人教版高一物理必修1第4章第2节实验：探究加速度与力、质量的关系教案

教学基本信息
课题
探究加速度与力、质量的关系
学科
物理
学段：
高一物理
第一学期
年级
高一
指导思想与理论依据
通过初中的物理两年的学习，科学探究思想必然产生很深的影响，但学生受其影响较大的还是科学探究的几个要素。在高中阶段，我们应该努力让学生体会探究的实质。牛顿第一定律告诉我们：物体的运动状态及其改变是由它所受的力决定的，而不是因为其他的因素，而运动状态改变的难易程度又与其自身的质量有关。我们知道加速度是描述物体运动状态变化的基本物理量，那么，物体运动的加速度一定是由物体所受的力，以及自身的质量决定的。于是，探究加速度与力、质量的定量关系就是自然而又十分必要的。
教学背景分析
教学内容：关于实验的基本思路，由于初中阶段的学习，学生应该很清楚，但让学生结合自身的生活经验和一些常识，对加速度与力、加速度与质量间的定量关系进行合理的猜想还是必要的，因为这与实验数据的处理直接相关。因为正比、反比关系用图像进行数据处理比较直观，而且还有利于减小误差的影响和进行误差分析，所以实验用图像方法处理数据。但a-m间的双曲线关系却不是能准确、直观看出的，这时用1/m的数据作为横坐标，就能够使问题变得简单。这一处理方法将会对学生的思想和心理产生深刻的影响。有了这一转变，就是二次方或是三次方关系也变得容易研究。学生情况：本校的学生是房山区三类校的学生，学生基础非常薄弱，学生的动手能力也有限，本节课设计的内容不是很难，重点让学生熟悉和使用平板数据采集器、传感器、力学轨道等数字化元件，会观看和和分析实验数据。并且会从数据中分析规律，发现问题。教学方式：猜想、探究、分析、讲授、归纳教学手段：实验探究技术准备：PPT、力学轨道、位移传感器、数据采集器
教学目标
理解探究加速度与力、质量的关系的合理性和必要性。理解实验思路的合理性，以及用图像处理实验数据的有效性。经历实验的操作和测量过程，以及通过图象处理实验数据的过程，体验如何平衡摩擦阻力、减小系统误差（所挂重物的重力不等于小车所受的拉力等）的操作方法。体会整个探究过程的科学科学严谨和合理性。
教学过程(表格描述)
教学阶段
教师活动
学生活动
设置意图
技术应用
时间安排
创设情境
引导学生思考：质量相同的赛车和小汽车从0加速到100km/h所用的时间不同，可以看出，加速度与力有关系；小汽车和大货车从0-100km/h加速所用时间不同，可以说明，加速度与质量也有关系。
与老师共同回顾，加速度与力有关，与质量也有关系。
引起兴趣，提出问题
ppt
3分钟
温故知新
那么加速度和质量、力有怎样的定量关系呢？我们应该怎么研究呢？
共同回答：采用控制变量法来研究
引导学生掌握科学思想方法
2分钟
新课讲解
介绍实验器材：数据采集器、位移传感器、力学轨道、一枚一角硬币质量为3.3g，重为0.033N，小桶质量为4.9g,重为0.049N，小车质量为0.149kg，配重片为50g
示范介绍器材的组装，把小车固定到力学轨道上，连接好位移传感器。介绍DIS7.1软件的操作。如何平衡摩擦力，用什么方法平衡摩擦力。
熟悉实验器材，知道每样器材的使用。学生将实验器材组装好，了解DIS7.1软件的使用。打开专用软件。共同回答：利用重力的分量平衡摩擦力。
让学生认识实验器材，学会操作
PPT,实验器材、DIS7.1软件
5分钟
实践操作
指导学生操作，查看学生在操作过程中的不当之处。指导学生，如何利用数据得出图象。
利用控制变量法，先控制小车质量不变，改变外力，再控制外力不变，改变小车质量，得出a-F图象、a-m图象。
学生通过具体操作发现问题，并思考问题产生的原因。
实验器材
10分钟
分享交流
展示学生实验结果，共同分析产生结果的原因。a-F图象可以显示出在m一定的情况下，二者成正比关系。提出问题：a-m图象为双曲线对于规律的认识不能很清晰，猜想一下，怎么才能出现我们经常分析的线性关系呢？
展示本组的实验结果，分析产生误差的原因。学生回答：可能画ａ－１／ｍ的图象会出现线性关系。
培养学生发现问题，解决问题的能力。
学生实验数据
15分钟
效果评价
本实验哪些操作会影响实验结果引起误差呢？
学生分析误差来源，总结实验过程中还需改进的地方。
培养学生严谨科学的态度
２分钟
归纳总结
通过控制变量法，我们得出了怎样的结论？
在质量一定的情况下，加速度与力成正比；在力一定的情况下，加速度与质量的倒数成正比，即加速度与质量成反比。
总结、归纳
板书
３分钟
拓展提高
除了利用数据采集器进行实验，还可以用什么方法操作。
学生回答：可以用打点计时器打纸带，计算小车加速度与力和质量之间的关系。
拓展学生思维
打点计时器
５分钟
学习效果评价设计
评价方式学生分组制定实验方案实验方案制定的科学性和严谨性小组成员的参与程度和讨论程度实验过程中对出现的问题能否独立解决对误差的分析是否到位
评价量规：评估方法：自评、小组评、教师评评价项目单项指标评价标准等级得分能力评价合作能力是否和小组成员同心协力8642探究能力是否积极探究8642分析能力是否提出自己的见解8642课堂表现评价参与度是否积极参与到小组讨论8642认真度课堂是否认真，有没有做与课堂无关的8642随堂练习课堂练习的正确率8642课后评价课后探究对实验后的问题反思如何8642
本教学设计与以往或其他教学设计相比的特点
本教学设计是针对农村三类校学生的实验探究课，旨在尝试探究实验的上课效果，培养学生的科学素养。本教学设计不是采用传统实验器材，利用传感器等数字化实验器材，想通过本节课的学习让学生对实验器材有所了解，再逐步深入理解达到熟练操作的目的。课前已经让学生对实验方案进行设计，但学生遗漏的地方是如何“消除”摩擦力，所以在本节设计时考虑到这一点，对平衡摩擦力这做一统一讲解，但由于学生基础有限，所以在平衡摩擦力这一步在课前就让学生完成了。实验中用硬币代替钩码可以使桶和硬币的质量远远小于小车的质量，符合本实验成立的条件，并且硬币的质量固定，可以使每次所加的质量保持相同，还能顺利放进小桶中，比钩码好操作。
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