1、实验：探究加速度与力、质量的关系教学设计设计依据：新课程倡导“自主、合作、探究”的学习方式。新课改要求注重学生科学探究精神，让学生亲自经历科学探究过程，学习科学研究的方法，培养学生的探索精神、实践能力以及创新意识。本节课的教学重心是探究加速度与力、质量的关系，本次教学设计采用了从定性到定量的“主体互动自主探究式”教学方法。本课设计注重激发学生的兴趣，用多媒体等辅助实验教学，激发学生主动参与课堂学习活动的热情。一、教材分析本节内容是牛顿三大定律核心，是力学乃至整个高中物理的重点内容。他解决问题的方法和思路在热学、电学中有广泛应用，把前两章的力和运动有机结合起来。新高中物理课标中，特别强调要让学生
2、经理探究加速度与物体质量，物体所受力的关系的过程，其目的就是要让学生在这一过程中，学会科学研究常的方法控制变量法、图像法等。培养探究能力，体验探究的乐趣。增强合作交流的意识，从而加深对牛顿第二定律的理解。二、学情分析本节课的教学对象是高一年级学生1.高一学生之前已进行了多次探究性学习，对探究性学习的思路和方法，已初步形成。2.学生已具有用表格和图像处理实验数据的能力；3.会用简洁的语言表达自己的观点。这些都为这节课探究牛顿第二定律打下了良好的基础；三、教学目标设计（一）知识与技能1理解物体运动状态的变化的快慢，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关系，经历物
3、理规律的探究过程。（二）过程与方法1. 指导学生定量的探究加速度和力、物体质量的关系。体验用控制变量研究问题的物理方法。2. 学生自己设计实验，自己根据自己的实验设计进行实验。3.帮助学生学会分析数据表格，利用 “图象法”发现物理规律的方法。（三）情感、态度与价值观1. 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。 2. 通过实验探究激发学生的求知欲和创新精神，使学生在探究中体验探索自然规律的艰辛与喜悦。3. 使学生通过团队合作的方式来完成实验，以此来巩固理论知识，培养学生创新实践能力。四、教学重点、难点教学重点：1.控制变量法的使用。2.如何提出实验方案并使实验方案合理可行。3.
4、实验数据的分析与处理。教学难点：1.如何提出实验方案并使实验方案合理可行。2.实验数据的分析与处理五、教学方法以自主（自主设计方案、自主选择器材）、合作（四人一组协作）、引导探究为原则，注意结合学生和教材的特点选择不同的教学方法，以达到激发学生的学习兴趣，调动学生的积极性，让学生饶有兴趣地参与到教学的全过程中来，经过自己的思维活动和动手操作获得知识的目的，从而体验到科学探究的全过程、及其中的乐趣和成功感。六、课时安排本节内容安排两课时完成第一课时：通过播放火车与小汽车的音频和视频资料和演示实验，引导学生提出问题、分析得出F、m、a三个物理量关系，进而分小组讨论设计能够探究这三者定量和半定量的关
5、系的实验方案和原理，然后师生共同对具有代表性的几个方案进行逐一分析评价， 在这一节课中主要是感悟理性分析与推理，体验设计实验的思想与方法。第二课时：根据学生自生特点和兴趣选择不同器材进行分组实验， 收集实验数据，对实验数据分别使用列表格和图像法处理，找出三个物理量的定量关系。然后安排各实验小组汇报其实验数据处理结果，展示各组所画的关系图。并发动全班同学进行评价，从中总结出a F和a1/m的关系，老师用课件演示帮助同学间交流、总结。七、教学流程设计实验方案猜想与假设提出问题创设情景归纳总结推广应用交流讨论实验验证八、教学设计:(第一课时)（一）导入新课教师：播放火车和小轿车加速快慢的音频、视频资
6、料；教师：（启发）一辆小轿车起步时，在十秒内速度能达到100Km/h，而一列火车要达到100Km/h，大约需要6分钟，达到相同速度，谁的时间短?为什么两者的加速度会相差这么大呢？怎样描述？由上述问题，你能回答物体的加速度与什么因素有关吗？学生：小轿车时间短。据a=v/t知小轿车速度变化快，加速度大。教师：火车和小轿车加速度过程有哪些不同？学生：火车质量大于小轿车质量，火车机车牵引力大于小轿车牵引力。教师：火车和小轿车牵引力不一样，加速度不一样，猜想加速度与哪些因素有关：演示两辆相同的小车在不同倾斜角度相同长度的斜面顶端由静止滑下，谁先达到底端:说明什么？学生：从倾角大的斜面滑下小车先达到底端，
7、据,知S一样，故该车加速度大。教师：两辆小车在下滑过程中，重力沿斜面向下分力谁大？为什么？学生：斜面倾角较大的，据重力沿斜面向下的分力Gsin可知。（二）提出问题教师：比较上述火车与小轿车和两斜面上下滑的小车可知他们的加速的不同。请同学们猜想，加速度与哪些因素有关？由什么决定？（三）提出假设猜想，经学生每小组讨论，各组猜想汇总如下加速度与物体受力有关；加速度与物理质量有关；加速度运动速度大小有关；与速度该变量大小有关；与位移和时间有关教师引导：前面我们学过a=（vt-v0）/t和速度及位移公式只是给出了一种我们测量加速度的方法，a的大小与v大小、与v大小、位移s大小和时间长短有关吗？学生：无关
8、。就如电阻和电压、电流无关一样。教师：加速度应由什么决定呢？学生：由物体受力和质量决定。（四）设计实验方案加速度与力和质量到底是怎样的关系呢？请同学们设计实验验证。教师：首先应解决两个问题，一是F和m同时决定a，三个量同时发生关系该如何进行研究？学生：（引导）可采用控制变量法，即在保持m一定的情况下，探究a和F的关系；在保持F一定的情况下，探究a与m的关系，然后再综合得出三者之间的关系。教师：第二个问题是选择什么样的物体来研究，并如何测量或比较这三个物理量？也就是如何设计一个具体的实验来进行探究，请大家分小组展开讨论，将初步的设想说出来，让大家一起来补充和完善。教师：请同学们用给定器材设计实验
9、方案。介绍给定实验器材有：小车、一端带滑轮长约1.5m的长木板、细线、质量相等的钩码若干、质量相等的重锤若干、刻度尺、木夹子、导线、纸带、学生电源、打点计时器、气垫导轨、光电门（数字计时器）着重介绍气垫导轨是一种多用途的力学实验仪器。它通过导轨表面均匀分布的小孔喷出气流，在导轨表面与滑块之间形成一层很薄的“气模”将滑块浮起，造成滑块在导轨上近视无摩擦运动的条件。为了使时间测量误差尽可能小，故应采用数字计数器来做计时装置，在使用时首先要调节三个垫脚调节螺丝来达到水平。数字计时器的使用方法及注意事项。用打点计时器的同学注意把小车总质量和所挂钩码重力记录在每条纸带上，编好号。同学们可选其中部分器材。
10、学生：实验设计方案。（必要时启发学生：考虑前面测定匀变速直线运动和加速度装置）教师：（组织学生对各方案进行可行性分析、评价）。教师：为了使小车所受的拉力约等于钩码重力，钩码的质量应该远小于小车的质量。学生：对所给器材作用和选择加以讨论。由小组代表汇报方案（展示学生提出可行实验方案）学生设计实验方案汇总方案（一）：滑板（两块）、小车（两辆）、细线钩码、夹子，分别比较两辆相同小车在挂钩码相同情况下，a与m关系；保持质量不变，改变钩码情况下，a与F关系，方案（二）：滑板、小车、细线、重锤、钩码，打点计时器、纸带、导线、电源，通过改变钩码和在小车上加重锤，分别得出纸带，用纸带计算出小车的加速度。方案（
11、三）：把第二种方案中打点计时器换成光电计时器，测定小车在相同位移下的时间方案（四）：气垫导轨、滑块、重锤、钩码、光电计时器、细线，测定各次滑在相同位移下所需时间。教师：（引导学生分析其可行性，点出不同方案中具体操作步骤中的关键处。）作业要求：每组同学根据自己设计的实验方案及原理，自行设计数据表格和图像，用以实验时数据的收集和处理第一课时结束第二课时（五）实验验证：本次采用控制变量法m不变，改变拉力，得出a与F关系；拉力F 不变，改变m，得出a与m关系。学生：（各小组根据自己设计出来的方案，选择器材进行实验，）说明：这一环节教师可以结合学生实际情况决定是选择其中一种情况分任务进行探究（比如1-5
12、组探究加速度与力的关系；6-10组探究加速度与质量的关系，）还是两种情况同时探究教师：（巡视指导，参与到各小组的实验中。根据不同小组的情况，给予不同的指导。）注：小组安排：设置小组探究人数，四人用一套器材最合适。（既可以节省时间，也有利于学生在实验中互相交流与合作，培养四人小组中每个学生的团体合作和竞争精神。还有利于老师关注到更多学生，包括一些学习有困难的学生。更有利于进行分层教学、因材施教。）学生：完成实验操作。教师：要求学生对实验数据进行分析、处理。每组分别用表格法和图像处理法处理实验数据，找出a、m、F三个量之间的定量关系，每个小组用简要的表格、图像、文字表达。（六）交流讨论。教师：请各
13、小组将实验数据分析处理的表格、图像、文字表达准备好，每小组中发言人向大家汇报一下探究成果（注意选取存在典型问题的案例和数据处理较好的案例）学生：学生通过展示平台汇报和展示自己的数据、分析处理的过程及结论。（每小组发言后，进行师生共同评价，特别是对表格类和图像画的情况评价，指出今后应注意的问题）注意：无论方案（一）得到的a1/a2与F1/F2的值是否相等，方案（二）、（三）得到的a-F图线是否过原点，老师都应给予鼓励性的评价，侧重对学生实验过程以及和其他同学合作交流情况的评价。学生：（自由提问，说出实验中还发现的问题以及遇到的困难。）师生：共同探讨，帮助解决。（七）归纳总结：教师：通过多媒体课件
14、演示和各组探究结果，我们可以总结如下1.当保持m不变时，a与F成正比，即aF；2.当F保持不变时，a与m成反比：即a1/m（八）实验误差的分析应用举例教师：在实验中的小车是否只收拉力作用？还受什么力？学生:还受重力、支持力、摩擦力;教师：上面各组实验方案得出的结果只有第四种方案是精确的，为什么？学生：摩擦力近乎为零，拉力更接近合力。教师：用滑板的同学，怎样才能使绳的拉力，为物体所受的合力？学生：把木板没有滑轮一端垫适当高度。教师：对木板上的小车受力分析，当f=Gsin即可。（九）课堂小结1爱因斯坦有一句名言：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要”，因此猜想出加速度与质量、力的关系比实验验证重
15、要，提出实验方案比实验操作重要，通过本节课，大家要好好体会。2体会合作的含义，现代科研是需要团队精神的。3加速度和力成正比，和质量成反比。（十）课后作业课后完成实验报告。设计意图：复习巩固利用小车和轨道探究加速度与力、质量关系的实验装置、实验设计、实验过程。9、 板书设计4.2 探究加速度与力、质量的关系一控制变量法1. m一定时，探究a和F的关系；2. F一定时，探究a与m的关系，二探究方案 方案1 方案2 方案3 方案43. 实验结论1. m一定时，a F2. F一定时，a1/m十、教学反思1. 我们都应当清楚本节实验是小车放在光滑水平面上，在实际生活中我们是不可能找到这样的面的，故在实际
16、设计实验过程中，给学生带来了一定难度。好在我想通过本节课让学生有更多的独立，或与别人合作参与动手实验以及探究创新，使学生在实践中“学科学”、“做科学”和“用科学”，学生所能够设计三种实验方案，充分说明学生的实验设计能力，每组同学对加速度与力、质量的关系得出的科学思想和科学研究方法，有了很深的领悟。2.本节设计重点是探究加速度与力、质量的关系。通过实验探索、数据分析展开对加速度影响因素的探讨,得到了影响物体加速度的因素和具体关系，本节课主要注重学生经历探究的过程，注重对物理科学思维方法的渗透。学生在自主探究的过程中感悟到了科学的探究过程和方法，同时体验到了其中的乐趣、获得了成就感，也激发了他们持
17、久的学习兴趣和求知欲望，并在探究过程中培养了学生的能力，实现学习方式的转变，使学生逐步养成敢于质疑、善于交流、乐于合作、勇于实践的科学态度。 3. 学习物理并非只掌握几个公式，而是要学会理性分析与思考。在本节课的引入上，注重引导学生通过理性的分析与思考，寻找a与F、m的关系，这是很有意义的。这可以帮助学生形成一个完整的知识框架，从根本上把握a与F、m三者的关系。4.本节也属于实验探究课，但在探究的七个要素（提出问题、猜想假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集数据、分析与论证、评估、交流与合作）中，本节课的设计不追求面面俱到，而是侧重于、四个要素。即根据本节课的特点，重点培养设计实验、动手实验、处理和分析数据、交流与合作等方面的能力，这样的取舍是比较合理的。探究加速度与力、质量的关系的实验方案很多，可以根据实验的条件和学生的实际水平加以适当选择，以求得好的效果。12
