《實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系》教學(xué)設(shè)計(jì).docx

1、實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系教學(xué)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)依據(jù)：新課程倡導(dǎo)“自主、合作、探究的學(xué)習(xí)方式。新課 改要求注重學(xué)生科學(xué)探究精神，讓學(xué)生親自經(jīng)歷科學(xué)探究過(guò)程，學(xué)習(xí) 科學(xué)研究的方法，培養(yǎng)學(xué)生的探索精神、實(shí)踐能力以及創(chuàng)新意識(shí)。本 節(jié)課的教學(xué)重心是探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，本次教學(xué)設(shè)計(jì)采用 了從定性到定量的“主體互動(dòng)自主探究式”教學(xué)方法。本課設(shè)計(jì)注重 激發(fā)學(xué)生的興趣，用多媒體等輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)參與課堂 學(xué)習(xí)活動(dòng)的熱情。、教材分析本節(jié)內(nèi)容是牛頓三大定律核心，是力學(xué)乃至整個(gè)高中物理的重點(diǎn) 內(nèi)容。他解決問(wèn)題的方法和思路在熱學(xué)、電學(xué)中有廣泛應(yīng)用，把前兩 章的力和運(yùn)動(dòng)有機(jī)結(jié)合起來(lái)。新高中物理課標(biāo)中，特別

2、強(qiáng)調(diào)要讓學(xué)生 經(jīng)理探究加速度與物體質(zhì)量，物體所受力的關(guān)系的過(guò)程，其目的就是 要讓學(xué)生在這一過(guò)程中，學(xué)會(huì)科學(xué)研究常的方法一一控制變量法、圖 像法等。培養(yǎng)探究能力，體驗(yàn)探究的樂(lè)趣。增強(qiáng)合作交流的意識(shí)，從 而加深對(duì)牛頓第二定律的理解。二、學(xué)情分析本節(jié)課的教學(xué)對(duì)象是高一年級(jí)學(xué)生1. 高一學(xué)生之前已進(jìn)行了多次探究性學(xué)習(xí)，對(duì)探究性學(xué)習(xí)的思路 和方法，已初步形成。2. 學(xué)生已具有用表格和圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力；3. 加速度和力成正比，和質(zhì)量成反比。（十）課后作業(yè)課后完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。設(shè)計(jì)意圖：復(fù)習(xí)鞏固利用小車和軌道探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系 的實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)過(guò)程。九、板書(shū)設(shè)計(jì)4.2探究加速度與力、質(zhì)量的

3、關(guān)系一. 控制變量法1. 川一定時(shí)，探究a和F的關(guān)系；2. F 一定時(shí)，探究a與m的關(guān)系，二. 探究方案方案1 方案2 方案3 方案4三. 實(shí)驗(yàn)結(jié)論1. m 一定時(shí)，ax F2. F 一定時(shí)，al/m十、教學(xué)反思1. 我們都應(yīng)當(dāng)清楚本節(jié)實(shí)驗(yàn)是小車放在光滑水平面上，在實(shí)際 生活中我們是不可能找到這樣的面的，故在實(shí)際設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，給 學(xué)生帶來(lái)了一定難度。好在我想通過(guò)本節(jié)課讓學(xué)生有更多的獨(dú)立，或 與別人合作參與動(dòng)手實(shí)驗(yàn)以及探究創(chuàng)新，使學(xué)生在實(shí)踐中“學(xué)科學(xué)、“做科學(xué)”和“用科學(xué)，學(xué)生所能夠設(shè)計(jì)三種實(shí)驗(yàn)方案，充分說(shuō)明學(xué) 生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，每組同學(xué)對(duì)加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系得出的科學(xué) 思想和科學(xué)研究方法，

4、有了很深的領(lǐng)悟。2. 本節(jié)設(shè)計(jì)重點(diǎn)是探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。通過(guò)實(shí)驗(yàn)探索、 數(shù)據(jù)分析展開(kāi)對(duì)加速度影響因素的探討，得到了影響物體加速度的因 素和具體關(guān)系，本節(jié)課主要注重學(xué)生經(jīng)歷探究的過(guò)程，注重對(duì)物理科 學(xué)思維方法的滲透。學(xué)生在自主探究的過(guò)程中感悟到了科學(xué)的探究過(guò) 程和方法，同時(shí)體驗(yàn)到了其中的樂(lè)趣、獲得了成就感，也激發(fā)了他們 持久的學(xué)習(xí)興趣和求知欲望，并在探究過(guò)程中培養(yǎng)了學(xué)生的能力，實(shí) 現(xiàn)學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，使學(xué)生逐步養(yǎng)成敢于質(zhì)疑、善于交流、樂(lè)于合作、 勇于實(shí)踐的科學(xué)態(tài)度。3. 學(xué)習(xí)物理并非只掌握幾個(gè)公式，而是要學(xué)會(huì)理性分析與思考。 在本節(jié)課的引入上，注重引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)理性的分析與思考，尋找a與 F

5、、m的關(guān)系，這是很有意義的。這可以幫助學(xué)生形成一個(gè)完整的知識(shí) 框架，從根本上把握a與F、m三者的關(guān)系。4. 本節(jié)也屬于實(shí)驗(yàn)探究課，但在探究的七個(gè)要素（提出問(wèn)題、 猜想假設(shè)、制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集數(shù)據(jù)、分 析與論證、評(píng)估、交流與合作）中，本節(jié)課的設(shè)計(jì)不追求面面俱 到，而是側(cè)重于、四個(gè)要素。即根據(jù)本節(jié)課的特點(diǎn)，重 點(diǎn)培養(yǎng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、處理和分析數(shù)據(jù)、交流與合作等方面的 能力，這樣的取舍是比較合理的。探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)方案很多，可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)的 條件和學(xué)生的實(shí)際水平加以適當(dāng)選擇，以求得好的效果。3. 會(huì)用簡(jiǎn)潔的語(yǔ)言表達(dá)自己的觀點(diǎn)。這些都為這節(jié)課探究牛頓第二定律打下了良好

6、的基礎(chǔ)；三、教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)（一）知識(shí)與技能1. 理解物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化的快慢，即加速度大小與力有關(guān)，也 與質(zhì)量有關(guān)。2. 通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系，經(jīng)歷物理規(guī)律的探 究過(guò)程。（二）過(guò)程與方法1. 指導(dǎo)學(xué)生定量的探究加速度和力、物體質(zhì)量的關(guān)系。體驗(yàn)用 控制變量研究問(wèn)題的物理方法。2. 學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，自己根據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。3. 幫助學(xué)生學(xué)會(huì)分析數(shù)據(jù)表格，利用“圖象法”發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律的 方法。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀1. 通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、尊重客觀規(guī)律的科學(xué)態(tài) 度。2. 通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究激發(fā)學(xué)生的求知欲和創(chuàng)新精神，使學(xué)生在探究 中體驗(yàn)探索自然規(guī)律的艱辛與喜悅。3. 使學(xué)

7、生通過(guò)團(tuán)隊(duì)合作的方式來(lái)完成實(shí)驗(yàn)，以此來(lái)鞏固理論知 識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力。四、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：1. 控制變量法的使用。2. 如何提出實(shí)驗(yàn)方案并使實(shí)驗(yàn)方案合理可行。3. 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析與處理。教學(xué)難點(diǎn)：1.如何提出實(shí)驗(yàn)方案并使實(shí)驗(yàn)方案合理可行。2 .實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析與處理五、教學(xué)方法以自主（自主設(shè)計(jì)方案、自主選擇器材）、合作（四人一組協(xié)作）、 引導(dǎo)探究為原則，注意結(jié)合學(xué)生和教材的特點(diǎn)選擇不同的教學(xué)方法， 以達(dá)到激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，讓學(xué)生饒有興趣地 參與到教學(xué)的全過(guò)程中來(lái)，經(jīng)過(guò)自己的思維活動(dòng)和動(dòng)手操作獲得知識(shí) 的目的，從而體驗(yàn)到科學(xué)探究的全過(guò)程、及其中的樂(lè)趣和成功感。六、

8、課時(shí)安排本節(jié)內(nèi)容安排兩課時(shí)完成第一課時(shí)：通過(guò)播放火車與小汽車的音頻和視頻資料和演示實(shí)驗(yàn), 引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題、分析得出F、m、a三個(gè)物理量關(guān)系，進(jìn)而分小組 討論設(shè)計(jì)能夠探究這三者定量和半定量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)方案和原理，然 后師生共同對(duì)具有代表性的幾個(gè)方案進(jìn)行逐一分析評(píng)價(jià)，在這一節(jié) 課中主要是感悟理性分析與推理，體驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的思想與方法。第二課時(shí)：根據(jù)學(xué)生自生特點(diǎn)和興趣選擇不同器材進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn), 收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別使用列表格和圖像法處理，找出三個(gè) 物理量的定量關(guān)系。然后安排各實(shí)驗(yàn)小組匯報(bào)其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理結(jié)果， 展示各組所畫(huà)的關(guān)系圖。并發(fā)動(dòng)全班同學(xué)進(jìn)行評(píng)價(jià)，從中總結(jié)出F和a-l/m的關(guān)系，老師用

9、課件演示幫助同學(xué)間交流、總結(jié)。七、教學(xué)流程創(chuàng)設(shè) 情景猜想與假設(shè)歸納 總結(jié)八、教學(xué)設(shè)計(jì)：（第一課時(shí)）（-）導(dǎo)入新課教師：播放火車和小轎車加速快慢的音頻、視頻資料；教師：（啟發(fā)）一輛小轎車起步時(shí)，在十秒內(nèi)速度能達(dá)到100Km/h, 而一列火車要達(dá)到lOOKm/h,大約需要6分鐘，達(dá)到相同速度，誰(shuí)的 時(shí)間短？為什么兩者的加速度會(huì)相差這么大呢？怎樣描述？由上述 問(wèn)題，你能回答物體的加速度與什么因素有關(guān)嗎？學(xué)生：小轎車時(shí)間短。據(jù)a=Av/At知小轎車速度變化快，加速 度大。教師：火車和小轎車加速度過(guò)程有哪些不同？學(xué)生：火車質(zhì)量大于小轎車質(zhì)量，火車機(jī)車牽引力大于小轎車牽 引力。教師：火車和小轎車牽引力不一

10、樣，加速度不一樣，猜想加速度 與哪些因素有關(guān)：演示兩輛相同的小車在不同傾斜角度相同長(zhǎng)度的斜 面頂端由靜止滑下，誰(shuí)先達(dá)到底端：說(shuō)明什么？學(xué)生：從傾角大的斜面滑下小車先達(dá)到底端，據(jù)s =知S 一2樣，故該車加速度大。教師：兩輛小車在下滑過(guò)程中，重力沿斜面向下分力誰(shuí)大？為什 么？學(xué)生：斜面傾角較大的，據(jù)重力沿斜面向下的分力Gsin?？芍?。（二）提出問(wèn)題教師：比較上述火車與小轎車和兩斜面上下滑的小車可知他們的 加速的不同。請(qǐng)同學(xué)們猜想，加速度與哪些因素有關(guān)？由什么決定？（三）提出假設(shè)猜想，經(jīng)學(xué)生每小組討論，各組猜想?yún)R總?cè)缦?加速度與物體受力有關(guān)； 加速度與物理質(zhì)量有關(guān)； 加速度運(yùn)動(dòng)速度大小有關(guān)； 與速

11、度該變量大小有關(guān)； 與位移和時(shí)間有關(guān)教師引導(dǎo)：前面我們學(xué)過(guò)曲（V-Vo） /t和速度及位移公式只是 給出了 一種我們測(cè)量加速度的方法，a的大小與v大小、與大小、 位移s大小和時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)嗎？學(xué)生：無(wú)關(guān)。就如電阻和電壓、電流無(wú)關(guān)一樣。教師：加速度應(yīng)由什么決定呢？學(xué)生：由物體受力和質(zhì)量決定。（四）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案加速度與力和質(zhì)量到底是怎樣的關(guān)系呢？請(qǐng)同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn) 證。教師：首先應(yīng)解決兩個(gè)問(wèn)題，一是F和m同時(shí)決定a,三個(gè)量同 時(shí)發(fā)生關(guān)系該如何進(jìn)行研究？學(xué)生：（引導(dǎo)）可采用控制變量法，即在保持m 一定的情況下，探究a和F的關(guān)系；在保持F 一定的情況下，探究a與m的關(guān)系，然后再綜合得出三者之間的關(guān)系。教

12、師：第二個(gè)問(wèn)題是選擇什么樣的物體來(lái)研究，并如何測(cè)量或比 較這三個(gè)物理量？也就是如何設(shè)計(jì)一個(gè)具體的實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行探究，請(qǐng)大 家分小組展開(kāi)討論，將初步的設(shè)想說(shuō)出來(lái)，讓大家一起來(lái)補(bǔ)充和完善。教師：請(qǐng)同學(xué)們用給定器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。介紹給定實(shí)驗(yàn)器材有: 小車、一端帶滑輪長(zhǎng)約1.5m的長(zhǎng)木板、細(xì)線、質(zhì)量相等的鉤碼若干、 質(zhì)量相等的重錘若干、刻度尺、木夾子、導(dǎo)線、紙帶、學(xué)生電源、打 點(diǎn)計(jì)時(shí)器、氣墊導(dǎo)軌、光電門(mén)（數(shù)字計(jì)時(shí)器）著重介紹氣墊導(dǎo)軌是一種多用途的力學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器。它通過(guò)導(dǎo)軌表 面均勻分布的小孔噴出氣流，在導(dǎo)軌表面與滑塊之間形成一層很薄的 “氣?！睂⒒瑝K浮起，造成滑塊在導(dǎo)軌上近視無(wú)摩擦運(yùn)動(dòng)的條件。為 了使時(shí)間測(cè)

13、量誤差盡可能小，故應(yīng)采用數(shù)字計(jì)數(shù)器來(lái)做計(jì)時(shí)裝置，在 使用時(shí)首先要調(diào)節(jié)三個(gè)墊腳調(diào)節(jié)螺絲來(lái)達(dá)到水平。數(shù)字計(jì)時(shí)器的使用 方法及注意事項(xiàng)。用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的同學(xué)注意把小車總質(zhì)量和所掛鉤碼 重力記錄在每條紙帶上，編好號(hào)。同學(xué)們可選其中部分器材。學(xué)生：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。（必要時(shí)啟發(fā)學(xué)生：考慮前面測(cè)定勻變速直線運(yùn) 動(dòng)和加速度裝置）教師：（組織學(xué)生對(duì)各方案進(jìn)行可行性分析、評(píng)價(jià)）。教師：為了使小車所受的拉力約等于鉤碼重力，鉤碼的質(zhì)量應(yīng)該 遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。學(xué)生：對(duì)所給器材作用和選擇加以討論。由小組代表匯報(bào)方案（展 示學(xué)生提出可行實(shí)驗(yàn)方案）學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案匯總方案（一）：滑板（兩塊）、小車（兩輛）、細(xì)線鉤碼、夾子，分別

14、比較兩輛相同小車在掛鉤碼相同情況下,a與m關(guān)系；保持質(zhì)量不變， 改變鉤碼情況下，a與F關(guān)系，方案（二）：滑板、小車、細(xì)線、重錘、鉤碼，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、 導(dǎo)線、電源，通過(guò)改變鉤碼和在小車上加重錘，分別得出紙帶，用紙 帶計(jì)算出小車的加速度。方案（三）：把第二種方案中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器換成光電計(jì)時(shí)器，測(cè)定小 車在相同位移下的時(shí)間方案（四）：氣墊導(dǎo)軌、滑塊、重錘、鉤碼、光電計(jì)時(shí)器、細(xì)線，測(cè)定各次滑在相同位移下所需時(shí)間。教師：（引導(dǎo)學(xué)生分析其可行性，點(diǎn)出不同方案中具體操作步驟中的 關(guān)鍵處。）作業(yè)要求：每組同學(xué)根據(jù)自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案及原理，自行設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)表格和圖像，用以實(shí)驗(yàn)時(shí)數(shù)據(jù)的收集和處理第一課時(shí)結(jié)束第二課時(shí)

15、（五）實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：本次采用控制變量法m不變，改變拉力，得出&與F關(guān)系；拉力F不變，改變m,得出a與m關(guān)系。學(xué)生：（各小組根據(jù)自己設(shè)計(jì)出來(lái)的方案，選擇器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，）說(shuō)明：這一環(huán)節(jié)教師可以結(jié)合學(xué)生實(shí)際情況決定是選擇其中一種情 況分任務(wù)進(jìn)行探究（比如1-5組探究加速度與力的關(guān)系；6-10組 探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，）還是兩種情況同時(shí)探究教師：（巡視指導(dǎo)，參與到各小組的實(shí)驗(yàn)中。根據(jù)不同小組的情況， 給予不同的指導(dǎo)。）注：小組安排：設(shè)置小組探究人數(shù)，四人用一套器材最合適。（既可 以節(jié)省時(shí)間，也有利于學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中互相交流與合作，培養(yǎng)四人小 組中每個(gè)學(xué)生的團(tuán)體合作和競(jìng)爭(zhēng)精神。還有利于老師關(guān)注到更多學(xué) 生，包

16、括一些學(xué)習(xí)有困難的學(xué)生。更有利于進(jìn)行分層教學(xué)、因材施 教。）學(xué)生：完成實(shí)驗(yàn)操作。教師：要求學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理。每組分別用表格法 和圖像處理法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，找出a、m、F三個(gè)量之間的定量關(guān)系， 每個(gè)小組用簡(jiǎn)要的表格、圖像、文字表達(dá)。（六）交流討論。教師：請(qǐng)各小組將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析處理的表格、圖像、文字表達(dá)準(zhǔn) 備好，每小組中發(fā)言人向大家匯報(bào)一下探究成果（注意選取存在典型 問(wèn)題的案例和數(shù)據(jù)處理較好的案例）學(xué)生：學(xué)生通過(guò)展示平臺(tái)匯報(bào)和展示自己的數(shù)據(jù)、分析處理的過(guò) 程及結(jié)論。（每小組發(fā)言后，進(jìn)行師生共同評(píng)價(jià)，特別是對(duì)表格類和圖 像畫(huà)的情況評(píng)價(jià)，指出今后應(yīng)注意的問(wèn)題）注意：無(wú)論方案（一）得到的a】/a2與R/F2的值是否相等，方案 （二）、（三）得到的a-F圖線是否過(guò)原點(diǎn)，老師都應(yīng)給予鼓勵(lì)性的評(píng) 價(jià)，側(cè)重對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程以及和其他同學(xué)合作交流情況的評(píng)價(jià)。學(xué)生：（自由提問(wèn)，說(shuō)出實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題以及遇到的困難。） 師生：共同探討，幫助解決。（七）歸納總結(jié)：教師：通過(guò)多媒體課件演示和各組探究結(jié)果，我們可以總結(jié)如下1. 當(dāng)保持E不變時(shí)，a與F成正比，即aF；2. 當(dāng)F保持不變時(shí)，a與m成反比：即al/m（八）實(shí)驗(yàn)誤差的分析一一應(yīng)用舉例教師：在實(shí)驗(yàn)中的小車是否只收拉力作用？還