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1、2022年高中物理 4.2实验：探究加速度与力、质量的关系教案1 新人教版必修1教学设计说明：人教版必修一第四章第二节，实验：探究加速度与力、质量的关系的教学设计思路基于建构主义理论，教学设计始终围绕“情境”、“协作”、“会话”、“意义构建”这四大要素展开。希望通过精心设计，营造出良好的学习环境，以学生为中心，通过创设情境和问题驱动促成师生的有效协作和会话，从而最终实现学生对“实验：探究加速度与力、质量的关系”的意义构建。在整个探究性的教学设计始终强调三个中心：（1）学习者中心：学生在参与实验的过程中就被卷入了“学习场”的中心。学生在协作实验、测量、计算、分析、交流的探究活动中体验科学方法的运
2、用。（2）情境中心：教学是一种“环境的创造”。教师收集、并准备的了大量的教学资源，通过演示实验、学生实验、丰富的图片、有趣的视频，创造出生动的教学情境，有目的、有计划的发动、激化、维持和促进学生的学习。（3）问题中心：学习实验：探究加速度与力、质量的关系的过程，本质上是解决一个个问题的过程，教师利用教学情境设计了多个探究性的问题，引导学生从情境中发现问题，引导学生有针对性地展开讨论，提出解决问题的思路。通过问题的驱动，让学生在问题的解决中实现有效学习。实验：探究加速度与力、质量的关系这节课教学的展开，主要以问题探究的几大要素（提出问题、大胆猜想、实验探究、可靠性评价）为主线，其中实验探究是本节
3、课的主体部分，包含了实验方案的设计、器材选择、实验操作、数据采集与分析、实验结论、评价与分析。最终形成本节课的结论：加速度与力成正比；加速度与质量成反比。学情分析： 学生已经知道了牛顿第一定律，力是改变运动状态的原因，加速度是描述运动状态改变快慢的物理量，可以结合生活经验和相关说明能得出加速度和力、质量有关的结论，在初中也接触过研究三个物理量关系时用的控制变量法，并且具备实验中得到物体加速度的能力，为本节课探究加速度与力、质量的关系打下了知识和能力的基础。教学目标：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
4、学生动手操作能力。过程与方法1、使学生掌握在研究三个物理量之间关系时，用控制变量法实现。2、指导学生根据原理去设计实验，处理实验数据，得出结论。3、帮助学生会分析数据表格，利用图象寻求物理规律。情感、态度与价值观1、培养学生热爱科学的探究心和求知欲。2、注重实验探究，培养学生的实事求是、尊重客观规律的科学态度。3、让学生在实验中体会合作、互助的重要性教学重点：让学生通过实验探究得出数据并对数据进行处理，进而自己归纳出a与F和m的定量关系教学难点：1、 如何提出设计实验方案，并使实验方案具有可行性2、 实验数据的处理实验器材：方案一：小车（每辆车上贴上质量为200g，贴上“参照车”与“实验车”字
5、样），一端带有滑轮的长木板，一次性小塑料口杯及棉线套，50g规格钩码（每盒10个），托盘天平砝码，刻度尺（米尺），线绳若干，铁文件夹方案二：小车、电火花打点计时器、纸带、长木板、细线、小桶、钩码、天平、砝码、刻度尺、垫木等器材小车、电火花打点计时器、纸带、长木板、细线、小桶、钩码、天平、砝码、刻度尺、垫木等器材方案三：气垫导轨、气源、两个光电门、数字计时器、滑块、滑片、刻度尺、细线、小桶、砝码、天平为器材教学设计过程： （一）创设情景、引入新课视频展示：刘翔在雅典奥运会夺金的情景。教师：在决赛时，刘翔将自己身上一切戴的东西像手表、项链等都摘了下来，穿最轻的跑鞋。这样做的科学道理在哪里？预测学生
6、讨论后得出的结论可能是：质量越小，运动状态越容易改变，也就是说在相同的情况下，物体获得的加速度就越大。说明：通过视频展示创设物理情景，激发学生的学习兴趣，同时渗透德育教育。（二）提出猜想教师：那么、物体的加速度与哪些因素有关呢？请同学们从生活经验出发提出自己的看法，并举例说明。（同时教师利用课件提供一些图片，对学生进行启发。）附图片内容如下：为何体操，跳水运动员的身材都比较苗条、瘦小？从防止发生交通事故的角度考虑，说一说反超载的道理？F1方程式赛车的质量只有一般小轿车质量的三分之一，这样做有什么好处？神舟五号飞船返回仓返回时为何要打开降落伞？学生活动：学生有代表性的回答可能有以下几方面：（教师
7、在学生分析的过程中板书归纳。）1、与物体受到的外力的关系：与物体受到的外力有关；例如：用大小不同的力拉动同一物体，拉力越大，加速度越大。与物体受到的外力无关；例如：用大小不一样的力推大石头，推不动，运动状态不变，加速度为零。应该是与物体受到的合外力有关；分析如下：用大小不一样的力推大石头，推不动，是因为大石头同时受到摩擦力的作用，受到合外力为零，因此、加速度也为零。2、与物体质量的关系：例如：人分别用相同的力推自行车和摩托车时，自行车比较容易加速启动，而摩托车则较难。也就是说在相同的情况下，质量较小的自行车获得的加速度就较大。3、与物体运动的速度的关系：与物体的速度有关；例如：速度大的物体较不
8、容易停止运动，而速度小的物体较容易天下来。与物体的速度无关；例如：做匀速直线运动的物体不论速度大小，加速度都为零。与物体的速度无关；分析如下：加速度是描述速度变化快慢的物理量，从公式可知，加速度与速度的大小无关。引导学生总结得出猜想：物体的加速度a只与它所受合外力F和物体本身的质量m有关。说明：1、学生在生活中对“影响物体加速度大小的因素”有所认识，但这些认识往往是片面的、不准确的。因此要让学生充分地表达已有的认识，在这过程中教师利用课件提供一些图片，对学生进行启发，引导他们不断修正自己的观点，从而形成对科学的认识。2、引导学生结合前面学习的知识（牛顿第一定律等），讨论猜想的科学依据所在，从而
9、确定：物体的加速度a只与它所受合外力F和物体本身的质量m有关。（力是改变运动状态的原因，力大运动状态容易改变，而运动状态的改变快慢是用加速度来描述的，因此力大，加速度大；质量是惯性大小的量度，质量大，惯性大，运动状态难改变，即加速度小。）3、让学生从理论的角度加以分析有利于培养学生理论联系实际的能力，有利于培养学生的逻辑思维能力。（三）探究a与F、m的定量关系1确定研究方法教师：我们应该采用什么样的物理方法来研究a与F、m的定量关系呢？学生活动：分两步进行研究保持研究对象的质量m一定时，研究加速度a和合外力F的关系；保持研究对象受到的合外力F一定时，研究加速度a和质量m的关系。然后综合两次的研
10、究结果，进行推理和归纳，便可找出a与m、F三者之间存在的关系。教师在确定研究方法后，简单地介绍“控制变量法”。说明：初中阶段学生曾多次应用过控制变量法，如果学生回答有误，教师启发学生回忆：研究电流与电压和电阻这三者关系所采用的方法。2设计实验方案教师：进一步引导学生设计实验方案。让学生以小组为单位设计探究方案：包括使用哪些实验器材，如何进行操作，如何采集数据等？（要求学生把设计的方案简要地写在纸上）。教师巡视给予必要的指导。选择较有代表性方案的小组派代表上台简要叙述本组设计的方案（用实物投影仪把学生写在纸上的方案投影出来），让全班同学进行交流。大家在互相启发、补充的过程中形成较为完善的方案。预
11、测学生设计的实验方案可能是：方案一：具体实验方案（对比实验）：课本73页参考案例。方案二：用小车、电火花打点计时器、纸带、长木板、细线、小桶、钩码、天平、砝码、刻度尺、垫木等器材，研究小车的运动。用天平分别测出小车的质量M，测出小桶与小桶中砝码的质量m，把小桶与小桶中砝码的总重力mg当作小车受到的拉力F，从打点计时器打出的纸带上测量并算出X，由X=aT2，计算出小车的加速度a。方案三：以气垫导轨、气源、两个光电门、数字计时器、滑块、滑片、刻度尺、细线、小桶、砝码、天平为器材研究滑块的运动。用天平测出滑块和滑片的质量滑块M，测出小桶与小桶中砝码的质量m，把小桶与小桶中砝码的总重力m1g当作滑块受
12、到的拉力F，用光电门和数字计时器自动测出滑块运动经过两个光电门时的速度v0、vt，以及这一过程所用的时间t，再通过公式a=（vt- v0）t，算出滑块的加速度a。说明：在学生交流讨论实验设计的方案中，要有较充分的时间让他们对各种方案阐述自己的观点，反思方案中的问题，同时教师要参与学生的讨论分析，启发引导学生形成较为完善的实验方案。同时应注意有些学生可能有别的方案，要鼓励和认真对待，在课堂时间不足的情况下，可在课外指导学生去探究。在设计测拉力的方法时，教师要告诉学生：把小桶与小桶中砝码的总重力m1g当作研究对象受到的拉力F，这是有条件的，即mM。同时可以把这一条件作为学生的课外探究课题。引导学生
13、将拉力作为合外力的条件是要首先平衡摩擦力。在实验中，只需测出小桶的质量，然后通过加减小桶中砝码的质量来改变对研究对象的拉力，这可以节约测量砝码所需的时间。3进行实验探究和数据处理引导学生从实验误差、实验操作等方面来分析比较两种方案的差别。师生共同确定用“方案三”进行实验探究，同时确定实验的具体步骤和注意事项。并用课件显示实验的具体步骤和注意事项。说明：“方案三”便于操作，且实验误差较小。用课件显示具体的实验步骤，有助于学生较为规范地完成实验。介绍并演示CAI课件的功能数据计算：将测出v0、vt、t等数据输入计算机的数据处理表格后、计算机将自动算出相应的加速度a，将m输入计算机后将自动算出合外力
14、F；自动描点连线制图的功能；通过网络可达到数据共享。学生以小组为单位，分工合作进行实验探究，并把实验数据输入计算机（使用移动PC并接入校园网）。教师巡视，注意学生仪器使用是否得当，必要时给予指导。调用多组学生的实验数据，让学生分析a与F、a与m的定量关系。初步得出：a与F成正比，a与m成反比（a与1/m成正比）。引导学生应用CAI课件，采用图象法处理实验数据。师生共同得出结论：a与F成正比，a与m成反比。说明：在CAI课件中定义坐标轴的数值和单位，同时调用已存的实验数据，计算机将在坐标系中自动描点、连线得到实验数据的关系图象，由此判断数据的关系。其中a与m的关系可转变为a与1/m的关系来做图。
15、（四）回顾总结深化认识学生回顾本节课的探究过程以及探究过程中使用的物理思想和方法，归纳总结这节课的知识要点，提出自己在学习中存在的疑问。教学反思本节课教学设计注重学生学习过程的亲身体验，体现了“做中学”和“关注学生能力发展”的教学思想。其主要特点是：1、本节课学生分组探究实验，让学生有较充分的时间进行实验探究，有利于培养学生的能力。2、利用课件来处理实验数据，能节约时间，提高学习效率；同时在课堂中采用多媒体课件作为辅助手段，创设物理情景，启发引导学生，帮助学生建立形象直观的认识，有利于调动学生学习的积极性。3、在学法上突出学生自主发现问题，开展合作探究，进行实验探索，引导分析总结等以学生为主体的特点。尤其关注课堂教学过程中学生个体差异产生新的教学资源并较好地进行利用，运用评价手段不断引导学生学习，较好地将新课程理念结合于教学实际中。本节课教学设计内容充实，在实验操作能力分析归纳能力层面上对学生要求较高，课堂中学生出现的不确定因素也较多，要求教师要有较高的驾驭课堂能力。附：课堂教学流程图附：图中符号说明：
