水作溶劑使產品析出不完全而影響收率的問題,并且將保溫反應時間縮短為4h;在利奈唑酮的合成步驟重點對原材料、溶劑、反應溫度等條件進行了篩選和優化,確定了固體叔丁基鋰和DMF做溶劑的工藝解決了使用進口叔丁醇鋰的 THF 溶液成本高、難采購的問題,使用乙酸乙酯-石油醚析晶代替正庚烷析晶,降低了生產成本,同時還優化了反應溫度,使反應更加溫和,方便操作。反應方程式如下:
一、合成實驗
實驗所用試劑均為工業級;化合物熔點用 XRC-1 顯微熔點測定儀測定;質譜用Agilent 1100 LC/MSD 測定。
1. N-芐氧羰基-3-氟-4-(4-嗎啉基)苯胺的合成
在反應瓶中,將37.5g(0.19mol)3-氟-4-(4-嗎啉基)苯胺溶于373ml二氯甲烷中,加入15.4ml(0.19mol)吡啶,然后在0~5 ℃滴加 28.6mL(0.21 mol)氯甲酸芐酯,滴畢升至室溫攪拌反應 4 h。然后加入 280 mL 水,分液,二氯甲烷層水洗(90mL×2),飽和食鹽水洗(90mL ×1),無水硫酸鈉干燥,旋蒸干溶劑,干燥,得淺粉色固體 60.9 g,收率96.5%,mp 123~125 ℃(收率為 70.0%,mp 123~124 ℃)。 [M-](m/z):329.1。
2.(S)-{N-[3-(3’-氟-4’-嗎啉基)苯基-2-氧代-5-噁唑烷基]甲基}乙酰胺的合成
氮氣保護下,將 50.0 g N-芐氧羰基-3-氟-4-(4-嗎啉基)苯胺(0.15 mol) 和 15 mL(0.36 mol)無水甲醇加入 250 mL 無水 DMF 中,控溫在 25 ℃以下分批加入 36.0 g(0.45 mol)固體叔丁醇鋰,加畢攪拌 1 h ??販卦?0~5 ℃,滴加 100 mL DMF 溶解的59.0 g(S)-N-(2-乙酰氧基-3-氯丙基)乙酰胺(0.30 mol)的 DMF 溶液(100 mL DMF),滴畢,25 ℃攪拌反應 21 h??販卦?30 ℃以下滴加 250 mL 飽和的氯化銨水溶液,然后加入 100 mL 水,二氯甲烷萃?。?00 mL×3),無水硫酸鈉干燥,濃縮,加入 45 mL乙酸乙酯:石油醚=2:1(體積比)的混合溶劑攪拌 2 h,抽濾,干燥,得白色固體40.7 g,收率:79.8%,mp 74~76 ℃,[á]25D = -16(c=1.05,甲醇)[收率為 80.6%, mp 73~76 ℃,[á]25D = -16(c=1.05,甲醇)]。[M+](m/z):338.1,360.1,376.1,697.2。
二、結論
對利奈唑酮的合成路線進行了比較分析,選取了一條適合工業化生產的合成路線,并進一步優化了反應環境:在 N-芐氧羰基-3-氟-4-(4-嗎啉基)苯胺的合成中,確定二氯甲烷作溶劑、吡啶作堿,氯甲酸芐酯:3-氟-4-(4-嗎啉基)苯胺(摩爾比)=1.1:1,縮短了反應時間,反應收率提高到 96.5%;在利奈唑酮的合成中,確定了 DMF 作溶劑、(S)-N-(2-乙酰氧基-3-氯丙基)乙酰胺:N-芐氧羰基-3-氟-4-(4-嗎啉基)苯胺(摩爾比)=2:1、反應溫度為 25 ℃,后處理采用乙酸乙酯-石油醚析晶,收率79.8%。該工藝更加適合工業化生產,有效地避免了文獻報道中反應時間長,成本高的問題,總收率77%(以單步收率乘積計算)。
參考文獻
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[5]孟慶國,金潔,劉浚. 利奈唑酮的合成.中國新藥雜志, 2002,11(5):378-380.
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