高中物理人教版 (新课标)必修12 实验：探究加速度与力、质量的关系教学设计及反思

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第二节 实验：探究加速度与力、质量的关系一．课标要求1．知道什么式是控制变量法2．知道加速度和力成正比，与质量成反比，知道得出这个关系的实验设计思想和操作方法3．能熟练应用图像法分析处理问题4．定性了解加速度与力和质量三者间的关系二．教学设计思想这节课力求体现“以学生的发展为本，以学生为主体”的教学理念和实现素质教育的目标和要求，让学生具备可持续发展和学生终身学习的意识和能力。课堂教学中，从过去单纯地学规律转为让学生去了解和体验形成规律的全过程，从过去一味的学知识转为培养学生的一种学习的本领，一种综合分析问题、解决问题的能力。因此这节课不单是为了让学生知道实验的结论和规律的内容，更重要的是让学生知道牛顿第二定律是如何形成的。因此我的教学重心从科学结论的学习上转移到牛顿第二定律的形成过程，这也是本节的重、难点，因此这节课的课堂设计是成败的关键，这节课采用了从定性到定量的“主体互动自主探究式”教学方法。而对学生来说，重要的是让他们学会学习，“教是为不教”，让他们掌握获取新知识的过程和方法，学会解决问题。所以采用“提取旧知识——积极思维——实验探究——构建新知——巩固深化”的学法，这样也符合了学生认知规律。所以本节课在教学设计上按定律本身的形成过程划分为三个层次：①通过实例和感性材料引出研究课题②通过实验从定量角度探索规律教学流程的设计：               三．教学过程1．创设情境，提出问题——引入新课[教师]（谈话引入）上节课学习物体运动状态的改变。什么是物体运动状态的改变呢？物体运动状态的改变的难易程度与哪些因素有关？[学生]物体运动状态就是指物体速度发生了改变，力是使物体运动状态改变的原因。运动状态的改变时会产生加速度（请同学们举例说明）。借助多媒体演示神舟五号火箭发射。[教师]火箭发射时运动状态有没有改变，即有无加速度？加速度大小怎样变化?（由学生回答，学生点评）。教师在这过程中可适当引导启发。然后紧接着问又是如何控制物体的运动的呢？[学生]展开讨论。教师可进行适当引导。（控制物体的加速度）。那么，请大家猜想一下：那么如何控制物体的加速度？即加速度大小与什么因素有关？然后提供给学生感性材料如图(定性分析)：                 F1                                           F      F                        F2                                      F F F1 <F2           m1 < m22．从定性分析到定量探究，实验探究加速度与力和质量的关系学生的理论分析过程[教师]a与F有关，又与m有关，怎样研究a与F的关系，a与m的关系？即怎样进行定量地研究加速度与力和质量的关系？要求学生设计实验方案。然后由学生和教师共同评定出一种最佳方案。（在这个过程中可以极大地激起学生的学习热情，充分调动学生的学习积极性，让学生积极参与，勤于思考）实验前教师向学生提出本实验应该解决哪些问题（学生讨论）.   [学生]1.实验原理是什么？采用何种科研方法？2.实验中要观察什么现象？记录哪些数据？3. 根据数据分析得出什么样的结论？3．分组实验探究牛顿第二定律教师启发和引导学生设计研究解决问题的方案，先应用控制变量法设计总体方案：（研究三个量之间的关系时，先要保持某个量不变，研究另外两个量之间的关系，再保持另一个量不变，研究其余两个量之间的关系，然后综合起来得出结论。这种研究问题的方法叫控制变量法，是物理学中研究和处理问题时经常用到的方法）。a、控制m不变，研究加速度a与外力F的关系b、控制F不变，研究加速度a与质量m的关系学生的实验探究过程？ [引导学生提问]教师引导启发学生此时物体的质量以及合外力如何控制？在实验中必须知道小车所受到的合外力F，然而小车所受到木板对它的滑动摩擦力随小车质量的变化而变化，由于摩擦力的变化，引起合力F变，应怎样处理？[教师](多媒体展示)在实验中，小车所受到木板对它的滑动摩擦力，摩擦力随小车质量的变化而变化。而在实验中又必须知道小车所受的合外力F合，这样由于摩擦力的变化，给实验过程带来了不必要的麻烦，该实验采用了平衡摩擦力的方法，将重力沿斜面的分力与摩擦阻力，从而简化了实验。[怎样才能把摩擦力平衡掉，可先让学生共同讨论，教师启发引导，最后展示平衡摩擦力的方法]。分组实验（借助多媒体可以在学生边实验的过程中边播放牛顿第二定律演示实验）因为这个实验相对学生而言难度值比较大：取两个质量相同的小车,放在水平板上,绳的另一端跨过定滑轮,各挂一个盘,盘里分别放着数目不等的砝码,使两个小车在拉力作用下做加速运动。拉力大小可以认为等于砝码（包括砝码盘）的重量[前提是已平衡摩擦力]。小车质量和力的大小,可以通过增、减砝码来改变,车的后端也分别系上绳,用一只夹子夹住两根细绳,用以同时控制两辆小车,使他们同时运动和停止。如图所示         表A 控制小车质量相同同，加速度和力的关系适当增减两小车上的砝码，使两车的质量相等，用弹簧秤测出砝码盘包括砝码的重量分别是F1,F2,它们在相同的时间里通过的位移分别为s1，s2将实验数据记录在表中。次数    m(克) F(牛)s(厘米)    1小车1200克      19.6       80小车2200克       9.840   2小车1200克   小车2200克   分析总结：F1/F2=2/1　　 s1=a1t2/2　　 s2=a2t2/2　　 a1/a2 =s1/s2 =2/1　 a1/a2 =F1/F2 ,即a∝F表B 控制小车拉力相同，加度速与质量的关系 次数    m(克) F(牛)s(厘米)    1小车1 500    19.6          39小车2 25019.680   2小车1   小车2   　分析总结：m1/m2=2/1 s1=a1t2/2 s2=a2t2/2　　 a1/a2=1/2　 a1/a2=m2/m1 a∝1/m.在学生进行分组实验的过程中，教师起主持作用：指导学生进行实验，并扼要的解说。最终要求学生根据自己所做的实验，然后进行数据处理，分析，概括总结出定律的内容，这一点非常重要。对高一学生来说，这种能力还是比较薄弱。[教师]：尽管许多同学已对a与F的关系作了推测（根据引入新课时的猜想，能推测出（ ），但没有把握确定。可以让学生进行图像处理。用电脑在a-F坐标系中，输入数据，描点、连线、得到一条直线。从而得到 结论。 [学生]：结论（板书） 或者 [教师]：若a与m成反比，那么a与m的倒数是什么关系？（经前面的铺垫，学生会想到用 图像验证，教师作图像验证。）[学生]板书：在F一定时，研究a与m的关系，结论或者 。四．作业实验册  实验四  实验五 问题与讨论