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1、第三屆全國新課程高中物理教學經(jīng)驗交流會觀摩課教學設計 探究加速度與力、質量的關系 江蘇省杭州二中　胡亦民 　　一、課堂教學設計思想 ? 　　給出要研究的問題，鼓勵學生對問題進行猜想，在學生猜想的基礎上，提出用實驗探究的手段進行研究。從而引出實驗研究的基本想法──指導思想：控制變量的思想（不向學生提出），在該實驗思想的指導下，采用邊設計、邊實驗、邊討論的教學方法，探究實驗方案的可操作性、合理性和嚴謹性。在實驗方案探究的基礎上，讓學生利用位移傳感器進行實驗操作，并在探究中獲得成果、表達成果。使學生在實踐活動中相互交流，互相合作，共同提高，充分感受探究活動的樂趣和成功的喜悅。在實驗探究的基

2、礎上，引導學生對實驗結果進行深入細致的分析和思考（借助Excel軟件分析），讓學生感受實驗探究的樂趣。在結論的應用中，讓學生體會教材（物理必修①人教版P72-P73）的實驗思想。最后利用Excel軟件對學生的實驗數(shù)據(jù)進行分析與比較，并提出思考問題：小車質量與鉤碼質量的大小，對實驗數(shù)據(jù)會有什么影響？（以供學有余力的學生進行課后理論探究，由于學生現(xiàn)有知識的限制，課堂上暫不提出系統(tǒng)誤差問題） ? 　　二、課堂教學目標 ? 　　通過實驗思想的確立，實驗方案的確定，使學生懂得多變量問題的研究方法。在邊設計、邊實驗、邊討論的實驗活動中使學生了解問題探究的基本環(huán)節(jié)，在探究活動中讓學生體會到實驗探究的

3、合理性、嚴謹性和必要性。在課堂活動中讓學生相互交流，互相合作，共同提高，并在活動中感受探究的樂趣和成功的喜悅。 ? 　　1．知識與技能方面：（1）知道力、質量、加速度的關系，并會用該關系分析簡單問題；（2）會利用電腦使用位移傳感器測加速度、使用電子天平秤物體質量；（3）知道平衡滑動摩擦力的方法。 ? 　　2．過程與方法方面：（1）嘗試多變量問題的研究方法，即控制變量法（不向學生提出名稱）；（2）會用圖像方法描述物理規(guī)律，知道由a－m圖向a－1/m圖轉化的意圖，知道擬合法的基本思想；（3）會用力、質量、加速度的關系分析簡單問題。 ? 　　3．情感、態(tài)度與價值觀方面：會描述物理過程，表

4、達物理結果；（2）嘗試相互交流，互相合作的活動樂趣；（3）體會探究過程的基本環(huán)節(jié)，并在活動中獲得喜悅。 ? 　　三、課堂教學環(huán)節(jié) ? 　　1．引出課題：由一個視頻引出課題──研究力、質量、加速度的關系，鼓勵學生大膽猜想。 ? 　　2．確立實驗研究思想：引導學生思考多變量問題的研究手段，如何將復雜問題變?yōu)楹唵?，讓學生體會到控制一個量不變，改變其中一個量，研究另一個量的變化。這是研究多變量問題的一種基本思想。在學生充分體會這種基本思想的情況下，鼓勵學生提出實驗研究思想： ? 　?。?）固定物體質量不變，改變外力，測量物體加速度，探究加速度和外力的關系； ? 　　（2）固定外力不

5、變，改變物體質量，測量物體加速度，探究加速度和質量的關系。 ? 　　3．實驗探究過程：采用邊設計、邊實驗、邊討論的探究模式，讓學生按實驗研究思想的要求，將實驗分成二步進行探究。但從實驗操作的內(nèi)容來看，無論那一步操作都離不開一個外界因素──摩擦的問題。 ? 　　（1）平衡阻力： ? 　　提出問題：如何消除阻力影響？（使平板軌道傾斜，用重力的分力平衡阻力，使小車在軌道上做勻速直線運動，此時小車的加速度為零） ? 　　★在學生明確操作方案的基礎上，完成第一次探究活動，即平衡阻力（要學生保留桌面內(nèi)容）。在學生操作的基礎上提出問題：你怎么知道小車受到阻力的影響已被消除？（加速度很小）再讓

6、學生操作：改變選擇范圍再測加速度。提出問題：測得的加速度一樣嗎？（不一樣）說明什么？（小車在軌道上運動時，各處的阻力不一樣）提出問題：實驗中如何消除阻力的影響？（查找加速度很小時對應的軌道上區(qū)域，加速度很小說明該區(qū)域的阻力影響已被消除） ? 　?。?）固定物體質量不變，改變外力，探究加速度和外力的關系。 ? 　　在消除阻力影響的前提下，提出下列問題： ? 　　①如何改變外力？（改變鉤碼的重力，不提鉤碼重力要遠小于小車重力） ? 　　②如何測量加速度？（利用V-t圖求加速度） ? 　?、廴绾握故炯铀俣扰c外力的關系？（利用a－F圖展示） ? 　　★通過上述問題的思考，使學生

7、明確實驗方案，要求學生按事先給定的實驗數(shù)據(jù)（為使實驗數(shù)據(jù)不重復，便于實驗后的數(shù)據(jù)分析，事前給每個實驗小組規(guī)定實驗數(shù)據(jù)，放在實驗桌面上），同時要求第一次測得V-t圖時，暫時停下，并保留桌面內(nèi)容。 ? 　　提出問題：測加速度時該如何選擇測量范圍？（選擇阻力被平衡的那段軌道） ? 　　提出問題：依據(jù)什么方法大致確定應在軌道的哪段上測加速度？（利用V-t圖與橫軸所包的面積表示位移） ? 　　明確選擇區(qū)域后，要求學生繼續(xù)操作完成實驗。在學生操作的基礎上，再次提出問題： ? 　?、芄潭ㄎ矬w質量不變，改變外力，加速度和外力是什么關系？（是線性關系） ? 　?、輬D線上的縱截距是什么意思？你

8、認為是怎樣形成的？（沒有外力就有加速度，軌道傾斜角太大） ? 　　⑥若軌道傾斜角合適，圖線上會有縱截距嗎？（沒有） ? 　　綜上所述，固定物體質量不變，改變外力，加速度和外力成正比。 ? 　?。?）固定外力不變，改變物體質量，探究加速度和質量的關系。 ? 　　在第二步實驗之前，提出問題供學生思考： ? 　　①如何改變物體質量？質量的變化對平衡阻力有影響嗎？（沒有，因為物體質量的變化不影響重力的分力與阻力平衡） ? 　?、谌绾握故炯铀俣扰c質量的關系？（利用a－m圖像表示，先不提a－1/m圖像） ? 　　★在學生通過思考，形成實驗預案后要求按事先給定的數(shù)據(jù)（理由同上）進

9、行實驗探究，在學生完成所有數(shù)據(jù)測定后，要求學生先看a－m圖，并提出問題： ? 　?、勰隳芨鶕?jù)圖線說出加速度與質量的關系嗎？（一條曲線說不出它們的關系，利用Excel軟件分析，向學生介紹用曲線擬合的方法與圖線轉換的方法） ? 　　④在討論后讓學生看a－1/m圖，并要求表述實驗結果：固定外力不變，改變物體質量，加速度和質量的倒數(shù)成線性關系。 ? 　?、菀髮W生分析縱軸上的截距表示什么意思？（軌道的傾角太大，若軌道的傾角合適，縱截距應該為零） ? 　　綜上所述，固定外力不變，改變物體質量，加速度和質量成反比。 ? 　　4．探究結果 ? 　　在學生展示探究成果的基礎上，提出加速

10、度與力、質量的關系是：質量不變時，加速度與外力成正比；外力不變時，加速度與質量成反比。 ? 　　四、探究成果的應用 ? 　　例1　在固定物體質量不變，改變拉力，探究加速度和外力的關系時。讓兩相同的小車在不同的拉力F1和F2作用下，由靜止出發(fā)，測得它們在相同時間內(nèi)的位移X1和X2。把它們所通過的位移之比X1/X2作為縱軸，把兩小車所受的拉力之比F1/F2作為橫軸，在不考慮摩擦因素的情況下，所得圖像是什么形狀？（過原點的直線） ? ? 　　五、實驗探究的延伸 ? 　　作為課堂實驗探究的延伸，提出更深的探究課題，激發(fā)學生探究興趣，是培養(yǎng)學生自主探究意識的重要途徑。 ? 　　

11、（1）讓學生觀察不同實驗條件下的a－F圖，提出問題：實驗數(shù)據(jù)點與得到的圖線有什么特征？（初、末兩點始終在直線的同一側） ? 　　（2）用Excel軟件分析實驗數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)隨著鉤碼質量與小車質量的接近，上述現(xiàn)象逐漸明顯。要求學生課后自己研究。（不提出系統(tǒng)誤差，僅作為實驗結果的分析與研究） ? 　　六、說明 ? 　　1．本教學設計是考慮學生基礎較好的情況下實施的。 ? 　　2．本教學設計是在有數(shù)字化（DIS）實驗室的前提下實施的。 ? 　　3．本教學設計的實施要按課堂進程進行增減。 ? 　　4．打★的內(nèi)容為學生的實驗操作過程，學生操作所需時間很難事先預測。 探究加速

12、度與力、質量的關系 北京四中 魏華 　　【教學目標】 ? 　　1．實驗探究加速度與合力、質量的關系。 ? 　　2．體驗實驗探究物理規(guī)律的一般方法、操作過程和數(shù)據(jù)處理方法。 ? 　　3．在實驗過程中，通過交流合作讓學生體驗合作學習，通過探究實驗得出結論體會物理實驗和學習的樂趣。 ? 　　【教學過程圖】 ? ? 　　【教學重點、難點】 ? 　　實驗設計思想的介紹，學生實驗過程，學生實驗展示過程，老師的總結。 ? 　　【新課教學】 ? 　　一、引入課題 ? 　　視頻：美國戰(zhàn)斗機、保時捷賽車、摩托車比賽，誰跑得快？ ? 　　──引出質量和力在改變速度快

13、慢即產(chǎn)生加速度方面的不同影響。 ? 　　結合牛頓第一定律： ? 　　質量，是保持物體運動狀態(tài)不變的性質即慣性大小的量度。 ? 　　力，是改變物體運動狀態(tài)的原因。 ? 　　提出問題：加速度與力、質量定量的關系？ ? 　　二、實驗設計 ? 　　方案設計：請你設計一個勻變速直線運動，同時能測量合力、加速度和質量，從而完成探究？ ? 　　學生提出方案： ? 　　──師生共同討論方案的可能性和可行性──最后，總結我們在課堂上采用的比較簡單可行的方案：汽墊導軌上利用光電計時裝置探究三者關系。 ? 　　三、實驗探究過程 ? 　　改變鉤碼重力，以達到改變合力的目的，同時

14、保證滑塊質量不變。（每次改變0．02N，共測六組數(shù)據(jù)） ? 　　通過加配重改變滑塊質量，鉤碼不變。（每次增加50g，共可測五組數(shù)據(jù)） ? 　　通過朗威DIS數(shù)據(jù)采集器，得到數(shù)據(jù)，拷入數(shù)據(jù)處理模板，得到描好點的坐標系。 ? 　　根據(jù)數(shù)據(jù)點的分布，猜想關系，擬合圖象，得出結論。 ? 　　在整個過程中，老師在學生中指導學生完成實驗，同時發(fā)現(xiàn)好的實驗結果，以便交流展示。 ? 　　四、學生實驗結果交流展示 ? 　　學生帶著自己的數(shù)據(jù)交流展示，說明兩點：（1）是如何得到這些數(shù)據(jù)？（2）如何得到關系的？ ? 　　老師結合學生的a-F線性關系，利用Excel，擬合得到是否成正比例關

15、系，即數(shù)據(jù)是否過坐標原點。 ? 　　結合學生的a-m冪函數(shù)關系，指導學生完成a-1/m圖象。 ? 　　五、教師總結 ? 　　一方面：實驗數(shù)據(jù)的處理方法總結；另一方面：實驗結論的得出； ? 　　更重要的方面：我們的實驗結論只能說明實驗結果非常接近于我們猜想的結果，但這只是在有限的幾次實驗和在一定的數(shù)據(jù)范圍內(nèi)得到的，是否在更大范圍內(nèi)適用，那還需要更多更精細的、不同的實驗去直接驗證，或者也可以間接驗證，即利用這個結論研究問題，與實際進行比較。 ? 　　【課后反思】 ? 　　本節(jié)課我想突出的四點在于： ? 　　一是情景引入的設計，利用“飛機、汽車、摩托車賽跑出人意料的結果”

16、，引入課題，再結合牛頓第一定律，提出問題。 ? 　　二是實驗方案的設計，在此過程中，師生充分的交流，老師首先要肯定學生開放的設計思維過程，同時引導學生注意思維的完整和設計的可能性和可行性的討論，同時自然地給出，我們這節(jié)課實驗方案設計的簡單可操作性，啟發(fā)學生探究的興趣。 ? 　　三是實驗具體實施過程，數(shù)據(jù)模板的設計，使整個實驗過程非常流暢，既避免了繁瑣和不重要的實驗數(shù)據(jù)計算，又很好地突出了探究的最重要環(huán)節(jié)，即根據(jù)數(shù)據(jù)點的分布，擬合圖象，找到關系的過程，而且使一節(jié)課內(nèi)完成探究得到保證。 ? 　　四是實驗總結，實驗探究得出的結論的適用范圍的分析，及直接驗證和間接驗證思想的提出，是對學生嚴謹科學態(tài)度的熏陶，是對客觀事實客觀理性的分析，是對物理規(guī)律建立過程的深刻思考。 7