第2節(jié) 實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 教學(xué)設(shè)計

課題人教版高中物理·必修·第一冊第四章第2節(jié)實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系課型新授課?復(fù)習(xí)課□試卷講評課□其他課□授課班級授課時間教學(xué)內(nèi)容分析課標要求：高中物理新課程標準是現(xiàn)代高中物理教學(xué)的規(guī)范，在實施該標準的過程中，應(yīng)不斷探索新的教學(xué)理念,充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用，改革教學(xué)模式，進行啟發(fā)式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)、滿足學(xué)生終生發(fā)展需求，注重課程的時代性，關(guān)注科技進步和社會發(fā)展需求。為了更好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，將實施多樣化教學(xué)，將物理知識與生活緊密聯(lián)系，從生活走進物理，再由物理解釋生活現(xiàn)象的方式進行教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生的自主創(chuàng)新和探究。教材分析：牛頓運動定律是動力學(xué)的核心內(nèi)容，其中牛頓第二定律又是牛頓物理學(xué)的核心，所以讓學(xué)生探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，可以讓他們更好的理解和構(gòu)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(chǔ)，同時使他們體驗到物理科學(xué)規(guī)律的研究方法，為下一節(jié)牛頓第二定律的進一步學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)；學(xué)情分析知識儲備：學(xué)生在初中研究過電流I、電阻R、和電壓U之間的關(guān)系，對于控制變量有了一定的認識，本節(jié)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系仍采用這種方法，學(xué)生容易接受。在教學(xué)中，指導(dǎo)學(xué)生自己設(shè)計實驗方案，用表格記錄數(shù)據(jù)，計算機進行數(shù)據(jù)處理，在過程中穿插師生、生生之間的交流、討論，最后讓學(xué)生分組展示自己的實驗，學(xué)生互評，教師點評。能力基礎(chǔ)：這個階段的學(xué)生處于高一階段，他們已經(jīng)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(jié)能力，但總?cè)菀缀雎砸恍┘毠?jié)內(nèi)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(jié)能力核心素養(yǎng)物理觀念：能能夠判斷物體加速度影響的因素?？茖W(xué)思維：過實驗和練習(xí)歸納出應(yīng)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(xué)探究：通過從物理現(xiàn)象和實驗中進行探究，歸納出簡單的科學(xué)規(guī)律?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任：意識到物理規(guī)律在現(xiàn)實生活中的重要作用，增強對物理學(xué)習(xí)的興趣。教學(xué)準備實驗準備活動設(shè)計教學(xué)內(nèi)容教師活動學(xué)生活動評價任務(wù)活動一：展示學(xué)習(xí)目標理解加速度的大小與力和物體的質(zhì)量有關(guān)。探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系。活動二：講授新課在物理學(xué)中，尋找兩個變量之間的關(guān)系，可以是理論推導(dǎo)，也可以是通過實驗。本節(jié)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(zhì)量的關(guān)系。教師引言：通過前面的學(xué)習(xí)，我們知道只要物體的速度改變，就說物體的運動狀態(tài)發(fā)生了改變，下面請同學(xué)們思考一下，有那些因素影響物體運動狀態(tài)的改變呢？新課導(dǎo)入學(xué)生活動：思考并回答。教師活動：總結(jié)學(xué)生的回答，得出力和質(zhì)量是影響物體運動狀態(tài)改變的兩個因素。教師活動：物體運動狀態(tài)發(fā)生變化，對應(yīng)物體具有加速度，得出加速度與力和質(zhì)量有關(guān)的結(jié)論。學(xué)生活動：思考并產(chǎn)生疑問物體運動的加速度跟外力到底有什么關(guān)系？加速度與物體本身的質(zhì)量到底有什么關(guān)系？教師活動：在物理學(xué)中，尋找兩個變量之間的關(guān)系，可以是理論推導(dǎo)，也可以是通過實驗。本節(jié)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(zhì)量的關(guān)系。（二）新課教學(xué)1、實驗研究方法教師活動：讓學(xué)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(guān)系的？學(xué)生活動：先保持一個量不變，研究另外兩個量的關(guān)系，最后再綜合，得出三個量之間的關(guān)系。教師活動：既然加速度與力和質(zhì)量都有關(guān)，我們就可以按照這種方法來研究a與F、a與M之間的關(guān)系。2、實驗過程設(shè)計（1）加速度與力的關(guān)系教師活動：請同學(xué)們猜想一下，物體的加速度與它所受的力有什么關(guān)系？試想賽車與普通小汽車質(zhì)量相近，哪一個速度增加的快呢？學(xué)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(fā)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(dǎo)學(xué)生閱讀教材，明確實驗的基本思路和數(shù)據(jù)處理方法：a)實驗的基本思路：保持物體的質(zhì)量不變，測量不同力的作用下加速度，分析加速度與力的關(guān)系；b)數(shù)據(jù)處理方法：設(shè)計表格，建立坐標系，描點，作圖，使多數(shù)點在同一條直線上。設(shè)計表格如下：123456F/Na/(m/s2)（2）加速度與質(zhì)量的關(guān)系教師活動：請同學(xué)們猜想一下，物體的加速度與它的質(zhì)量有什么關(guān)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(xué)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(zhì)量成反比，即a∝1/m。教師活動：指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材，明確實驗的基本思路和數(shù)據(jù)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(zhì)量的物體在該力作用下加速度，分析加速度與質(zhì)量的關(guān)系；b)數(shù)據(jù)處理方法：設(shè)計表格，建立坐標系，描點，作圖，使多數(shù)點在同一條直線上。設(shè)計表格如下：123456(1/m)/kg-1a/(m/s2)3、實驗方案設(shè)計教師活動：請同學(xué)們分析，如果要完成此實驗需要測量的物理量有哪些？學(xué)生活動：加速度a,物體所受力F,物體質(zhì)量m。教師活動：請同學(xué)們思考如何借助所學(xué)知識實現(xiàn)對加速度a的測量？可以進行討論。學(xué)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(jù)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(shù)值，我們也可以不測加速度具體數(shù)值，因為我們探究的是加速度與其他量之間的比例關(guān)系，因此，測量不同情況下物體加速度的比值即可。學(xué)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(nèi)發(fā)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(zhuǎn)化為對位移的測量。教師活動：請同學(xué)們討論兩個問題：1）在質(zhì)量不變的條件下來探究加速度與力的關(guān)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(zhì)量的關(guān)系，如何來控制物體質(zhì)量的變化？學(xué)生活動：討論并發(fā)言。教師活動：進行總結(jié)，并要求學(xué)生通過思考、討論來設(shè)計實驗方案。學(xué)生活動：設(shè)計實驗方案。教師活動：對學(xué)生設(shè)計的不同方案進行點評，并做適當(dāng)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(xué)生進行分組實驗。學(xué)生活動：挑選合適的實驗器材，組裝并進行實驗。4、實驗結(jié)果展示學(xué)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(shù)據(jù)處理方法、經(jīng)過分析得到的結(jié)論。學(xué)生進行互評。教師活動：對各小組學(xué)生的實驗進行點評，對表現(xiàn)突出的小組，給予表揚。并對學(xué)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(xùn)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(guān)數(shù)據(jù)記錄在表1中，將測得的加速度與質(zhì)量的有關(guān)數(shù)據(jù)記錄在表2中。表1F/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(jù)表中所列數(shù)據(jù)，分別畫出a-F圖象和a-(1/m)圖象。（2）從圖象可以判定：當(dāng)m一定時，a與F的關(guān)系為——————；當(dāng)F一定時，a與1/m的關(guān)系為——————。（3）由a-F圖象可知，m=——————。（4）由a-(1/m)圖象可知，F(xiàn)=——————。（四）課堂小結(jié)本節(jié)課我們應(yīng)用實驗探究了加速度與物體所受的力、物體質(zhì)量的關(guān)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(guān)系的方法，讓同學(xué)們體驗了科學(xué)探究的過程。然而物理學(xué)的規(guī)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(jié)底是因為由它們得出的許許多多結(jié)論都與事實一致。（五）板書設(shè)計實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系一、研究方法：先保持一個量不變，研究另外兩個量的關(guān)系，最后