2015高中物理 4.2实验：探究加速度与力、质量的关系教学设计 新人教版必修1

1、教学设计实验：探究加速度与力、质量的关系A、教学指导思想与理论依据新课程倡导“自主、合作、探究”的学习方式。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，因此本节课的教学重心是探究加速度与力、质量的关系，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，“教是为了不教”，让他们掌握获取新知识的过程和方法，学会解决问题。所以本课采用“演示实验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。因此，本课设计注重激发学生的兴趣，用多媒体辅助实验教学，使学生积极主动地参与学习全过程。B、教学背景分析（一）教材分析牛顿第二定律是动力学的核心内容，探究加速度与力、质量的关系是学习牛顿第二定律的重要组成部分。本节是探究规律的实验，重点就是让学生亲身体验探究的过程，在教师的引导下学生动手、动脑进行实验研究，体会通过控制变量法来研究物理规律的重要方法，通过实验的设计与操作使学生体会到物理学研究的方法，达到掌握方法、提高能力的目的。（二）学情分析通过实例，学生可以理解加速度与力、质量的定性关系

2、。定量研究需在教师指导下，学生动手、动脑进行设计研究，测量加速度的器材选取、方案设计，因第二章使用过，学生自然会想到用该器材测加速度，但测力有一定困难。本节内容很多，考虑到学生的学业水平，探究分两步进行，第一课时探究加速度与力的关系，第二课时探究加速度与质量的关系。C、教学目标设计（一）课标要求（知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观）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。4指导学生根据原理去设计实验，处理实验数据，利用图象寻求物理规律，得出结论。5通过实验探究激发学生的求知欲，培养学生的合作意识，养成实事求是的科学态度，体验探索自然规律的艰辛与喜悦。（二）学习目标1理解探究加速度与受力关系的思想和方案。2掌握探究加速度与物体受力的关系的过程。3能通过实验得到的数据探究加速度与力的关系，并能作出表示加速度与力的关系的图象。D、教学重点与难点教学重点：加速度与物体受力关系的实验探究过程。教学难点：实验的控制条件、实验数据处理及分析论证得出结论。E、教学整体设计

3、思路与教学策略与模式首先通过演示实验，提出问题，加速度的大小与哪些因素有关？鼓励学生对问题进行猜想，在学生猜想的基础上，用实验探究的手段进行研究。从而引出实验研究的基本指导思想：控制变量的思想，在该实验思想的指导下，采用边设计、边实验、边讨论的教学方法，探究实验方案的可操作性、合理性和严谨性。在实验方案探究的基础上，让学生进行实验操作，并在探究中获得成果、表达成果，使学生在实践活动中相互交流，互相合作，共同提高，充分感受探究活动的乐趣和成功的喜悦。在实验探究的基础上，引导学生对实验数据进行深入细致的分析和思考，得出结论。最后通过当堂检测和课后作业巩固知识。 F、教学环境：包括教学手段、方法、资源教学方法：1.提出问题，导入探究原理自主选器材，设定方案，进行操作，总结归纳进行交流。2.对学生操作过程的细节进行指导，对学生实验过程的疑难问题进行解答。教学资源：多媒体、小车、电火花打点计时器、纸带、一端带滑轮的轨道、细线、10g和20g的钩码各一组、200g的钩码一个、刻度尺、木块等。G、教学过程（说明设计意图）课前预习 2 实验：探究加速度与力、质量的关系一、课前预习设计（一）复习回顾1在

4、探究小车速度随时间变化规律的实验中，实验装置如图所示，下列说法中正确的是（ ）A应先释放小车，再接通电源。B在释放小车前，小车应处于靠近打点计时器处。C木板不能侧向倾斜。D要在小车到达定滑轮前使小车停止运动，以免小车碰坏滑轮。2有位同学在探究小车速度随时间变化规律的实验中设计了下面的实验步骤，但是没有正确排序，请你帮助他按照实验进行的先后顺序排序，将下述步骤的代号填在横线上 。A把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面B把打点计时器固定在木板的没有滑轮的一端，并连好电路C换上新的纸带，再重做两次D把长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面E使小车停在靠近打点计时器处，接通电源，放开小车，让小车运动F把一条细线拴在小车上，细线跨过定滑轮，下边吊着合适的钩码G断开电源，取出纸带3如图是实验时打点计时器打出的一段纸带, A、B、C是从所打点中选取的几个计数点，所用交流电源的频率为50Hz，计数点之间的时间间隔为 s,小车的加速度为 m/s2。(刻度尺的最小刻度为mm)4如图一个木块在三角斜面上匀速下滑，木块与斜面之间的滑动摩擦因素为u,试求斜面的倾角。（二）教材助读1阅读课本第71页第2节的前四段

5、，思考：物体的加速度与 和 有关，关系是： 。2阅读加速度与力的关系，思考：（1）研究加速度与力的关系时，应保持 不变。（2）怎样得到a与F的关系图像？ 3阅读课本73页参考案例二，思考：（1）在案例二中用到的器材有 。打点计时器 天平细绳纸带小车钩码秒表一端有滑轮的长木板（2）案例二中如何为小车提供恒定的合力？怎样消除阻力对实验的影响？二、预习自检1物体运动状态的变化是指 ( ) A位移的变化 B速度的变化 C加速度的变化 D质量的变化2在课本参考案例一中，说法正确的是 ( )A物体在木板上做匀速运动 B物体在木板上做匀加速运动C物体受力越大，加速度越大 D物体的位移与加速度无关3在课本参考案例二中，首先要细心地调整装置，以使小车做匀速运动，然后才进行实验，这样做的目的是 ( )A平衡摩擦力 B方便实验 C.减小摩擦力 D.增大阻力三、预习收获通过预习，请把你疑惑和收获写在下面。 。新课教学教师用幻灯片展示课前预习答案，并解决课前预习中的问题。设计意图：让学生了解加速度的大小与哪些因素有关，了解参考实验二的原理及方法，了解用图像处理数据的方法。课内探究【探究一】加速度的大小与哪些因素

6、有关？双层小车演示实验，同时释放，同时停住，观察两辆小车的位移大小情况，填在下表中。猜想小车的加速度与哪些因素有关？定性关系是什么？实验次数 相同点不同点现象结论1质量相同白车受到拉力大2细线拉力相同白车质量小总结：加速度与 和 有关，定性关系是： 。设计意图：教师通过演示实验让学生总结出加速度与力、质量的定性关系，为定量研究做好铺垫。【探究二】物体的加速度与它受的力、质量这两个因素均有关，应采用什么实验方法得出加速度与力、质量三者间的定量关系？设计意图：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。【探究三】探究加速度与力的定量关系问题1：怎样测量加速度a ？需要什么器材？请同学们设计一个可行的实验方案。实验方案草图画在草稿纸上。学生用多媒体实物展台展示实验方案并解释说明。设计意图：测量加速度的器材选取、方案设计，让学生自己根据实验原理选器材，设计实验方案。问题2：我们要让细线对小车的拉力等于小车受到的合力，怎样平衡掉阻力？阻力来自哪些方面？怎样才算平衡掉了阻力？具体实验操作一下平衡掉阻力的步骤。设计意图：让学生明白为什么要平衡掉阻力，怎样平衡掉阻力，简化“探究加速度与力、

7、质量的关系”的实验，探究时小车受到的合力是细线对小车的拉力。本实验控制条件：小车的质量远大于钩码的质量注意事项：1小车的质量远大于钩码的质量，以保证细线对小车的拉力F与钩码的重力近似相等。实验中用质量为10g、20g、30g和40g的钩码来对小车施加拉力。2. 注意平衡掉阻力后，轨道和垫高的物体不能随意移动。3应将滑轮探出桌面，防止细线与桌面有摩擦，细线要与轨道平行。小组分工：11-6小组控制小车的质量为200g（小车上不放钩码）；7-12小组控制小车的质量为400g（小车上放一个200g的钩码）。2.小组实行组长负责制，组长负责小组管理及任务的分配。3.实验操作中的分工：两人负责实验操作，两人负责在打好的纸带上标上序号，并选出合适的计数点，测量数据。4.数据处理的分工：打完四条纸带后，四位同学每人负责计算一条纸带的加速度，记录数据。根据记录的数据求出小车的加速度，将小车的加速度填写在表格中。 实验数据实验次数钩码质量（kg）绳子拉力F（N）小车加速度a(m/s2) 第一次0.010.098第二次0.020.196第三次0.030.294第四次0.040.392问题3：先根据记录数据猜

8、想加速度a与F的数量关系，然后说明怎样利用图像法验证猜想？各小组根据实验数据在如图所示的坐标纸上做出加速度a与物体受力F图像，做好展示的准备。用多媒体实物展台展示某小组做的图象，让大家评价。教师演示利用数表Excel软件进行加速度a与F的关系的数据处理。 总结：在小车质量一定的情况下，它的加速度与受到的力成 关系。强调：如果同学们猜想是正确的，那么根据实验数据，以a为纵坐标，以F横坐标，作出的图象都应该是过原点的倾斜直线，但实际描的点并不严格在某直线上，也不一定过原点。若真是aF需多次实验才能证实。 设计意图：让学生先根据记录数据猜想加速度a与受力F的数量关系，然后验证猜想，最后学生做图象，利用图象寻求物理规律。学生整理实验器材【课堂小结】请同学们整理、反思本节课的学习内容，根据下列问题总结本节课学习的收获，小组内交流完善，并提出对于本节课的学习的疑惑。问题1：加速度与力、质量的定性关系是什么？问题2：应采用什么实验方法得出加速度与力、质量的定量关系？问题3：探究过程中的注意事项有哪些？问题4：通过图像得出的探究结论是什么？【当堂检测】如图所示，是一位同学在利用小车和轨道探究加速度与力、质量关系的过程中，实验装置安

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