实验：探究加速度与力和质量的关系》教学设计.

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1、北京四中北京四中 魏华魏华 a a到底与什么因素有关？到底与什么因素有关？ 承上启下：承上启下：是第是第1 1节理解节理解“牛顿第一牛顿第一 定律定律”后自然生成的问题，是第后自然生成的问题，是第3 3节节“ 牛顿第二定律牛顿第二定律”得出的重要实验依据；得出的重要实验依据； 1 1 学生有了一定的科学探究经验学生有了一定的科学探究经验 ，但还未形成能力；，但还未形成能力； 2 2 学生思维活跃、想像力非常丰学生思维活跃、想像力非常丰 富，思考问题往往不够深入、思维有跳富，思考问题往往不够深入、思维有跳 跃性；跃性； 1 1力求给学生提供一次经历真实力求给学生提供一次经历真实 科学探究的过程，

2、整个过程中体现了三科学探究的过程，整个过程中体现了三 维目标的和谐统一。维目标的和谐统一。 让学生去体验探究过程和方法的同时让学生去体验探究过程和方法的同时 ，感受，感受“重理性、重实证重理性、重实证”的科学素养，体的科学素养，体 会与人交流合作的乐趣，自然而然地达到理会与人交流合作的乐趣，自然而然地达到理 解解“加速度与力、质量的关系加速度与力、质量的关系”的基本目标的基本目标 2 2特别注重教师在探究过程中的特别注重教师在探究过程中的 点拔和指导作用点拔和指导作用提高科学探究质量提高科学探究质量 的重要保障的重要保障 第一、如何创造条件，使一个物体做匀第一、如何创造条件，使一个物体做匀 加

3、速直线运动？加速直线运动？ 第二、如何测这个物体的质量、所受的第二、如何测这个物体的质量、所受的 力和产生的加速度？力和产生的加速度？ 第三、如何根据这些数据得出第三、如何根据这些数据得出a a与与F F、mm的的 关系关系 3 3最终实验方案确定：气垫导轨最终实验方案确定：气垫导轨 +DIS+DIS采集数据采集数据+Excel+Excel处理数据处理数据 使大部分学生能获得实验成使大部分学生能获得实验成 功的成就感。功的成就感。 ExcelExcel数据模板的设计，使整个数据模板的设计，使整个 实验过程非常流畅，既避免了繁琐实实验过程非常流畅，既避免了繁琐实 验数据计算，又很好地突出了探究的

4、验数据计算，又很好地突出了探究的 最重要环节：即根据数据点的分布，最重要环节：即根据数据点的分布， 发挥想象力，拟合图象，找到定量关发挥想象力，拟合图象，找到定量关 系的过程系的过程 （模板）（模板） 4. 4. 鼓励学生在课下就整个探究过鼓励学生在课下就整个探究过 程，提出问题程，提出问题在有了成功的成就感在有了成功的成就感 之后，之后， “提问题提问题”、“提出好问题提出好问题” 成为可能！成为可能！ 5. 5. 打造协作的团队，培养团队精神打造协作的团队，培养团队精神 培训组长：调平气垫导轨；培训组长：调平气垫导轨； 培训数据分析员：培训数据分析员：Excel Excel 处理数据处理数

5、据 1. 1. 物理课程标准物理课程标准中关于科学探中关于科学探 究总结归纳了七个要素，并对探究能力究总结归纳了七个要素，并对探究能力 、物理实验能力提出了基本的要求；、物理实验能力提出了基本的要求； 2. 2. 结合结合“物理教学的基本特征物理教学的基本特征”, , 设计各个教学环节。设计各个教学环节。 3. 3. 心理学中关于成就感动机在学习心理学中关于成就感动机在学习 过程中的积极作用。过程中的积极作用。 课标课标中也提到，教师要帮助学中也提到，教师要帮助学 生得到成功的体验，享受成功的愉悦，生得到成功的体验，享受成功的愉悦， 激发学习的热情和责任感。激发学习的热情和责任感。 知识与技能

6、知识与技能 1. 1. 会通过实验探究加速度与力、质会通过实验探究加速度与力、质 量的关系；量的关系； 2. 2. 能理解加速度与力、质量的关系能理解加速度与力、质量的关系 ； 3. 3. 会使用会使用ExcelExcel处理数据；处理数据； 过程与方法过程与方法 1. 1. 完整体验了科学探究过程，再次完整体验了科学探究过程，再次 了解了科学探究的方法；了解了科学探究的方法； 2. 2. 亲身体验团队的分工协作和与亲身体验团队的分工协作和与 队友互队友互“教教”互互“学学”的过程；的过程； 情感态度价值观情感态度价值观 1. 1. 通过交流合作感受了合作的乐通过交流合作感受了合作的乐 趣，培

7、养了团队精神；趣，培养了团队精神； 2 . 2 . 通过成功的探究过程，体会到通过成功的探究过程，体会到 物理实验和学习的乐趣，提高参与科学物理实验和学习的乐趣，提高参与科学 探究的热情；探究的热情； 视频视频：战斗机、赛车、摩托车赛跑战斗机、赛车、摩托车赛跑 起动阶段起动阶段: :摩托车摩托车“ “一马当先一马当先”与学生认知冲突与学生认知冲突 返航阶段：战斗机后面出现减速伞返航阶段：战斗机后面出现减速伞少见少见 兴趣 深 化 运动状态改变快慢：运动状态改变快慢：a a m F mm一定时，一定时，F F越大，越大，a a越大越大; ; F F一定时，一定时，mm越大，越大，a a越小越小;

8、 ; 定性讨论：定性讨论：a a与与F F、mm的关系的关系 a a与与F F、mm的定量关系是什么？的定量关系是什么？ 评价：整个引入过程，通过创设情景，评价：整个引入过程，通过创设情景， 让学生在观察和体验后有所发现、有所联想、让学生在观察和体验后有所发现、有所联想、 萌发出科学问题。萌发出科学问题。 丁肇中丁肇中 今天应该重新重新体会几千年前经书里说今天应该重新重新体会几千年前经书里说 的的“格物致知格物致知”的真正意义。的真正意义。 这意义有两个方面：这意义有两个方面： 一是一是寻求真理寻求真理的唯一途径的唯一途径是对事是对事 物的客观探究物的客观探究； 二是二是探究的过程探究的过程不

9、是消极的袖手旁不是消极的袖手旁 观，观，而而是有想象力、有计划的探索是有想象力、有计划的探索。 自然科学理论不能离开实验的基础，自然科学理论不能离开实验的基础， 特别是特别是物理学是从实验产生的物理学是从实验产生的。 第一、如何创造条件，使一个物体做匀第一、如何创造条件，使一个物体做匀 加速直线运动？加速直线运动？ 第二、如何测这个物体的质量、所受的第二、如何测这个物体的质量、所受的 合力和产生的加速度？合力和产生的加速度？ 第三、如何根据这些数据得出第三、如何根据这些数据得出a a与与F F、mm的的 关系关系 可能出现的方案可能出现的方案教师引导教师引导 自由下落自由下落1. 1.当当mm

10、改变时，改变时，F F也在改也在改 变变； 2. 2.由由g g=G/m=G/m猜想猜想a a= =F/mF/m 物体从斜面上物体从斜面上下滑下滑；1. 1.要要测摩擦力；测摩擦力； 2. 2.当当mm改变时，改变时，F F也在改也在改 变变 手拉着动物体匀加速运动手拉着动物体匀加速运动 力无法保持力无法保持恒定恒定 用重物牵引着物体加速运用重物牵引着物体加速运 动动 摩擦力怎么处理？摩擦力怎么处理？ 比较法比较法（书上的方法）（书上的方法） 水平水平 x x=5mm=5mm t t 1 1 气垫导轨气垫导轨 光光 电电 门门 t t 2 2 0.050N 0.020N 薄：50.0g 厚：1

11、00.0g 气垫导轨气垫导轨 光光 电电 门门 评价：提高学生制定探究计划的能力：评价：提高学生制定探究计划的能力： （1 1）能把探究问题分解；）能把探究问题分解； （ （2 2）会从原理、器材、信息收集技术）会从原理、器材、信息收集技术 、信息处理方法、操作程序不同方面来、信息处理方法、操作程序不同方面来 构思探究计划；构思探究计划； （3 3）会在相互交流中完善探究计划。）会在相互交流中完善探究计划。 注意事项：注意事项： 1 1、轻拿轻放；、轻拿轻放； 2 2、不要移动气垫导轨、不要移动气垫导轨、 和铁架台；和铁架台； 3 3、绳子不要脱离定滑、绳子不要脱离定滑 轮，等小桶稳定不晃动轮

12、，等小桶稳定不晃动 时，释放滑块；时，释放滑块； 0.020N 0.050N 薄：50.0g 厚：100.0g 怎么调平气垫导轨？怎么调平气垫导轨？ 怎么利用怎么利用ExcelExcel处理数据？处理数据？ 如何将非线性关系转化为线性关系分析如何将非线性关系转化为线性关系分析 ？ 队友互相队友互相“教教”“”“学学” 评价：评价： 什么是团队协作？什么是团队协作？ 在这个实验中，我促使他们亲身感受到在这个实验中，我促使他们亲身感受到 了这一点！了这一点！ 1 1说明是如何得出说明是如何得出 a-Fa-F图线，并得出什么样的图线，并得出什么样的 结论？结论？ 2 2说明是如何得出说明是如何得出a

13、-a-1 1/m/m的图线，并得出什么的图线，并得出什么 样的结论？样的结论？即如何从非线性关系得到线性即如何从非线性关系得到线性 关系的关系的！ （1 1）肯定学生，指出不足；）肯定学生，指出不足； （2 2）强调想象的作用：）强调想象的作用： 人类自古以来，认识客观规律时，首先都会人类自古以来，认识客观规律时，首先都会 认为规律是满足很简单的关系的，所以当我们认为规律是满足很简单的关系的，所以当我们 看到看到a-Fa-F线性关系如此好，截距又如此接近于坐线性关系如此好，截距又如此接近于坐 标原点时，我们可以大胆想象这些数据反映了标原点时，我们可以大胆想象这些数据反映了 ：质量一定时，：质量

14、一定时，a a是正比于是正比于F F的；的； 想象，不仅仅体想象，不仅仅体 现在现在“ “猜想猜想” ”、“ “设设 计计” ”环节环节 1 1、以组为单位，完成实验报告；、以组为单位，完成实验报告； 2 2、请大家审视整个实验，从设计、到实施、到、请大家审视整个实验，从设计、到实施、到 得出结论，你能否提出一些问题？得出结论，你能否提出一些问题？ 3 3、请大家预习下一节内容，通过本节课的实验、请大家预习下一节内容，通过本节课的实验 如何得出牛顿第二定律？如何得出牛顿第二定律？ 2 探究加速度与力、质量的关系 一、提出问题 二、实验设计 三、实验探究 四、数据分析 m一定，aF F一定，a1/m 1教学过程中，有不少环节都是在提前训练的 基础上完成的，虽然少了一些最原始的实验过程 ，但由于是训练不同同学，体现了学生的协作能 力； 2删除了“半定量实验引发猜想”的过程： 当然这种比较法，其实是更科学的探究牛 顿第二定律的方法避免了如惯性质量与 引力质量的混淆。 3总体来说，本节课还是很好的落实了三维目 标，达到了进行“真实实验探究物理”的目的。 4若无连堂课，我打算舍弃某些环节：调平过程 ；定性演示三者关系；数据模板说明过程，让学 生在一节课也能得到必要数据。