终稿加速度力质量.docx
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终稿加速度力质量
“探究加速度与力、质量的关系”教学设计
（沪科版必修一）
一、【教材依据】
沪科版高中物理必修一第五章第二节“研究力和运动的关系”。
二、【设计思路】
1、指导思想：
依据新课程中的学生科学探究能力目标和实验能力目标，结合探究教学理论、学习理论和物理学发展过程，按照新课程理念，在课堂教学中充分把握以教师为主导，学生为主体的教学原则，让学生亲身体验一个理论产生的全过程，深刻领会牛顿运动定律的实质。
2、设计理念：
研究加速度与力、质量的关系的实验有多种做方案，根据学校实验条件，结合学生实际情况，我确定采用教材中的实验方案，采取教师指导下学生自主探究的方法进行教学。
在实验探究过程中培养学生的动手操作能力，思维逻辑能力，团结协助等品质。
让学生自主学习，积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考，帮助学生学习物理知识与技能，培养其科学探究能力，使学生亲身经历实验探究的过程，体会探索自然规律的艰辛与喜悦，逐步形成科学态度与科学精神。
3、教材分析：
本节课是沪科版高中物理必修一第五章《研究力和运动的关系》的第二节，主要是通过实验探究的方法研究物体的加速度a跟物体受的外力F及物体的质量m三者之间的定量关系。
传统教材中这节课先进行牛顿第二定律内容的教学，然后再用实验验证牛顿第二定律，注重的是知识的再现，而现行教材则是将本节从原来的牛顿第二定律中单独取抽出作为一节实验探究课让学生分组自行设计方案，进行实验探究，并通过实验数据的分析归纳得结论。
在第一节中教材通过伽利略的理想实验的推理过程已经使学生对力和运动的关系有了初步的认识——力的是改变物体运动状态的原因，物体在力的作用下运动状态要发生改变，而惯性（质量）又阻碍运动状态的改变，这是一个问题中的矛盾双方，教材将本节课安排为实验探究课，既能巩固学生对牛顿第一定律的认识，帮助学生澄清物体运动状态改变的难易程度，又能通过实验探究理解加速度与力和物体的质量之间的关系，为下一节牛顿第二定律的提出奠定重要基础，起到承上启下的作用。
4、学情分析：
通过初中两年的物理学习，已经深刻了解了实验研究物理问题的科学方法以及探究式学习方法在学习物理知识中的重要作用。
加之高中阶段的学习，学生对加速度的概念和牛顿第一定律有了基本的认识——知道了力是产生加速度的原因，而且学生逻辑推理能力和抽象思维的能力与初中相比也有了较大的提高，这都为学生能顺利完成本节实验探究奠定了良好的基础。
当然学生在具体细节的操作上、实验数据的分析及实验误差的分析等方面不可能做得尽善尽美，若是教师若能进行适当的引导，还是可以达到本节课的教学目标的。
5、教学方法分析
依据教学目标和学情分析，以及建构主义理论和新课程理念确定本节课的教学方法为：
实验探究法。
6、课程标准解读
课程标准对本节课的要求为：
通过实验探究加速度与物体质量、物体受力的关系。
课程标准中所使用的行为动词“探究”就是要让学生亲自设计实验，通过实验操作，实验数据处理分析交流实验结果等环节找出加速度与力、质量的关系。
“探究”说明课程标准倡导学生自主探究，让学生尝试应用科学探究的方法研究物理问题，验证物理规律。
“实验探究”的方法体现三维目标中的过程和方法，本节还需要运用的研究物理的方法控制变量法和化曲为直法，实验过程对实验数据的处理、分析与论证、评估与交流则体现了三维目标中的知识与技能及情感态度与价值观。
三、【教学目标】
知识与技能：
1、理解加速度的大小与力和质量的关系。
2、通过实验探究加速度与力和质量的半定量关系。
3、知道平衡摩擦力的方法。
4、培养学生动手操作能力。
过程与方法：
1、学生自己设计并定量地探究加速度和力、物体质量之间的关系。
2、知道用控制变量法探究多变量物理问题。
3、会用图象法描述物理规律。
4、知道由a—m图像向a—1/m图像转化的化曲为直法在物理学中的应用。
情感态度与价值观：
1、通过探究实验，培养实事求是、尊重客观规律的科学态度。
2、激发学生的求知欲和创新精神，培养与他人合作的团队精神。
3、体会探究过程的基本环节并在活动中获得成就感。
现代教学手段的的应用：
四、【教学重点及其教学策略】:
重点：
①控制变量法的使用。
②如何提出实验方案并使用实验方案合理可行。
③实验数据的分析与处理。
策略：
通过类比初中阶段电流与电压电阻的过程，使学生学会多变量的研究方法。
同时在探究活动中让学生展开充分的讨论交流，体会实验探究的合理性，严谨性和必要性，在实验探究的基础上引导学生借助图像法对实验结果进行深入细致的分析和思考。
五、【教学难点及其教学策略】：
难点：
通过探究实验，认识并总结出结论。
策略：
联系生活中的生活现象，引导学生自己提出问题，积极猜想与假设，并类比以前研究多变量问题时的成功经验，自行设计实验方法，并通过不断交流补充，完善实验试验步骤，从而完成自主探究的过程，并通过对实验数据的分析处理得出结论，加深学生对牛顿第二定律的深刻理解。
六、【教学准备】：
实物投影仪、多媒体课件，小车，一端带定滑轮的长木板，带小盘的细线，砝码（规格：
10g、20g、30g、40g，用作牵引小车的力），钩码（50g）4个（用来改变小车的质量），打点计时器（套数：
够全班4人一组用的，一般学校都应该有这样的器材），纸带，
七、【教学过程】
教学
环节
教师活动预设
学生活动预设
设计意图
新
课
导
入
复习思考：
1、物体运动状态的改变是指哪个物理量的改变
2、标志物体运动状态变化快慢的物理量是什么
积极思考并回答问题：
速度
加速度
让学生加深对描述运动状态和运动状态变化快慢的两个物理量的认识
猜
想
与
假
设
问题讨论：
1、牛顿第一定律告诉我们力是改变物体运动状态的原因，我们可不可以说力是产生加速度的原因
2、加速度的大小与力有怎样的关系，请根据生活经验举例说明
3、通过牛顿第一定律的学习我们还知道物体运动状态改变的难易程度取决于什么
4、加速度的大小写与物体的质量之间具体有怎样的关系
根据生活经验举例说明
刚才同学们猜想加速度可能与外力成正比，与质量可能成反比，可是怎样才能证明你们的猜测是否正确呢
学生讨论回答：
1、力是产生加速度的原因。
2、用大小不同的力推同一辆车推力越大，速度改变越大，产生的的加速度也越大，因而加速度的大小写可能与物体所受到的外力成正比。
3、物体的惯性（物体质量）
4、用同样大小的外力推空车时速度变化比推满的车要快，因而加速度也比用同样的外力推满载的车时大，因而加速度的大小，可能与物体的质量成正比。
实验的方法
让学生通过已有过生活经验，对加速度和力、物体质量之间的关系有一个感性认识，为后边的探究活动提供方向。
制
定
计
划
与
设
计
实
验
实验研究方法的确定：
在用实验来验证你们的猜想之前，我们需要解决以下几具问题：
1、质量和力同时影响加速度的大小，我们以前遇到过一个物理量受多个物理量影响的情况吗
2、当时我们是采用什么方法来研究的，具体如何操作的试举一例说明。
3、本实验我们该采用什么方法来研究加速度与质量、力之间的关系如何操作
介绍实验提供的实验装置：
打点计时器、交流电源、一端带有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺。
问题：
请利用实验台上的实验器材设计一个匀变速直线运动，同时能测出外力、加速度和质量。
1、怎样直接测量物体的加速度
2、本实验中小车的受力指小车所受的合力，物体所受的合外力等不等于钩码的重力
老师补充：
事实上要让小车所受合外力等于钩码的重力，不仅仅要消除摩擦力的影响，而且应满足小车的质量远大于钩码的质量，这个问题留到我们后边解决。
3、怎样用简单易行的方法消除小车所受摩擦力的影响怎样才能确定小车所受摩擦力的影响已被消除
请几组同学代表上黑板前交流自己的实验方案，师生共同讨论方案的合理性，严谨性和可行性，确定最终的实验方案。
1、遇到过：
如探究电流与电阻、电压之间的关系；压强与力和面积等。
2、控制变量法。
先保持导体电阻不变，改变导体两端电压，分析电流与电压的关系；然后再保持导体两端电压不变，改变导体的电阻，分析电流与电阻的关系。
3、控制变量法。
①保持物体质量不变，改变物体所受外力，探究加速度和外力的关系。
②保持物体所受外力不变，改变物体质量，探究加速度和质量的关系。
学生讨论并提出提出合理的方案。
1、用打点计时器，将纸带固定在运动后物体，通过分析纸带，利用逐差法求解。
2、不等于，应消除掉物体所受到的摩擦力的影响。
3、平衡摩擦力。
将长木板不带滑轮的那端稍稍垫起，使小车的重力沿斜面的分力与木板面对小车的摩擦力成为一对平衡力，将小车托着纸带运动，若打出来的纸带点迹均匀则摩擦力已被平衡。
学生设计实验方案
1、用天平测出小车的质量M，将其记入数据表一；
2、将长木板不带滑轮的一端下面垫上书本使其与水平面成一定夹角，反复调整，使小车连同纸带运动打出来的点迹均匀为止水；
3、将一钩码通过细绳系在小车上，接通电源放开小车，使小车运动，用纸带记录小车轮的运动情况，并在纸带上标上号码；
4、保持小车的质量不变，不断增加钩码的个数，重复步骤3，给每次打出的纸带上做上标记，将数据处理后填在数据表一内；
5、保持钩码的个数不变，改变小车的质量（增）减小车上的钩码人用纸带记录小车在同一拉力下运动的情况，并在纸带上标记，将数据处理后填写数据表二内。
表一：
m一定时，研究a处F的关系
实验序号
1
2
3
4
5
6
作用力F
加速度a
表二：
F一定时，研究a与M（小车与钩码的总质量）的关系
实验
序号
1
2
3
4
5
6
小车
质量M
小车质量的倒数
加速度a
指导学生通过类比，让其体会实验研究的基本思想方法在实验探究中的重要性。
培养学生自主设计实验的能力，并使学生体会优化选择是处理问题的重要思想。
培养学生严谨的科学态度，为后面的误差分析提供依据。
培养学生制定计划和设计实验的能力，同时让学生在与其他同学的交流讨论中借鉴别人的经验，培养合作意识。
通过学生自己设计表格，使学生对实验的过程大致有个整理，为后面分析数据得出结论提供依据。
教
学
小
结
师生共同小结本节课学到的知识与方法。
首先我们通过对生活实例的分析确定了研究加速度与力、质量之间关系的实验的研究思想—控制变量法；其次掌握了平衡摩擦力的方法并确定了研究方案。
帮助学生归纳所学知识，加深对所学知识的理解。
第二课时
复
习
巩
固
上节课我们共同确立了“探究加速度与力、质量的关系”一实验的实验室方案，谁来重新陈述一下。
学生陈述。
通过学生对实验方案的复述，加深学生对实验方案的理解，并促使学生在分组实验过程中能熟练操作。
进
行
实
验
和
收
集
证
据
本节课我们一起用实验来验证我们一节课的猜想。
组织学生进行分组实验，教师巡视，适时对学生实验中存在的问题进行指导。
各小组分工进行实验。
以小组为单位收集数据。
通过学生分组实验，提高学生的实验能力，并在实验过程中培养学生的合作意识和团队协作精神。
分
析
和
论
证
实验进行完了，我们能否直接从得到的实验数据直接得到实验结论谈谈你的想法
这位同学说的很好。
那么对于我们测量出的实验数据还有其它能更直观地帮助我们找到实验结论的处理方法吗
处理实验数据。
（可帮助学生用excel处理）
邀请每组中的代表到媒体展台前说明自己处理数据的方法及得出的结论。
师生共同总结实验结论。
学生可能会说，在保持物小车量不变时，成倍增加小车所受外力，测得小车加速度近似成倍增加；在保持小车所受外力不变时，成倍增加小车的质量，测量小车的加速度几乎成倍减小，可见在误差允许的范围内加速度与外力成正比，与质量可能成反比。
图像法
学生采取汇报形式，各组展现自己的探究过程及结论。
生：
作出a—F图像，基本是一条过点的直线,即a与F成正比。
生：
作出a---M图像是条曲线，规律不好找。
生：
作出a—1/m的图像，也近似是一条过原点的直线，即a与M成反比。
通过学生对实验数据的不同处理方法，提高学生处理实验数据的能力。
减少实验数据处理过程中绘图的繁琐，提高课堂效率。
使学生能通过观察和实验，收集数据、处理数据，得出结论，体验科学探究的过程，感受成功的喜悦。
评
估
交
流
结合自己的探究过程及发言同学所描绘的图像，你有什么新的发现和体会吗
引导学生解决一下问题：
1、在平衡摩擦力时，小车质量改变是否要重新调整木板的倾角
2、描绘出的a---F图像虽是直线，但却有两种不过原点的情况，产生的原因各是什么
3、描绘出的a——1/m图像随小车质量的逐渐下跌，这是为什么
各实验组选派学生进行即兴交流发言。
进行交流评价。
通过评价与交流，培养学生勇于发现问题、解决问题的素养和严谨求实。
乐于探索的科学精神。
小
结
归纳本节课的重要收获，并强调团队协作精神的可贵。
培养学生养成科学探究的良好素养。
课
外
作
业
研究性学习：
参照教材p110页的课题研究，利用课余时间再次对加速度与力、质量的关系进行探究，并写出实验报告。
使学生再次体会科学探究的全过程，培养学生的创新精神和创新能力，提高学生学习物理的兴趣。
八、【教学反思】
本节内容是一实验探究课，为突出新课程的理念，教学过程中我主要突出以下几个方面：
1、让学生获得体验。
科学探究的目的不仅仅在于得出结论，更重要的是经历实验探究的整个过程。
由于在一节课内很难使学生经历从“提出问题、猜想假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估与交流”的全过程，并且本实验是高中阶段的第一个探究性试验，对于以后的探究性实验具有示范作用，所以本节内容我用了两个课时：
第一课时主要完成进行实验设计任务，第二课时进行实验并通过交流流得出实验结论。
2、突出学生的主体地位。
实验思想和方案的确立比进行实验本身更重要。
因此在实验思想和方案实验方案的确立过程中，我注重学生的积极参与过程，既肯定学生开放性的设计思维过程，同时引导学生思维的完整和设计的可能性和可行性的讨论，注意集体的智慧的发挥，培养他们团队的合作意识。
当然在此过程中可能会出现不可预知的情况，作为老师，应该肯定学生可能出现的每一种的想法，放手让学生去做，允许学生犯错，让学生亲身体会科学的道路上不总是一帆风顺的。
3、加强实验的探究过程，弱化数据的处理过程。
即便两个课时，教学任务也很重，为了加快节奏，避免学生在课堂上由于处理数据浪费大量的时间，老师可以借助office自带软件中的excel软件帮助学生对得出的实验数据进行处理。
4、分析论证与评估交流两个环节，分析误差产生原因，优化实验方案，使其形成科学态度与科学精神。
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