資源簡介

4.2 實驗：探究加速度與力、質量的關系----大單元分課時教學設計
課 題 人教版高中物理·必修·第一冊 第四章第2節 實驗：探究加速度與力、質量的關系
課 型 新授課 復習課□ 試卷講評課□ 其他課□
授課班級 授課時間
教學內容分析 課標要求：高中物理新課程標準是現代高中物理教學的規范，在實施該標準的過程中，應不斷探索新的教學理念,充分發揮教師的主導作用和學生的主體作用，改革教學模式，進行啟發式教學，培養學生的物理學科核心素養、滿足學生終生發展需求，注重課程的時代性，關注科技進步和社會發展需求。為了更好地激發學生學習的興趣，將實施多樣化教學，將物理知識與生活緊密聯系，從生活走進物理，再由物理解釋生活現象的方式進行教學，引導學生的自主創新和探究。 教材分析：牛頓運動定律是動力學的核心內容，其中牛頓第二定律又是牛頓物理學的核心，所以讓學生探究加速度與力、質量的關系，可以讓他們更好的理解和構建牛頓第二定律物理思想，知道牛頓第二定律的建立具有實驗基礎，同時使他們體驗到物理科學規律的研究方法，為下一節牛頓第二定律的進一步學習奠定基礎；
學情分析 知識儲備：學生在初中研究過電流I、電阻R、和電壓U之間的關系，對于控制變量有了一定的認識，本節探究加速度與力、質量的關系仍采用這種方法，學生容易接受。在教學中，指導學生自己設計實驗方案，用表格記錄數據，計算機進行數據處理，在過程中穿插師生、生生之間的交流、討論，最后讓學生分組展示自己的實驗，學生互評，教師點評。 能力基礎：這個階段的學生處于高一階段，他們已經有了初步的觀察思考能力、實驗探究能力、分析解決問題能力和歸納總結能力，但總容易忽略一些細節內容。 思維能力：初步的觀察思考能力、實驗探究能力、分析解決問題能力和歸納總結能力
核心素養 物理觀念：能能夠判斷物體加速度影響的因素。 科學思維：過實驗和練習歸納出應用力的平衡條件解決實際問題的基本步驟和基本方法，進一步掌握正交分解法。 科學探究：通過從物理現象和實驗中進行探究，歸納出簡單的科學規律。 科學態度與責任：意識到物理規律在現實生活中的重要作用，增強對物理學習的興趣。
教學準備 實驗準備
活動設計
教學內容 教師活動 學生活動 評價任務
活動一：展示學習目標
理解加速度的大小與力和物體的質量有關。 探究加速度與力和質量的關系。
活動二：講授新課 在物理學中，尋找兩個變量之間的關系，可以是理論推導，也可以是通過實驗。本節課我們通過實驗的方法來尋找加速度與所受外力及物體自身質量的關系。教師引言：通過前面的學習，我們知道只要物體的速度改變，就說物體的運動狀態發生了改變，下面請同學們思考一下，有那些因素影響物體運動狀態的改變呢？
新課導入 學生活動：思考并回答。 教師活動：總結學生的回答，得出力和質量是影響物體運動狀態改變的兩個因素。 教師活動：物體運動狀態發生變化，對應物體具有加速度，得出加速度與力和質量有關的結論。 學生活動：思考并產生疑問物體運動的加速度跟外力到底有什么關系？加速度與物體本身的質量到底有什么關系？ 教師活動：在物理學中，尋找兩個變量之間的關系，可以是理論推導，也可以是通過實驗。本節課我們通過實驗的方法來尋找加速度與所受外力及物體自身質量的關系。 （二）新課教學 1、實驗研究方法 教師活動：讓學生思考初中階段是如何來研究電流I、電阻R、和電壓U之間的關系的？ 學生活動：先保持一個量不變，研究另外兩個量的關系，最后再綜合，得出三個量之間的關系。 教師活動：既然加速度與力和質量都有關，我們就可以按照這種方法來研究a與F、a與M之間的關系。 2、實驗過程設計 （1）加速度與力的關系 教師活動：請同學們猜想一下，物體的加速度與它所受的力有什么關系？試想賽車與普通小汽車質量相近，哪一個速度增加的快呢？ 學生活動：討論后回答賽車速度增加的快，因為賽車安裝了強大的發動機，它的牽引力大，得出加速度可能與力成正比，即a∝F。 教師活動：指導學生閱讀教材，明確實驗的基本思路和數據處理方法： a)實驗的基本思路：保持物體的質量不變，測量不同力的作用下加速度，分析加速度與力的關系； b)數據處理方法：設計表格，建立坐標系，描點，作圖，使多數點在同一條直線上。 設計表格如下： 123456F/Na/(m/s2)
（2）加速度與質量的關系 教師活動：請同學們猜想一下，物體的加速度與它的質量有什么關系？試想大卡車和小汽車在相同的制動力作用下，哪一個先停下來呢？ 學生活動：討論后回答小汽車先停下來，定性得出加速度可能與質量成反比，即a∝1/m。 教師活動：指導學生閱讀教材，明確實驗的基本思路和數據處理方法： a)實驗的基本思路：保持物體所受的力相同，測量不同質量的物體在該力作用下加速度，分析加速度與質量的關系； b)數據處理方法：設計表格，建立坐標系，描點，作圖，使多數點在同一條直線上。 設計表格如下： 123456(1/m)/kg-1a/(m/s2)
3、實驗方案設計 教師活動：請同學們分析，如果要完成此實驗需要測量的物理量有哪些？ 學生活動：加速度a, 物體所受力F, 物體質量m。 教師活動：請同學們思考如何借助所學知識實現對加速度a的測量？可以進行討論。 學生活動：討論并提出見解。1）讓物體做初速度為0的勻加速直線運動，用刻度尺測量位移并用秒表測量時間，然后由a=2x/t2可以計算出a。2）在運動物體上安裝一條打點計時器的紙帶，根據紙帶上打出來的點就可以計算出a。 教師活動：這些方法都可以定量測量出加速度具體數值，我們也可以不測加速度具體數值，因為我們探究的是加速度與其他量之間的比例關系，因此，測量不同情況下物體加速度的比值即可。 學生活動：思考并分析：由于a=2x/t2，如果測出兩個初速度為0的勻加速運動在相同的時間內發生的位移x1、x2，位移之比即為加速度之比，即a1/a2=x1/x2。把對加速度的測量轉化為對位移的測量。 教師活動：請同學們討論兩個問題：1）在質量不變的條件下來探究加速度與力的關系，如何來控制力的變化？2）在力不變的條件下來探究加速度與質量的關系，如何來控制物體質量的變化？ 學生活動：討論并發言。 教師活動：進行總結，并要求學生通過思考、討論來設計實驗方案。 學生活動：設計實驗方案。 教師活動：對學生設計的不同方案進行點評，并做適當補充，然后從中挑選出幾個切實可行的實驗方案。 教師活動：數據處理可以采用表格，建立坐標系，描點，繪圖的方法，也可以采用將表格中的數據輸入到計算機Excel表格中，進行擬合，參考教材32頁用計算機繪制v~t圖像的方法。 教師活動：讓學生進行分組實驗。 學生活動：挑選合適的實驗器材，組裝并進行實驗。 4、實驗結果展示 學生活動：展示本小組的實驗，介紹所采用的實驗方案、采用的數據處理方法、經過分析得到的結論。學生進行互評。 教師活動：對各小組學生的實驗進行點評，對表現突出的小組，給予表揚。并對學生擬合的圖線中，直線不過坐標原點，進行討論分析。 （三）課堂訓練 在做“驗證牛頓第二定律”的實驗時，計算出各紙帶的加速度后，將測得的加速度與力的有關數據記錄在表1中，將測得的加速度與質量的有關數據記錄在表2中。 表1 F/N1．002．003．004．00a/(m/s2)1．984．065．958．12
表2 (1/m)/kg-10．500．670．801．00a/(m/s2)2．042．663．233．98
（1）根據表中所列數據，分別畫出a-F圖象和a-(1/m)圖象。 （2）從圖象可以判定：當m一定時，a與F的關系為——————；當F一定時，a與1/m的關系為——————。 （3）由a-F圖象可知，m=——————。 （4）由a-(1/m)圖象可知，F=——————。 （四）課堂小結 本節課我們應用實驗探究了加速度與物體所受的力、物體質量的關系，采用了控制其中一個物理量不變的情況下來研究另外兩個量之間的關系的方法，讓同學們體驗了科學探究的過程。然而物理學的規律不是通過有限的幾個實驗“歸納”出來的，它們之所以正確，歸根結底是因為由它們得出的許許多多結論都與事實一致。 （五）板書設計 實驗：探究加速度與力、質量的關系 一、研究方法：先保持一個量不變，研究另外兩個量的關系，最后再綜合，得出三個量之間的關系。 二、探究加速度與力的關系：保持物體的質量不變。 三、探究加速度與質量的關系：保持物體的受力不變。 學生完成實驗報告（包括以下項目） 實驗題目、實驗人員、完成實驗時間 實驗的基本思路 實驗原理 實驗步驟 數據記錄 實驗結論 對實驗結論的分析 （六）課堂評價建議 ABC學生參與熱情方案制定情況實驗操作情況取得的數據數據處理能力實驗報告
主板書設計
教學反思

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