高中物理人教版 必修一 42探究加速度與力質(zhì)量的關(guān)系教學(xué)設(shè)計(jì)

1、教學(xué)設(shè)計(jì)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系江蘇省如皋中學(xué) 程建 【設(shè)計(jì)思想】本節(jié)課是高中物理必修1第四章“牛頓運(yùn)動(dòng)定律”第二節(jié)的第一課時(shí)，第二課時(shí)將在第一課時(shí)的基礎(chǔ)上安排學(xué)生實(shí)驗(yàn)。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，本節(jié)課則從實(shí)驗(yàn)角度為后面研究牛頓第二定律做知識(shí)鋪墊。教學(xué)設(shè)計(jì)采用了“基于問題解決的物理課堂教學(xué)模式”。筆者考慮高中階段教學(xué)的實(shí)際要求，認(rèn)為教學(xué)設(shè)計(jì)主要圍繞教學(xué)的知識(shí)、能力目標(biāo)展開，在參考了有影響的問題解決教學(xué)模式后，構(gòu)建了適合高中物理課堂教學(xué)的模式，如圖1所示。圖1 基于問題解決的課堂教學(xué)的模式筆者提出該模式的思想：教師要更新教育觀念，實(shí)現(xiàn)教師角色和行為的轉(zhuǎn)變，以問題為

2、主線，堅(jiān)持學(xué)生的主體地位,充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，使學(xué)生在創(chuàng)設(shè)的問題情境中，產(chǎn)生學(xué)習(xí)的需要，主動(dòng)探究、親身體驗(yàn)，并通過合作與交流，完成對(duì)知識(shí)的意義建構(gòu)，培養(yǎng)思維能力，提升探究能力?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】1如何提供并測(cè)量研究對(duì)象所受的力。2如何測(cè)量研究對(duì)象的加速度?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】指導(dǎo)學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)和小組合作學(xué)習(xí)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并討論可行性?！救S目標(biāo)】知識(shí)與技能1理解物體的加速度大小與力和質(zhì)量有關(guān)。2設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究加速度與力和質(zhì)量的定量關(guān)系。3讓學(xué)生了解DISLab的構(gòu)成及實(shí)驗(yàn)的過程。過程與方法1讓學(xué)生猜想并會(huì)用控制變量法研究加速度與力和質(zhì)量的定量關(guān)系。2指導(dǎo)學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)和小組合作學(xué)習(xí)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。3

3、通過演示實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證學(xué)生的猜想，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。4讓學(xué)生初步體驗(yàn)科學(xué)探究的方法。情感態(tài)度與價(jià)值觀1通過問題解決教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的問題意識(shí)和問題能力。2通過合作學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生的合作與交流能力?！緦?shí)驗(yàn)器材】DISLab（數(shù)字化信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室）力學(xué)軌道及附件（其中擋光片寬度0.020m，載重片（45g/片）4片、小車和擋光片（總質(zhì)量125g）等）、計(jì)算機(jī)及軟件、光電門傳感器2個(gè)、鉤碼（10g/個(gè)）5個(gè)【教學(xué)過程】流程內(nèi)容說明選擇問題活動(dòng)一：回顧知識(shí)，提出問題問題1：關(guān)于力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，下列幾種說法中正確的是（C）A必須有力作用在物體上，物體才運(yùn)動(dòng)B沒有力的作用，物體就要逐漸停下來C必須有力的作用，物體的速

4、度才能改變D要保持速度不變，必須有力的作用問題2：關(guān)于物體的慣性，下述說法中正確的是（C）A運(yùn)動(dòng)速度大的物體不能很快地停下來，是因?yàn)槲矬w速度越大，慣性也越大B靜止的火車起動(dòng)時(shí)，速度變化慢，是因?yàn)殪o止的物體慣性大的緣故C乒乓球可以快速抽殺，是因?yàn)槠古仪驊T性小D在宇宙飛船中的物體不存在慣性問題3：物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的快慢用什么物理量來描述？學(xué)生：加速度問題4：物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變快慢與物體的哪些因素有關(guān)？學(xué)生：物體的加速度大小與物體的受力和物體的質(zhì)量有關(guān)。問題5：物體質(zhì)量一定，作用力越大加速度越大嗎？舉日常生活中的例子說明你的觀點(diǎn)。問題6：物體受力一定，質(zhì)量大的物體加速度小嗎？舉日常生活中的例子說明你的

5、觀點(diǎn)。 學(xué)生：當(dāng)物體的質(zhì)量一定時(shí)，作用力大，物體的加速度大。當(dāng)物體的受力一定時(shí)，質(zhì)量大的物體加速度小。 通過問題1、2鞏固上節(jié)課內(nèi)容的同時(shí)，讓學(xué)生感受到物體運(yùn)動(dòng)的改變與力和質(zhì)量有關(guān)，然后讓學(xué)生根據(jù)日常生活的例子，得到加速度與力和質(zhì)量的定性關(guān)系。表征問題活動(dòng)二：大膽猜想，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)猜想：加速度的大小與合外力、物體的質(zhì)量應(yīng)該有怎樣的定性關(guān)系？ 學(xué)生：（1）加速度隨合外力的增大而增大，即加速度可能與合外力成正比；（2）加速度隨物體質(zhì)量的增大而減小，即加速度可能與合外力成反比。問題7：用什么方法研究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系？學(xué)生：控制變量法。m一定 ， a、F的關(guān)系；F一定，a、m或a、1/m的關(guān)系。問題

6、8：有什么方法可以直觀地驗(yàn)證你的猜想？學(xué)生：圖象法。學(xué)生表征問題后首先猜想的應(yīng)該是最簡(jiǎn)單的關(guān)系正比關(guān)系。解決問題（提出假設(shè)）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄考铀俣扰c力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)的大體思路：1實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：（1）研究對(duì)象是什么？如何測(cè)量研究對(duì)象的質(zhì)量？對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)器材？（2）如何提供并測(cè)量研究對(duì)象所受的力？對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)器材？（3）如何測(cè)量研究對(duì)象的加速度？對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)器材？2.實(shí)驗(yàn)步驟：（1）m一定 ，探究 a、F的關(guān)系。（2）F一定，探究a、m或a、1/m的關(guān)系。3.實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)：4.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄與處理：活動(dòng)三：小組交流，邏輯論證類別其他小組的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路可行性分析m的測(cè)量天平測(cè)量F的測(cè)量1.重物的重

7、力（小車和砝碼的質(zhì)量重物的質(zhì)量）2.平衡摩擦力3.用氣墊導(dǎo)軌4.改變導(dǎo)軌的傾角從而改變F×a的測(cè)量1.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（逐差法）2.光電門傳感器（可以測(cè)時(shí)間，從而得到擋光板通過光電門的瞬時(shí)速度）3.比較法（初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度比等于位移比，再用控制變量法探究規(guī)律。）4.頻閃照相教學(xué)時(shí)采取學(xué)生先獨(dú)立探究，然后小組討論。學(xué)生小組內(nèi)合作學(xué)習(xí)與小組間實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路的交流時(shí)間約25分鐘。有些小組提出的實(shí)驗(yàn)思路有一定的創(chuàng)新性，培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維也正是基于問題解決的課堂教學(xué)的功能之一。表格中的思路是部分小組合作學(xué)習(xí)的成果。解決問題（檢驗(yàn)假設(shè)）活動(dòng)四：教師演示，驗(yàn)證猜想演示實(shí)驗(yàn)：教師介紹

8、實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)儀器。引導(dǎo)學(xué)生得出a的測(cè)量方法：。實(shí)驗(yàn)過程：1小車質(zhì)量一定時(shí)，探究加速度與拉力的關(guān)系2重物拉力一定時(shí)，探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)圖像：圖2為圖像，圖3為圖像。圖2 圖3學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出結(jié)論：學(xué)生通過演示實(shí)驗(yàn)了解了DIS實(shí)驗(yàn)的構(gòu)成及原理，同時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了自己的猜想，能激發(fā)他們學(xué)習(xí)物理的興趣。交流評(píng)價(jià)活動(dòng)五：總結(jié)方法，自我評(píng)價(jià)問題9：根據(jù)本節(jié)課的過程以及伽利略的科學(xué)方法，你能總結(jié)出科學(xué)探究的一般過程嗎？ 學(xué)生：觀察現(xiàn)象提出問題討論問題提出假設(shè)邏輯論證實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)解決問題問題10：科學(xué)探究過程需要我們以一種什么態(tài)度面對(duì)？學(xué)生：實(shí)事求是、百折不撓的科學(xué)態(tài)度小組評(píng)價(jià)：根據(jù)學(xué)生的課堂表現(xiàn)，評(píng)選優(yōu)秀學(xué)習(xí)小組。學(xué)生在問題解決過程中經(jīng)歷了成功與失誤、體驗(yàn)與反思。課后思考問題11：在演示實(shí)驗(yàn)中，用鉤碼的重力mg代替了小車所受的拉力，事實(shí)上鉤碼的重力mg與小車所受的拉力相等嗎？在什么情況下，可以用鉤碼的重力mg近似代替了小車所受的拉力？問題12：在實(shí)驗(yàn)中為何要將軌道傾斜一個(gè)角度？?jī)A角過大或過小在所作圖象中有什么反映？【教后反思】該課題是新課程的新增內(nèi)容，旨在通過實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生體會(huì)控制變量法是研究物理規(guī)律