《探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系》設(shè)計(jì)方案

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1、附件2 《探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系》教學(xué)設(shè)計(jì)方案 教學(xué)目標(biāo)分析（結(jié)合課程標(biāo)準(zhǔn)說(shuō)明本節(jié)課學(xué)習(xí)完成后所要達(dá)到的具體目標(biāo)）： 牛頓第二定律是動(dòng)力學(xué)的核心規(guī)律，是本章重點(diǎn)和中心內(nèi)容，而探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系是學(xué)習(xí)下一節(jié)的重要鋪墊.本節(jié)是探索規(guī)律的實(shí)驗(yàn)，重點(diǎn)就是讓學(xué)生親身體驗(yàn)探究過(guò)程.在教師的引導(dǎo)下學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)腦進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，體會(huì)通過(guò)控制變量來(lái)研究物理規(guī)律的重要方法，在研究電阻、電容等實(shí)驗(yàn)中都會(huì)用到此法.只有讓學(xué)生在實(shí)際的設(shè)計(jì)和操作中才能使學(xué)生體會(huì)到物理學(xué)研究的方法，達(dá)到掌握方法、提高能力的目的. 為實(shí)現(xiàn)這一目的，要求學(xué)生進(jìn)行課前預(yù)習(xí)： （1）查閱有關(guān)對(duì)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的資料；

2、 （2）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究加速度與力的關(guān)系的方法； （3）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系的方法。 在課上學(xué)生要將自己小組所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)展示給全班同學(xué)，最后教師總結(jié)并提出更高的要求和探究課題。這樣讓學(xué)生的內(nèi)在能量釋放出來(lái)，讓他們?cè)谡n堂上‘活’起來(lái)，從原有的靜聽模式中走出來(lái)。使課堂教學(xué)充滿活力，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，發(fā)展學(xué)生的個(gè)性，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，使他們學(xué)得主動(dòng)，學(xué)得輕松，使其個(gè)性、特長(zhǎng)自由發(fā)展，素質(zhì)得到全面提高。 1．知識(shí)與技能： （1）理解物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化快慢，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)量的定量關(guān)系. （3）培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作能力

3、2．過(guò)程與方法： （1）使學(xué)生掌握在研究三個(gè)物理量之間關(guān)系時(shí)，用控制變量法實(shí)現(xiàn). （2）指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)原理去設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出結(jié)論. （3）幫助學(xué)生會(huì)分析數(shù)據(jù)表格，利用圖象尋求物理規(guī)律. 3．情感、態(tài)度與價(jià)值觀： （1）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. （2）使學(xué)生養(yǎng)成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，樂(lè)于探究自然界的奧秘，能體驗(yàn)探索自然規(guī)律的艱辛與喜悅. （3）培養(yǎng)學(xué)生的合作意識(shí)，相互學(xué)習(xí)、交流、共同提高的學(xué)習(xí)態(tài)度. 學(xué)習(xí)者特征分析（結(jié)合實(shí)際情況，從學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣、心理特征、知識(shí)結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行描述）： 通過(guò)對(duì)高中物理前三章——《運(yùn)動(dòng)的描述》、《勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究》和《相

4、互作用》的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)高中物理雖然有了一定的認(rèn)識(shí)，但畢竟由初中升入高一年級(jí)，是高中物理學(xué)習(xí)的過(guò)渡期，在高中階段對(duì)學(xué)生有更新更高的要求，在各方面對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)均是一個(gè)飛躍。其中相當(dāng)一部分的飛躍進(jìn)需在高一階段特別是期末完成的。如從定性到定量的飛躍，從形象思維到抽象思維的飛躍，從單因素的簡(jiǎn)單邏輯思維到多因素的復(fù)雜邏輯思維的飛躍。因此高一階段是學(xué)生學(xué)習(xí)道路上的一個(gè)重要時(shí)期，同時(shí)高一階段也是學(xué)生心理發(fā)展上的一個(gè)關(guān)鍵時(shí)刻，所以在高一物理教學(xué)中乃至整個(gè)教學(xué)中保護(hù)培養(yǎng)與發(fā)展學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣是至關(guān)重要的。所以本節(jié)課通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究的方法進(jìn)行深化，最后得出物體的加速度與力和質(zhì)量的定量關(guān)系。 　　從物理學(xué)科本身知識(shí)結(jié)構(gòu)

5、特點(diǎn)來(lái)看，高一上期基本上將高中物理中各種研究問(wèn)題的方法都已提出：比值定義法、忽略次要因素的理想化模型、多因素問(wèn)題的研究方法。因而本節(jié)課中通過(guò)學(xué)生分組討論學(xué)會(huì)忽略次要因素的理想化模型的方法。 另外教師要教會(huì)學(xué)生能正確地評(píng)價(jià)自已，正確對(duì)待高中物理的成績(jī)。幫助學(xué)生改進(jìn)學(xué)習(xí)方法，盡快建立一套適合高中物理學(xué)習(xí)的方法。 教學(xué)重點(diǎn)：1.怎樣測(cè)量物體的加速度. 2.怎樣提供和測(cè)量物體所受的力. 教學(xué)難點(diǎn)：指導(dǎo)學(xué)生選器材，設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，作出圖象，得出結(jié)論 教學(xué)過(guò)程（按照教學(xué)步驟和相應(yīng)的活動(dòng)序列進(jìn)行描述，要注意說(shuō)明各教學(xué)活動(dòng)中所需的具體資源及環(huán)境）： 課前準(zhǔn)備

6、 帶有滑輪的長(zhǎng)木板2個(gè)、小車2個(gè)、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、秒表、鉤碼、夾子、刻度尺、細(xì)線、氣墊導(dǎo)軌、數(shù)字計(jì)時(shí)器、光電門兩個(gè). 教學(xué)過(guò)程 導(dǎo)入新課 復(fù)習(xí)導(dǎo)入 復(fù)習(xí)提問(wèn)：物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變是指哪個(gè)物理量的改變？標(biāo)志物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化快慢的物理量是什么？ 回答：物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變是指速度的改變，加速度是反映物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化快慢的物理量. 通過(guò)上一節(jié)學(xué)習(xí)，我們知道：物體的質(zhì)量越大，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越難改變；物體的質(zhì)量越小，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)較易改變.請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)上節(jié)所學(xué)知識(shí)及日常見聞實(shí)例猜測(cè)一下：加速度的大小與哪些物理量有關(guān)？ 學(xué)生猜想：加速度的大小與物體的受力、質(zhì)量

7、有關(guān). 推進(jìn)新課 既然物體的加速度與物體的質(zhì)量和它受到的力有關(guān)，到底存在怎樣的關(guān)系，請(qǐng)同學(xué)們討論一下，通過(guò)什么實(shí)例可定性地說(shuō)明它們之間的關(guān)系. 學(xué)生討論后回答： 1.質(zhì)量大的物體加速度小.如：并駕齊驅(qū)的大貨車與小汽車在相同的制動(dòng)力下，小汽車停下來(lái)用的時(shí)間少. 2.受力大的物體加速度大.如：賽車和普通小汽車質(zhì)量相近，但賽車安裝了強(qiáng)大的發(fā)動(dòng)機(jī)，牽引力大，提速很快. 點(diǎn)評(píng)：通過(guò)類似的實(shí)例使學(xué)生獲得感性認(rèn)識(shí)，為下一步定量研究作好鋪墊.下面我們來(lái)定量探究一下這三個(gè)量之間的關(guān)系. 加速度的大小與物體的受力和物體的質(zhì)量有關(guān)，那么我們應(yīng)用什么方法來(lái)

8、研究加速度的大小與物體的受力和物體的質(zhì)量之間的定量關(guān)系呢？ 學(xué)生思考后回答：可以先研究加速度與物體受力的關(guān)系，再研究加速度與物體的質(zhì)量的關(guān)系. 教師總結(jié)：當(dāng)研究三個(gè)物理量之間的關(guān)系時(shí)，先要保持某個(gè)量不變，研究另外兩個(gè)量之間的關(guān)系，再保持另一個(gè)量不變時(shí)，研究其余兩個(gè)量之間的關(guān)系，然后綜合起來(lái)得出結(jié)論.這種研究問(wèn)題的方法叫控制變量法，是物理學(xué)中研究和處理問(wèn)題時(shí)經(jīng)常用到的方法. 下面通過(guò)控制變量法研究一下加速度與物體受力和質(zhì)量的關(guān)系. 一、加速度與力的關(guān)系 讓學(xué)生閱讀課本，明確以下兩個(gè)方面內(nèi)容： 1.實(shí)驗(yàn)的基本思路：保持物體的質(zhì)量不變，測(cè)量

9、不同力下的加速度，分析加速度與力的關(guān)系. 2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析：根據(jù)定性分析判斷結(jié)果：力越大，加速度越大，猜測(cè)a∝F,Fn. （1）設(shè)計(jì)表格，如： 次數(shù) 項(xiàng)目 1 2 3 4 5 6 F/N a/（m·s-2） (2)建立坐標(biāo)系如圖 （3）描點(diǎn) （4）連線 通過(guò)得到的圖線，分析a與F的關(guān)系.實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)a-F圖象是一條過(guò)原點(diǎn)的直線.改變小車的質(zhì)量重復(fù)上面步驟，看得出的圖象有什么不同. 二、加速度與質(zhì)量的關(guān)系 讓學(xué)生閱讀課本，明確以下兩個(gè)方面的

10、內(nèi)容： 1.實(shí)驗(yàn)的基本思路：保持物體受力不變，測(cè)量不同質(zhì)量下的加速度，分析加速度與質(zhì)量的關(guān)系. 2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析：根據(jù)定性分析判斷結(jié)果：質(zhì)量越大，加速度越小，猜測(cè)a∝, （1）設(shè)計(jì)表格，如： 次數(shù) 項(xiàng)目 1 2 3 4 5 6 a/m·s-2 m/kg /kg-1 /kg-n （2）建立坐標(biāo)系如圖：a-或a- （3）描點(diǎn) （4）連線 得到圖線分析，分析a與m的關(guān)系. 為了增強(qiáng)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的目的

11、性，引導(dǎo)學(xué)生分析以下內(nèi)容： 這個(gè)實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量的物理量有三個(gè)：物體的速度、物體所受的力、物體的質(zhì)量.質(zhì)量可用天平測(cè)量，本實(shí)驗(yàn)要解決的主要問(wèn)題是怎樣測(cè)量加速度和怎樣提供與測(cè)量物體受到的力. 三、制定實(shí)驗(yàn)方案時(shí)的兩個(gè)問(wèn)題 1.怎樣測(cè)量（或比較）物體的加速度，你能想到哪些方法？讓學(xué)生思考后回答：用如圖所示的裝置：在一端有滑輪的長(zhǎng)木板上，放一小車，通過(guò)細(xì)繩另一端的鉤碼拉小車. （1）讓物體做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，用刻度尺測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的位移，用秒表測(cè)量出運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，由x=at2公式算出. （2）讓物體做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng).在運(yùn)動(dòng)物體后安裝

12、一條通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，根據(jù)紙帶上打出的點(diǎn)來(lái)測(cè)量加速度. （3）直接用加速度計(jì)測(cè)量. 總結(jié)：這些方法的共同特點(diǎn)是直接測(cè)出了加速度的大小，我們要探究的是加速度與其他量之間的比例關(guān)系，如果不直接測(cè)出加速度，我們能否找出加速度和質(zhì)量之間的定量關(guān)系呢？ 學(xué)生思考后回答： ①如果測(cè)出兩個(gè)初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)在相同時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移x1、x2,位移之比就是加速度之比. ②如果測(cè)出兩個(gè)初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)物體在相同位移內(nèi)所用時(shí)間t1、t2，時(shí)間比的平方就是加速度之比的倒數(shù). 2.怎樣提供和測(cè)量物體所受的恒力.

13、 現(xiàn)實(shí)中，除了真空中拋出或落下的物體（僅受重力）外，僅受一個(gè)力的物體幾乎是不存在的.然而，一個(gè)單獨(dú)的力的作用效果與跟它大小、方向都相同的合力的作用效果是相同的，因此，實(shí)驗(yàn)中力F的含義可以是物體所受的合力.那么，如何為一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體提供一個(gè)恒定的合力？如何測(cè)出這個(gè)合力呢？ 交流討論：用前邊測(cè)加速度的器材，使物體做勻加速運(yùn)動(dòng)的力就是物體的合力，這個(gè)合力就等于鉤碼的重力.通過(guò)改變鉤碼的個(gè)數(shù)就可以改變物體所受的合力，通過(guò)測(cè)量鉤碼的重力就可測(cè)得物體所受的合力. 注意事項(xiàng)： （1）在鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的條件下，鉤碼的重力大小才近似等于小車所受合力.（至于為什么，以后

14、再討論） （2）小車在運(yùn)動(dòng)時(shí)還受到木板對(duì)它的滑動(dòng)摩擦力，那么我們?nèi)绾螠p小滑動(dòng)摩擦力，使物體所受的合力盡可能接近鉤碼的重力？ 學(xué)生交流討論，大膽設(shè)想，并小組總結(jié). 結(jié)論：（1）換用接觸面光滑的木板. （2）平衡滑動(dòng)摩擦力.方法：將木板一端墊高，讓小車從木板上能勻速滑動(dòng). 根據(jù)上面討論的內(nèi)容選定自己的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù). 學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，教師巡回指導(dǎo). 四、怎樣由實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出結(jié)論 學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，利用前面的方法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，讓小組代表發(fā)言. 教師對(duì)各小組學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案、數(shù)據(jù)處理方法

15、、實(shí)驗(yàn)結(jié)論等情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，讓學(xué)生明確，只要設(shè)計(jì)方案合理，親身體驗(yàn)探究過(guò)程，至于能否得出正確結(jié)果并不多么重要. 課堂小結(jié) 本節(jié)課以實(shí)驗(yàn)為依據(jù)，采用控制變量法進(jìn)行研究.根據(jù)已掌握的物理知識(shí)自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、探索物理規(guī)律是物理學(xué)研究的重要方法.其基本思路是： 提出問(wèn)題→猜想（作出假設(shè)）→進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（收集數(shù)據(jù)）→數(shù)據(jù)分析→得出結(jié)論→反復(fù)驗(yàn)證→得出定律. 教學(xué)資源（說(shuō)明在教學(xué)中資源應(yīng)用的思路、制作或搜集方法）： 生活中的實(shí)例、多媒體課件和視頻、教材中的圖片情景 評(píng)價(jià)方法或工具（說(shuō)明在教學(xué)過(guò)程中將用到哪些評(píng)價(jià)工具，如何評(píng)價(jià)以及目的是什么）： 1、組員自評(píng) 2、小組互評(píng) 3、教師評(píng)價(jià)：本節(jié)課先通過(guò)復(fù)習(xí)前面的舊知識(shí)提出問(wèn)題，然后通過(guò)實(shí)例大膽猜測(cè)（或作出假設(shè)），再通過(guò)實(shí)驗(yàn)搜集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用圖象通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)分析，得出結(jié)論來(lái)驗(yàn)證假設(shè)，最后反復(fù)驗(yàn)證得出定律.讓學(xué)生深刻體會(huì)了探究實(shí)驗(yàn)的模式，培養(yǎng)了學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，樂(lè)于探究自然界的奧秘，深刻體驗(yàn)科學(xué)家探索自然規(guī)律的艱辛與喜悅.同時(shí)本節(jié)實(shí)驗(yàn)中的控制變量法是物理學(xué)研究問(wèn)題的重要方法，本節(jié)課也讓學(xué)生親自設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、親自動(dòng)手操作，培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、?dòng)手能力.