09103111黄盛春(实验：探究加速度与力、质量的关系教学设计)

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中学物理教材论作业2009届《实验：探究加速度与力、质量的关系》教学设计学生姓名黄盛春学　　号09103111院　　系数理信息学院专　　业物理学（师范）指导教师余国祥填写日期2012年6月7日9 目录前言21教学目标31.1知识与技能31.2过程与方法31.3情感态度与价值观32重点难点32.1教学重点32.2教学难点33教法学法44教具准备45教学设计45.1课前回顾45.1.1物体运动状态改变快慢用什么物理量来描述，物体运动状态改变与何因素有关？关系是什么？45.2新课引入45.3新课教学55.3.1加速度与力的关系55.3.2加速度与质量的关系75.3.3由实验结果得出结论85.4练习随堂85.4.185.5课堂小结85.6作业布置86板书设计：97结束语99 《实验：探究加速度与力、质量的关系》教学设计前言《实验：探究加速度与力、质量的关系》是人教版必修教材第四章第二节。在此之前，学生们已经学习了加速度这个概念，这为过渡到本节课的学习起到了铺垫的作用。因此，本节课的知识是学好以后知识的基础，它在整个教材中起着承上启下的作用。本节课通过课件模拟物理过程、演示实验、学生自主科学探究，逐层深入，让学生分成小组在教师创设的问题中进行分析探究，引导学生在讨论中进行思维的迁移，充分调动学生学习积极性与自主性，发挥学生的课堂主体作用，教师及时引导，给予学生思维点拨，分析得出加速度与力、质量的关系，明确加速度的意义。本节课设计为实验课型，通过课前回顾之前学过的与本节课所要教学的加速度与力、质量的关系，在巩固旧知识的同时，为本节课的教学做基础。然后通过实验引起学生的好奇心，激发学生的求知欲。为了让学生体会物理探究过程中所用的科学方法，在给出要研究的问题后，应鼓励学生对问题进行猜想，在学生猜想的基础上，提出用实验探究的手段进行研究。从而引出实验研究的基本想法──指导思想：控制变量的思想（不向学生提出），在该实验思想的指导下，采用边设计、边实验、边讨论的教学方法，探究实验方案的可操作性、合理性和严谨性。在实验方案探究的基础上，让学生利用位移传感器进行实验操作，并在探究中获得成果、表达成果。使学生在实践活动中相互交流，互相合作，共同提高，充分感受探究活动的乐趣和成功的喜悦。在实验探究的基础上，引导学生对实验结果进行深入细致的分析和思考（借助Excel软件分析），让学生感受实验探究的乐趣。在结论的应用中，让学生体会教材（物理必修①人教版P72-P73）的实验思想。最后利用Excel软件对学生的实验数据进行分析与比较，并提出思考问题：小车质量与钩码质量的大小，对实验数据会有什么影响？（以供学有余力的学生进行课后理论探究，由于学生现有知识的限制，课堂上暂不提出系统误差问题。同时，课堂时间有限，在课堂小结这一部分，只安排归纳总结加速度与力，质量的关系，培养学生的归纳能力和表达能力。而把巩固知识点，运用所学知识解决实际问题，放在布置的作业里，学生在课后完成。在随堂练习部分，课堂上只安排简单题目进行测试。以上是我对《实验：探究加速度与力、质量的关系》这节课的教学过程的设计。对课堂的设计，我始终在努力贯彻以教师为主导，以学生为主体的思想，利用各种教学手段来激发学生的学习兴趣，以达到教学目标。9 1教学目标1.1知识与技能（1）理解物体运动状态的变化快慢，即加速度大小与力有关，也与质量有关；（2）通过实验探究加速度与力和质量的定量关系；（3）培养学生动手操作能力。1.2过程与方法（1）指导学生半定量的探究加速度和力、物体质量的关系，知道用控制变量法进行实验；（2）学生自己设计实验，自己根据自己的实验设计进行实验；（3）对实验数据进行处理，看一下实验结果能验证什么问题。1.3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）通过实验探究激发学生的求知欲和创新精神；（3）培养与人合作的团队精神。2重点难点2.1教学重点（1）控制变量法的使用；（2）如何提出实验方案并使实验方案合理可行；（3）实验数据的分析与处理。2.2教学难点（1）如何提出实验方案并使实验方案合理可行；（2）实验数据的分析与处理。 　9 1教法学法问题教学法、课件模拟物理过程、演示实验；学生自主科学探究实验、交流合作2教具准备 　1．学生分组实验的器材：木板、小车、打点计时器、电源、小筒、细线、砝码、天平、刻度尺、纸带等。(①附有滑轮的长木板2块；②小车2个；③带小钩或小盘的细线2条；④钩码(槽码)，规格：10g、20g，用做牵引小车的力；⑤砝码，规格：50g、100g、200g，用做改变小车质量；⑥刻度尺；⑦1m～2m粗线绳，用做控制小车运动)如果没有小规格钩码或槽码，可以用沙桶及沙子替代，增加天平及砝码，用来测质量。2．多媒体教学设备及PPT课件。 　3教学设计3.1课前回顾3.1.1物体运动状态改变快慢用什么物理量来描述，物体运动状态改变与何因素有关？关系是什么？教师启发引导学生得出：物体运动状态，改变快慢用加速度来描述，与物体质量及物体受力有关。教师引导：物体的加速度与物体所受外力及物体的质量之间是否存在一定的比例关系？如果存在，其关系是什么？请同学们猜一猜。学生会提出很多种猜想，对每一种猜想，教师都应予以肯定。教师在学生猜想的基础上进一步引导启发学生：我们的猜想是否正确呢？需要用实验来检验。这就是我们这节课所要研究的加速度与力、质量的关系。3.2新课引入利用多媒体投影图4—2—1；9 分组定性讨论组I：物体质量一定，力不同，物体加速度有什么不同?组2：力大小相同，作用在不同质量的物体上，物体加速度有什么不同?师：请组1的代表回答一下你们讨论的结果。组1生：当物体质量一定时，物体的加速度应该随着力的增大而增大。师：请组2的代表回答你们组讨论的问题，组2生：当力大小相同时，物体质量越大，运动状态越难以改变，所以质量越大，加速度越小。师：物体运动状态改变快慢取决于哪些因素?定性关系如何?生l：应该与物体的质量和物体所受的力有关系。力越大，加速度越大；质量越大，加速度越小。生2：这里指的力应该是物体所受的合力，以上图为例，物体所受的重力和支持力相等，不参与加速度的提供。师：刚才进行多媒体演示时一次是固定力不变，一次是固定质量不变，这样做有什么好处呢?生：方便我们的研究。师：这是研究多个变量之间关系的非常好的方法，我们把它称作控制变量法。我们以前在什么地方学到过这种方法?生1：在初中我们在探究物体的密度与质量、体积之间的关系时生2：在研究电流与电压、电阻的关系时。师：好，我们这节课就用这种方法进行探究加速度和力、质量之间的关系。1.1新课教学1.1.1加速度与力的关系师：设计一个实验，保持物体的质量不变，测量物体在各个不同的力的作用下的加速度，分析加速度与力的关系。大家分组讨论并且每组设计一个实验方案，并说明实验的原理。分组讨论组l生1：我们是根据课本上的参考案例设计实验的(在投影仪上展示实验装置如图4—2—2)。9 组1生2：我们设计实验的实验原理如下；因·为两个小车的初速度都为零，拉力大小不同，但对每个小车来说保持不变，所以小车应该做匀加速直线运动。根据初速度为零的匀加速直线运动的位移公式x=at2/2可知，加速度和位移成正比，只要测量位移就可以得到加速度与受力之间的关系，力的大小可以根据盘中的砝码求出来。师：下面请组2的代表发言。组2生1：我们设计的方法和组1的差不多，我们是用了一辆小车，小车后面连接一纸带，用打点计时器记录小车的运动情况，根据所打的点计算小车的加速度，然后再看所受的力和加速度的关系。组2生2：为了消除摩擦力的影响，我们在木板下面垫了一个小木块，当小车没有拉力时让它在木板上匀速运动。师：这个同学的想法很好，这样小车受到的绳子的拉力就等于小车受到的合力，下面请组3的同学代表发言。组3生1：前面两组的同学设计实验时都是物体的初速度为零，我们可以利用气垫导轨设计一个更为一般的方法，让导轨倾斜不同的角度，滑块所受的力就是重力的分力，让滑块滑过轨道中间的两个光电门，记录经过光电门的速度和两个光电门的距离，根据公式x=(v2－v02)/2a可以求出加速度的大小，从而可以得到加速度和力的关系。师：好的，在进行实验之前还应该先设计自己的实验表格来记录一下自己的实验数据。那么你是怎样设计表格使你的实验数据得以记录的呢?生1：水平面长木板与小车，车后用绳控制小车运动，两车质量相同。表格设计如下：参考表格小车l小车2次数拉车砝码(s)位移x1／cm拉车砝码(s)位移x2／cm12345生2：用一辆小车，测量加速度次数拉车砝码(g)加速度a1拉车砝码(e)加速度a212345师：好，现在大家就根据自己设计的方案进行实验，把数据填人设计的表格内。学生进行实验，老师巡回指导，帮助实力较弱的小组完成实验师：现在请各小组简要进行一下实验报告。组1生1：我们根据课本上的参考案例进行了实验，因为已知小车的加速度和位移成正比，通过验证位移和受力之间的关系，即可得出加速度和受力的关系。9 师：实验数据是怎样进行处理的呢?组1生2：我用的是位移和对应力的比值。组1生3：通过我们的讨论，我们发现用作图的方法能更好地表示位移(即加速度)和力的关系。关系图表如图4—2—3所示；可得在研究物体质量不变的情况下，物体的加速度与物体所受的外力成正比。组2生：我们通过处理小车后面的纸带，计算出小车的加速度，通过作图验证了小车的加速度和物体所受的合力成正比。组3生：我们用气垫导轨作出的加速度和所受力的关系图象，实验结论是图象非常接近一条过原点的直线。师：大家做得都非常好，那么你们在实验中遇到的困难是什么呢?能不能想出办法来克服?组1生：当拉小车的砝码的质量较大时，绳子容易打滑，从而影响了位移的测量。我们用松香涂抹在绳子上，效果不错。组2生：我们在做实验时发现了这样一个问题，即当砝码的质量和小车的质量差不多时，a—F图象不能再是一条直线，而是发生了弯曲。师：这组同学的问题非常好，实际上砝码和盘的重力并不严格等于小车受到的拉力，简单证明如下：设砝码及盘的质量为m，小车的质量为M，则分别对它们进行受力分析，对小车，受拉力和摩擦力，对砝码和盘，受重力和拉力，那么它们之间的关系是什么呢?如果相等，根据物体受合力为零则物体做匀速运动，而实际上砝码及盘实际的运动应该是做加速运动，所以说重力和拉力并不相等，而是应该重力大于拉力，而我们在实验中认为二者相等，所以实验的误差有一部分来源于此。控制的方法就是尽可能地使砝码和盘的质量远小于小车及砝码的质量，具体的分析方法我们将在下一节学到。组3生：虽然用气垫导轨做实验结果比较精确，但实验数据处理比较复杂。师：我们可以用计算机进行数据处理，使数据处理变得简单化，大家在课下讨论一下看如何用数据处理软件处理实验中得到的数据。师：以上我们是通过控制物体的质量不变来探究物体的加速度与物体所受力之间的关系，下面同学们继续做实验，通过控制物体所受的力不变来探究物体的加速度和质量的关系。1.1.1加速度与质量的关系学生进行实验，老师巡回指导，帮助实力较弱的小组实现实验。由于和以上的实验方法非常类似，所以可以直接让学生得出结论。师：大家得出的结论是什么?生：物体加速度在物体受力不变时，和物体的质量成反比。师：这时候我们应该怎样通过图象来验证问题呢?生：我们如果作a—M图象则图象是曲线，我们可以作a—1／M图象来解决这个问题，物体的加速度和质量成反比，所以a—1／M图象应该是一条过原点的直线。9 1.1.1由实验结果得出结论师：通过大家的实验，排除误差的影响，大家讨论总结一下加速度和物体所受的力以及物体质量之间的关系。[分组讨论]生1：我们可以得出这样的结论：物体的加速度和物体所受的力成正比，和物体的质量成反比。生2：应该是和物体所受的合力成正比。生3：我想力是矢量，加速度也是矢量，加速度的方向应该和物体所受力的方向相同。师：(总结)大家的发言非常好，那么我们得出的结论是不是一个定理性的结论呢?仅靠少量的实验是不行的，应该通过更为精确的实验和更多次的实验进行证明，不过我们大家在现有水平下能够得出这个结论是非常了不起的，这是我们下节课要学的牛顿第二定律的内容。1.2练习随堂1.2.1在水平路面上，一个大人推一辆重车，一个小孩推一辆轻车，各自做匀加速运动(阻力不计)。甲、乙两同学在一起议论，甲同学说：大人推力大，小孩推力小，因此重车的加速度大。乙同学说，重车质量大，轻车质量小，因此轻车的加速度大。你认为他们的说法是否正确?请简述理由。答：甲、乙两同学的结论和理由都不全面和充分，物体的加速度决定于物体所受的合外力和物体的质量。大人的推力虽然大，但车的质量也大，因此重车的加速度也不一定就大。小车的质量小，但是小孩的推力也小，因而轻车的加速度也不一定大。判断谁的加速度大，必须看各自的质量和合外力。1.3课堂小结本节我们学习了：1．力是物体产生加速度的原因。2．用控制变量法探究物体的加速度与合外力、质量的关系；设计实验的方法。3．物体的质量一定时，合外力越大，物体的加速度也越大；合外力一定时，物体的质量越大，其加速度越小，且合外力的方向与加速度的方向始终一致。4．实验数据的处理方法。1.4作业布置1．完成实验报告。2．设计一种方案，测量自行车启动时的平均加速度。9 1板书设计：与加速度有关的因素1。物体受的合外力2。物体的质量实验方法控制变量法实验过程与结论物体的质量一定时，合外力越大，物体的加速度也越大合外力一定时，物体的质量越大，其加速度越小2结束语本节课充分体现了物理学科作为一门实验科学的特点，学生在实验中手脑并用，真正感觉到自己是知识的探究者和发现者。同时注意到了学生的学习主体地位和老师的情景创造角色，在师生的思维互动中，调动学生的思维状态并把它推向高潮。课堂气氛活跃，师生双边活动积极，最大限度地调动了学生学习物理的热情，也锻炼了学生的思维品质。但鉴于时间和条件的限制，没能让学生亲自体验精密仪器的使用和计算机处理数据的方法。9