《牛顿第二定律》的教学设计.pdf

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1、 Vo 1 2 7 No 3 6 1 ( S ) 1 1 2 0 0 9 2 8 物 理 教 学 J o u r n a l o f P h y s i c s 第 2 7卷总第 3 6 1期 2 0 0 9年第 1 1期 ( 上半月) 牛顿第二定律 的教学设计 韩叙虹 浙江省温州 中学 ， 浙江省 温州市 3 2 5 0 1 4 一 说课设 计 1 教 学 目标 ( 1 ) 知 识 与技能 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。 通过 实验探 究加 速度 与力 的定 量关 系 。 培养 学生动 手操作 能力 。 ( 2 ) 过程 与方法

2、指导学 生定 量地 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 。 学生 自己设计实验， 以及根据 自己的实验 设计 进行 实验 。 对 实验数 据进行 处理 。 ( 3 )情感 、 态度与 价值 观 通过实验探究 ， 培养学生实事求是 、 尊重 客观规律的科学态度 。 通过实验探究激发 学生的求知欲和创新 精神。 培养学生的团队合作精神。 2 设计思 想 牛 顿第二定 律是 动力学 的核 心规律 ， 是学 习 夺 寺 夺 争 争 牵 争 牵 争 孛 寺 争 夺 - 4 * 夺 正电荷 只在 B C和 DA 化 学反 应层 中被 “ 非静 电 力 ”

3、从 “ 负极 ” 搬 到“ 正极 ” ； C到 D( 内 电路 ) 正 电 荷仍然 是在 “ 静 电力”作用下 移动 。 厂 匿卜 一 1 一 化学反应层 在闭合电路中 ，非静 电 力使正 电荷在 电源 内部 的反 应层 由 “ 负 极 ” 到 “ 正 极 ” 。 图 4 或者也可根据能量转化角度 ， 把闭合 电路分 成外电路 、 内电路 、 反应层( 如图 4所示) ： 把 内阻 与反应层等效分离 。 反应层 中“ 非静 电力” 做功 其他动力学规律的基础， 是本章的重点 内容 ， 它 揭示了物体的加速度跟力和质量间的定量关系 ， 是在实验基础上建立起来的重要规律 ， 在理论研 究与实际问题

4、中都有广泛的运用。 笔者在设计 中 注重物理思想和物理方法的渗透 ， 如 ： 控制变量 法、 研究物理 问题的一般方法等 ； 注重培养学生 良好的科学品质和科学素养。 课一开始， 教师就创设 了生动 的情境， 通过 一 段生活视频 ( 关于汽 车起 步 的现场采访 )导 入 ， 引发关于加速度与什么因素有关 的思考， 结 合生活实际， 做定性研究 ； 再继 而猜想三者的定 量关系， 由学生 自行设计测量加速度 a的实验方 案 并进行 探究 ， 选 取 多种方 案进 行实 验 、 分析 ， 直 至通过对结论 的归纳得出定律 ； 课末 以诗 歌作 结 ， 融入 了浓浓 的人文 气息 。 整个过程重

5、视规律的形成过程， 体现了物理 探究 学 习的一 般规 律 ： 提 出 问题 猜 想 设计实验方案 实验探究 结论 推 广、 应用， 让学生经历并感受发现规律的过程 ， 体 验科学 探究 的艰辛 和乐趣 ， 从 中体会 科学 的来 之 不易 。 在具体课堂教学实施操作中 ， 主要体现以 争 夺 夺 夺 争 夺 夺 牵 争 z ,b 夺 争 牛 夺 - 争 夺 夺 争 夺 争 夺 电势 能增加 ， 电流 流过外 阻和 内阻 ， 电势 能减少 。 电源 的主要功 能部件 是“ 反 应层 ” ， “ 反 应层 ” 的“ 能力 ”即反 映 电动 势 的 大 小 。 教 材 电动 势 这 一 节 向 学

6、 生 阐 述 的 是 “ 反 应 层 ”就 象 “ 抽 水 机 ” ， 学 生容 易 理解 。 但笔 者 认 为 教材 混淆 了“ 反 应层”与“ 内电路” ， 即把“ 反应层”等同于了“ 内 电路” 。 插图 2 2 1 和插图 2 7 2 都是人教版新教 材 增加 的 。 笔者认 为 ， 之所 以两插 图前后有 矛盾 ， 有值 得 商 榷 的地 方 ， 关 键 在 于 教材 对 “ 内 电路 ” 这个概念的界定不一致。 与其说插图 2 2 1 和插 图 2 7 2 前后有值得商榷的地方 ， 还不如说是第 二节 电动势 和第七节 闭合 电路的欧姆定律 在教材内容上有值得商榷的地方 。 ( 栏

7、 目编辑 邓 磊) 第 2 7卷 总第 3 6 1期 2 0 0 9年 第 1 1期( 上半 月) 物理教学探讨 J o u r n a l of Ph y s i c s Te a c h i n g V0 1 2 7 No 3 6 1 ( S) 1 1 2 0 0 9 2 9 下特 色 ： ( 1 )考虑到教学进度 和落实知识 点的要 求， 在设计和编排上更注重对重 、 难点的突 出。 经过 多方权衡 ， 最后把实验方案的探究点落在设计测 量加速度这 一环节上 ， 使 问题指 向更明确 ， 又有 一 定 的难 度 ， 很好地提 升了学生 的实 验设计 能 力 ； 拍摄 的实验录像 ， 节约

8、了探究时间； 探究过程 没有在次要问题上纠缠太多 ， 如 ： 拉力 与小桶和 砝码总重力相等； 桶的总质量要远小于小车的质 量 ； 是否要平衡摩擦力等 。 通过小组合作 学习的 方式 ， 对设计 的实验方案进行探讨， 再 由小 组代 表上 台发言 ， 学生间分享 、 交流成果 ， 很好地培养 了学生交流合作的能力和 口头表达能力 。 ( 2 )在选取合适的实验方 案进行演 示 的教 学上 ， 由于教师课前做 了大量的实验准备 ， 事先 对各种可能的方案及结果在实验室都 曾一一 演 示、 检验过 ， 做了大量的对 比研究 和实验误 差分 析及积极 的对策改 良等 ， 减少了盲 目性 ， 取得 了

9、 令人满意的结果 。 在教学 中， 采取 多种实验方案 进行探究 ， 现场的演示 实验 ( 光 电 门实验 )与拍 摄的录像实验( i t移传感器 实验)相结 合 ， 现代 的传感器技术 和传统的实验相结合 ， 让学生意识 到实验是解决 问题的重要手段或途径 ， 同时也认 识到实验方法是多种多样的， 关键是如何根据实 际情况 ， 选 择误差尽可能小 的方 法或途 径来分 析、 解决问题 。 ( 3 ) 运用现代技术辅助教 学也是本 教学设 计的一大特色 。 运用传感器技术 当场演示光 电门 实验 ， 大大地节省了时间 ， 提高 了实验 的精度 和 准确性。 在数 据 的输入 和处 理 方面 ，

10、 课 前 运用 E x c e l 软件 ， 自行 编制程序。 课堂上 ， 现场实 地采 集 的实验数据 ， 当场录入到计算机 里， 用编 制的 “ 宏” 解决 了加速度 a的计算 ， 得到了比较精确的 定量关 系。 这样处理， 既保留了实验 的原汁原 味， 突出了实验在 分析、 解决 问题 等方面 的重要 功 能， 还大大提高了课堂效率， 同时在课堂上， 还让 学生领略了先进技术对科学实验的推动作用 。 二 教学 设计 l 教学过程简介 1 1 引 入 视频 ： 关于汽车起步 的路边采访 ( 围绕启 动 快慢跟什么因素有关的一段对话) 。 师 ： 这 是 我在课 前 录 制 的一 段 现 场

11、 采 访 ， 通 过我与货车司机的对话 ， 你能够从 中悟 出什么样 的 物理 道理 ? 生小结 ： 汽车 的起 步过程是从静 止开始加 速， 物体的运动状态发生了变化 ， 产生了加速度。 起步的快慢反映了加速度的大小， 加速度的大小 跟什么因素有关呢? 跟作用力有关 ， 对于相同质 量的物体来说 ， 作用力越大， 加速度越大 ； 而且还 跟质量有关 ， 在相 同的作用力下， 物体的质量越 大， 加速度反而越小。 1 2 定 量探 究加速 度 与 作 用 力 、 质 量之 间 的 关 系实验 问： 加速度 、 作用力 和质量之间有怎样 的定 性关系? 这就是今天要研究 的课题 ， 让我们循着

12、前人牛顿的足迹 ， 继 续探索三者之 间的定量关 系， 来体会科学发现带给我们 的喜悦 。 ( 1 )猜想 问： 根据刚才这段对话 ， 也可以是你 的生活 经验 ， 大胆地猜想一下它们之间的定量关系? 答 ： 加速度 的大小 与所受的外 力成正 比， 与 物体的质量成反比? 问： 果真如此吗? 事实胜于雄辩 ， 接下来通过 实验来进行探究。 ( 2 )研究 方 法 问 ： 要研 究 三个 量 之 间 的 定 量关 系 ， 要 采 用 什么方法? 答 ： 控制变量法 。 在研究 加速度与作用力 的 关系时候 ， 就控制质量不变 ， 改变作用力的大小 ， 看加速度如何变化 ； 研究加速度与质量的关

13、系的 时候 ， 就控制作用力不变 ， 通过改变质量来看加 速 度 如何 变化 ， 从 中去 寻找 规律 。 ( 3 )设计实验方案、 步骤等 为了使研究的问题更明确些， 选取在水平轨 道上的小车作为研究对象 ， 在小车的前端拴一根 细绳 ， 绕过滑轮， 在下面系一个小桶 ， 小桶里放人 适 当的砝码， 释放小桶 ， 小车就受到一个水平方 向的恒定的拉力 ， 拉力的大小就等于带砝码 的小 桶 的总 的重力 。 问 ： 那么 ， 这三个物理量 ， 我们应该用什 么样 的仪 器来 测定 呢? 答 ： 小车的质量可 以用 天平， 改变小车 的质 量， 可以通过加固不同的定 片； 测量桶的重力就 知道

14、了作 用 力 的 大 小 ， 改变 桶 里 砝 码 的 质 量 ， 就 可以改变作用力 。 问 ： 可 见 ， 三 个 量 中 ， 能 否 准确 、 有 效地 测 定 物体的加速度是实验 的关键 ， 也是实验的难点 ! 下面采用合作学习的方式 ， 请 同学 四人成立一个 学习小组 ， 来共 同设 计测定 加速度 a的实验方 Vo 1 27 No 3 6 l ( S ) 1 1 2 0 09 3 O 物理教学探讨 J o u r n a l o f Ph y s i c s Te a c h i n g 第 2 7卷总第 3 6 1期 2 0 0 9年第 l l期( 上半月) 案， 设计内容包括

15、 ： 需要提供哪些必要的仪器? 如 何测量? 运用什么样的数学公式来计算? 小组成 员 间可 以互相 讨论 ， 交流 ， 也 可 以拿 出纸 笔 画图 ， 作些记录， 最后推选一位代表上台发言 ， 介绍你 们小组的讨论成果， 展示你们设计的实验方案或 想法 ， 其他成员可 以补充说明 ， 各小组间也可以 相互提 问让对 方 回答 。 注 意 ， 讨 论 时要 尽 可 能地 把思维 发散开 来 。 图 1 学 生提 出的方 案 ： 方案 1 ： 秒 表测 时间 ， 刻 度 尺 测 出静 止 的小 车释放一段时间后的位移 z， 根据位移公式 z一 1 i ，求 出加速度 。 厶 方案 2 ： 利 用 打点 计 时 器 或 频 闪照 片 ， 借 助 刻度尺量取长度 ， 根据匀 变速直线运动的特点 z a T ， i 见 I 加速 度 。 方案 3 ： 用位移传感器测定每时每N4 , 车的 位置， 绘制位移 一 时间图象 ， 其图像是一条抛物 线 ， 代人二次函数或通过曲线拟合等等方法 ， 求 出加 速度 。 方 案 4 ：用 光 电 门 传 感 器，根 据 a 一 ( ( ) 2 s ( 4 ) 进行 实验 、 搜集 数据 针对学生提出的多种方案， 选做光电门 实验 仪器 简介 ： 这