高中物理-【課堂實錄】實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律教學(xué)設(shè)計學(xué)情分析教材分析課后反思

實驗：《探究小車速度隨時間變化的規(guī)律》【教學(xué)設(shè)計】【設(shè)計思路】在學(xué)生明確實驗?zāi)康暮蛯嶒炘淼幕A(chǔ)上，設(shè)計探究的流程步驟：引導(dǎo)學(xué)生探究如何設(shè)計實驗方案——如何進(jìn)行實驗——如何處理實驗數(shù)據(jù)——如何作出速度—時間圖象——分析尋找小車的運動規(guī)律——習(xí)題鞏固訓(xùn)練。在探究過程中，教師為學(xué)生設(shè)置合理的疑問，并提供必要的實驗器材，讓學(xué)生通過實驗和思考討論，產(chǎn)生探究的動機，從而提出問題，解決問題。不僅重視知識的獲得，而且更重視學(xué)生獲得知識的過程和方法，更加突出了學(xué)生的學(xué)習(xí)。整個教學(xué)過程中，教師是一個引導(dǎo)者和參與者，組織者和幫助者，學(xué)生是學(xué)習(xí)的主人，課堂上教師要組織引導(dǎo)學(xué)生合作、交流、討論，充分重視學(xué)生在探究過程中的情感、態(tài)度與價值觀的培養(yǎng)。讓學(xué)生學(xué)會科學(xué)探究的基本方法，提高設(shè)計實驗與實驗動手能力?！窘虒W(xué)目標(biāo)】知識與技能能正確使用打點計時器,能動手完成實驗；會根據(jù)紙帶進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和瞬時速度的計算；能作出速度隨時間變化的圖象。過程與方法讓學(xué)生通過實驗經(jīng)歷實驗探究的過程；領(lǐng)會利用圖象處理實驗數(shù)據(jù)的科學(xué)方法；通過學(xué)生參加科學(xué)探究實踐活動，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。情感態(tài)度與價值觀通過實驗，培養(yǎng)學(xué)生基本的科學(xué)素養(yǎng)；通過實驗，培養(yǎng)團(tuán)隊精神，培養(yǎng)與他人的交流、合作能力。【課型】實驗探究課【教學(xué)重點】瞬時速度的計算。對實驗數(shù)據(jù)的處理。對運動的速度隨時間變化規(guī)律的探究?！窘虒W(xué)難點】1、對實驗數(shù)據(jù)的處理。2．圖象法研究速度隨時間變化的規(guī)律。【教學(xué)方法與學(xué)習(xí)方法】探究法、討論法、實驗法、歸納總結(jié)法【教學(xué)資源】學(xué)生電源、導(dǎo)線、打點計時器、小車、鉤碼、一端帶有滑輪的長木板、帶小鉤的細(xì)線、紙帶、刻度尺、坐標(biāo)紙、多媒體課件【教學(xué)過程】情景引入(觀看視頻)我們通過第一章《運動的描述》的學(xué)習(xí)，知道一切物體都在不停的運動，在這些運動中都有速度的變化，且變化規(guī)律不盡相同，我們怎樣才能知道速度隨時間變化的規(guī)律呢？問題：以小車為例，如何探究小車速度隨時間變化的規(guī)律？如何知道小車在不同時刻的速度？用什么儀器測量？我們可以借助打點計時器先記錄小車在不同時刻的位置，再通過對紙帶的分析、計算得到各個時刻的瞬時速度。【回顧與復(fù)習(xí)】問題一：打點計時器結(jié)構(gòu)如何，工作原理，作用。【進(jìn)行實驗】實驗?zāi)康模禾骄啃≤囋谥匚餇恳碌倪\動，研究小車速度隨時間的變化規(guī)律。問題二：用打點計時器測小車的速度所需哪些實驗器材、探究實驗步驟？二、實驗器材:學(xué)生電源、導(dǎo)線、打點計時器、小車、鉤碼、一端帶有滑輪的長木板、帶小鉤的細(xì)線、紙帶、刻度尺、坐標(biāo)紙三、實驗方案設(shè)計：讓學(xué)生自己設(shè)計好實驗，并討論闡述相關(guān)實驗器材及步驟。四、實驗過程：參考步驟：（１）把一端附有滑輪的長木板平放（一高一低可否？）在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點計時器固定在長木板上遠(yuǎn)離滑輪的一端，連接好交流電路。（２）把一條細(xì)繩拴在小車上，使細(xì)繩跨過滑輪，下邊掛上合適的鉤碼，先接通電源，然后放開小車，讓小車拖著紙帶運動，打完一條后立即關(guān)閉電源。（3）改變鉤碼的數(shù)目，重復(fù)實驗，多打幾條紙帶。問題三：本實驗特別要注意哪些事項？1．開始釋放小車小車應(yīng)靠近打點計時器。2.先接通交流電源待打點計時器打點穩(wěn)定后，后再釋放紙帶，打點結(jié)束后立即關(guān)閉電源。3.在小車撞擊長木板末端前應(yīng)讓小車停止運動,防止小車從板上掉下來。4.鉤碼要適當(dāng)，避免加速度過大或過小，誤差較大。學(xué)生分組動手實驗。五、處理數(shù)據(jù)：問題四：怎樣分析和選取紙帶上的點？開頭過于密集的點舍掉；若紙帶上點與點之間的距離較小，可取多個間隔（例如5個）為一個計數(shù)間隔時間（間隔是0.1s），給選取的點加標(biāo)記。問題五：如何計算出所取點的速度？用求平均速度的方法來求出計數(shù)點的瞬時速度（選擇包括該點在內(nèi)的一段位移（該點最好處在中間時刻位置）Δx，找出對應(yīng)的時間Δt，用Δx／Δt作為該點的瞬時速度）；測量各個計數(shù)點之間的距離應(yīng)注意估讀和單位。問題六：如何處理計算出來的數(shù)據(jù)？１．列表法：計數(shù)點序號123456計數(shù)點對應(yīng)的時刻（s）0.100.200.300.400.500.60通過計數(shù)點的速度（m／s）２．圖象法：①根據(jù)所得數(shù)據(jù)，選擇合適的標(biāo)度建立坐標(biāo)系（讓圖象盡量分布在坐標(biāo)系平面的大部分面積）。②描點：觀察和思考點的分布規(guī)律。③連線：從點的分布可以有很大把握地說這些點應(yīng)該在一條直線上，用直線連線，讓盡可能多的點處在直線上，不在直線上的點應(yīng)對稱地分布在直線兩側(cè)。思考：①為什么要用直線連線？②若某個點明顯偏離直線，可能是什么原因及怎樣處理？③從圖上可以看出小車的速度隨時間怎樣變化？問題七：如何根據(jù)速度—時間圖象（v—t圖象）求小車的加速度和初速度？①取任意兩組數(shù)據(jù)求出Δv和Δt，然后代入Δv／Δt求解。②在v—t圖象上取一段時間Δt（盡量取大一些），找出兩個時刻對應(yīng)的坐標(biāo)值求出Δv，代入Δv／Δt求解。哪一種方法更好？（畫圖時讓不在直線上的點盡可能等量地分布在直線兩側(cè)，就是為了使偏大或偏小的誤差盡可能地抵消，所以圖象也是減小誤差的一種手段，也就是說應(yīng)該用圖象上的點，而不是用實驗所得到的數(shù)據(jù)）紙帶上零時刻的速度和末速度如何求？（根據(jù)圖象來求，這樣可以減小誤差）六、實驗結(jié)論：小車的速度隨時間均勻增加，小車做勻加速直線運動。七、誤差分析：思考討論：本實驗中哪些地方會產(chǎn)生誤差？（打點計時器打點誤差；刻度尺測量誤差；速度時間圖像描點誤差，連線誤差）八、實驗拓展：1、實驗方案二：2、某同學(xué)用以下方法繪制的小車的v-t圖象，先把紙帶每隔0.1s剪斷，得到若干短紙條，再把這些紙條并排貼在一張紙上，使這些紙條下端對齊，作為時間軸，標(biāo)出時間，最后將紙條上端中心連起來，于是得到v-t圖象。請你按以上辦法繪制這個圖象。這樣做有道理嗎？說說你的看法。（剪下的紙條長度表示0.1秒時間內(nèi)位移大小，可近似認(rèn)為速度v=，紙條長度可認(rèn)為表示速度。）3、某組同學(xué)實驗過程中將固定打點計時器一端的木板墊高，使木板有一傾斜角度，是否對實驗結(jié)果有影響？畫出的圖象有什么不同？（無；圖象與時間軸的夾角不同）九、創(chuàng)新實驗設(shè)計：用DIS測物體的加速度(觀看課件）實驗?zāi)康模簻y定沿軌道下滑做變速直線運動物體的加速度實驗原理：斜面上小車從靜止開始做勻加速直線運動，利用位移傳感器記錄小車的位移隨時間變化的過程，通過DIS實驗系統(tǒng)的專用軟件，顯示小車速度與時間關(guān)系的圖象。然后選擇不同的研究區(qū)域，計算相應(yīng)的加速度。實驗器材：DIS系統(tǒng)（數(shù)據(jù)采集器、計算機、位移傳感器）。1m長的軌道、配套小車、軌道側(cè)面固定板?！拘〗Y(jié)】這節(jié)課我們通過實驗探究了小車在重物牽引下的運動，研究小車速度隨時間的變化規(guī)律，同學(xué)們經(jīng)歷了思考討論、設(shè)計實驗、探究實驗、最后得出結(jié)論，提高了科學(xué)探究的能力。在探究過程中，涉及到了實驗的設(shè)計、操作以及作圖像的方法、原則，很好地提高了大家各個方面的能力，同時又為后面學(xué)習(xí)這種勻變速運動打下了基礎(chǔ)。任何實驗方案都有不完善的地方，都有誤差，需要我們不斷探究新方法，盡可能使實驗方案更加合理，愛因斯坦說過：“一切的創(chuàng)造都是從想象開始，因為想象力比有限的知識更重要?！毕Ｍ瑢W(xué)們通過刻苦的學(xué)習(xí)，不斷提高想象力，提高創(chuàng)新能力，勇于科學(xué)探究，不斷攀登科學(xué)高峰，為科學(xué)進(jìn)步做出自己的貢獻(xiàn)?！静贾米鳂I(yè)】教材第36頁“問題與練習(xí)”第3題(設(shè)計目的:加強速度時間圖像訓(xùn)練)第4題（設(shè)計目的:描繪兩個不同加速度運動過程速度時間圖像）．【板書設(shè)計】2.1實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律實驗原理求速度、速度時間圖像研究物體運動設(shè)計實驗方案進(jìn)行實驗 小車在重物作用下拖動紙帶運動，打點計時器在紙帶上打點處理數(shù)據(jù) 用平均速度求出瞬時速度的方法得到各計數(shù)點的瞬時速度作圖象 描點連線作圖后，得到的圖象是一條傾斜的直線實驗：《探究小車速度隨時間變化的規(guī)律》【學(xué)情分析】【學(xué)情分析】學(xué)生在第一章第四節(jié)已經(jīng)學(xué)習(xí)了打點計時器的使用方法，通過研究手拉紙帶的運動，初步掌握了瞬時速度的計算方法和畫圖象的研究方法，具備了基本的實驗技能和研究速度變化規(guī)律的圖象法。但是由于學(xué)生只有一次實驗的訓(xùn)練，所以預(yù)想學(xué)生在對實驗數(shù)據(jù)的測量和處理上不夠熟練。另一方面，雖然這屆高一學(xué)生已經(jīng)經(jīng)歷了初中新教材的學(xué)習(xí)，學(xué)生對科學(xué)探究的過程有了一定的體驗，并具有了初步的科學(xué)探究能力；但高中階段的實驗探究課，比初中階段更加定量，數(shù)據(jù)的處理更加復(fù)雜，第一次要求會根據(jù)數(shù)據(jù)作出圖象來尋找運動的規(guī)律。這些對學(xué)生來說都是本節(jié)課需要突破的難點。實驗：《探究小車速度隨時間變化的規(guī)律》【效果分析】【效果分析】從講課的效果來看，學(xué)生接受很好，和學(xué)生的配合，很好的突破了難點。從教學(xué)手段上看，主要通過情境→問題→實驗→探究→遷移的教學(xué)模式，在循序漸進(jìn)中，從激發(fā)興趣→優(yōu)化興趣→穩(wěn)定興趣→強化興趣，變“苦學(xué)”為“樂學(xué)”，從無意注意→有意注意→學(xué)科情感→人文素質(zhì)教育，達(dá)到課堂氣氛活躍輕松，情境最優(yōu)化設(shè)計，智力較大程度的開發(fā)，通過教師創(chuàng)造性的處理教材，提取課文陳述性知識的內(nèi)容蘊含的方法教育素材，加以目標(biāo)分層教學(xué)。教學(xué)模式的構(gòu)建是一個系統(tǒng)工程，不但需要課前教師的精心準(zhǔn)備，課內(nèi)因勢利導(dǎo)的有效教學(xué)，更需要學(xué)生的積極主動參與。對此，教師要充分相信學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，放手讓學(xué)生成為課堂的主體，使學(xué)生在每堂物理課中做到身動、心動、神動，使每一個學(xué)生肯學(xué)物理、想學(xué)物理、會學(xué)物理，取得理想的成績。實驗：《探究小車速度隨時間變化的規(guī)律》【教材分析】【教材分析】本節(jié)是人教版新教材中的第二章第一節(jié)。本節(jié)課在運動學(xué)中起著承上啟下的作用。第二章是在第一章基本概念的基礎(chǔ)上繼續(xù)對勻變速直線運動的規(guī)律的研究，本節(jié)是一節(jié)典型的實驗探究課，把它作為第二章的第一節(jié)正符合了探究式學(xué)習(xí)的宗旨，通過學(xué)生經(jīng)歷完整的實驗探究過程建立了一種對最簡單的變速運動的模型的認(rèn)識，為第二節(jié)引出勻變速直線運動概念做了鋪墊，也為后面認(rèn)識勻變速直線運動的速度公式奠定了基礎(chǔ)。實驗：《探究小車速度隨時間變化的規(guī)律》【評測練習(xí)】【評測練習(xí)】１．關(guān)于用打點計時器研究小車在重物牽引下運動的實驗操作，下列說法中正確的是（）Ａ．長木板不能側(cè)向傾斜，也不能一端高一端低Ｂ．在釋放小車前，小車應(yīng)緊靠在打點計時器處Ｃ．應(yīng)先接通電源，待打點計時器打點穩(wěn)定后再釋放小車Ｄ．要在小車到達(dá)定滑輪前使小車停止運動，再斷開電源答案：BCD。本題考查學(xué)生對實驗應(yīng)注意問題的掌握情況。２．在用打點計時器研究小車在重物牽引下運動的實驗中，某同學(xué)有如下操作步驟，其中錯誤的步驟是，遺漏的步驟是。Ａ．拉住紙帶，將小車移至靠近打點計時器處，松開紙帶后再接通電源Ｂ．將打點計時器固定在平板上，并接好電路Ｃ．把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過定滑輪下面懸掛適當(dāng)?shù)你^碼Ｄ．取下紙帶Ｅ．放手，使小車在平板上做加速運動Ｆ．將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔將以上步驟完善后按合理序號排列。答案：（1）A中應(yīng)先接通電源，再放開紙帶。（2）D中取下紙帶前應(yīng)先斷開電源。（3）補充步驟G：換上新紙帶，重復(fù)3次。步驟順序為：BFECADG。本題主要考查實驗步驟，對于實驗步驟，同學(xué)們應(yīng)結(jié)合實際操作掌握。３．在實驗過程中，對于減小實驗誤差來說，下列說法中有益的是()A．選取計數(shù)點，把每打5個點的時間間隔作為一個時間單位B．使小車運動的加速度盡量小些C．舍去紙帶上密集的點，只利用點跡清晰、點間間隔適當(dāng)?shù)囊徊糠诌M(jìn)行測量、計算D．選用各處平整程度、光滑程度相同的長木板做實驗答案：ACD。本題主要考查實驗誤差分析問題。實驗：《探究小車速度隨時間變化的規(guī)律》【課后反思】由于高一學(xué)生剛進(jìn)入高中，動手實驗?zāi)芰^差。教師如何引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計實驗方案，如何指導(dǎo)學(xué)生動手實驗，如何指導(dǎo)學(xué)生正確處理實驗數(shù)據(jù)，這些方面需進(jìn)一步想辦法加強。本節(jié)課采用引導(dǎo)式的分層探究教學(xué)，教者大膽嘗試應(yīng)用此法探究小車速度隨時間變化的規(guī)律，在探究過程中，始終將學(xué)生置于研究者，探索者的位置，讓學(xué)生通過自己的思考和活動來獲取知識，學(xué)生主體參與教學(xué)可以使學(xué)生利用已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，對各種信息進(jìn)行選擇，分析，判斷，綜合，主動構(gòu)建對信息的解釋系統(tǒng)。學(xué)生一旦成為課堂的主體，他們就不會被動的接受知識，而是主動的發(fā)現(xiàn)問題，提出問題，解決問題。這樣可以讓學(xué)生在學(xué)到知識的同時，發(fā)展智力，培養(yǎng)創(chuàng)造能力和開拓精神。在探究過程中，涉及到了實驗的設(shè)計、操作以及作圖象的方法、原則，學(xué)生在老師的引導(dǎo)下對本課內(nèi)容進(jìn)行自學(xué)，梳理知識、實驗探究、歸納規(guī)律、總結(jié)方法，很好地提高了各方面的能力，同時又為后面學(xué)習(xí)勻變速直線運動打下了基礎(chǔ)。中學(xué)物理課程的核心理念是以學(xué)生為本，注重提高學(xué)生的基本科學(xué)素養(yǎng)，使學(xué)生終身受益。學(xué)習(xí)物理的目的不僅是學(xué)習(xí)物理知識，更重要的是提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。通過對實驗現(xiàn)象的描述、概括、總結(jié)，培養(yǎng)了語言表達(dá)能力、觀察能力、概括能力，拉近了物理課堂與生活的距離，通過體驗和感悟科學(xué)探究的過程和方法，激發(fā)持久的學(xué)習(xí)興趣和求知欲望。因此我們教師要盡最大