学生实验优质课教案设计

教学设计

学

科

教

师

课题名称

学情分析

学生基础差，而且掌握的知识和能力参差不齐。许多学生甚至没有任何动手实验的能力。学生初步知道匀变速直线运动的加速度测量、质量测量和力的测量。也知道加速度与质量和力的定性关系。学生对控制变量法的掌握还不是很透彻，加上本节实验的误差比较大，特别是没有满足两个特定条件下，几乎得不到正反比的结论。因此这节实验课不能上的过快，可以分成几节课来完成。第一节课进行实验设计和分析，第二节课进行分组操作，第三节课进行误差分析和练习巩固。让学生充分体验实验探究过程，激发出对科学探究的兴趣。通过亲手操作，体会科学探究中的物理方法。

教材分析

本节是人教版高中物理必修1第四章《牛顿运动定律》的第二节。牛顿运动定律是经典物理学的核心内容，是本册书的重点，也是高考热点。本节是实验课，安排在第二节既能巩固学生对牛顿第一运动定律的认识，又为下一节研究牛顿第二运动定律奠定重要基础，起到承上启下的作用。《普通高中物理课程标准》涉及本节的内容有：“通过实验，探究加速度与物体质量、物体受力的关系。”本条目要求学生通过实验，探究加速度、质量、力三者的关系，强调让学生经历实验探究过程。

教学目标

一、知识与技能

1．理解物体运动状态的变化快慢即加速度大小与力、质量有关。

2．通过探究加速度与力和质量的定量关系的实验设计，培养学生解决实际问题的能力。

3．通过分组实验培养学生动手操作能力和数据处理能力。

4．通过对实验的误差分析并对实验进行改进，培养学生的创新能力。

二、过程与方法

1．指导学生定量探究加速度与力和质量的关系，体会控制变量法。

2．引导学生自己设计实验，体会等效替代和忽略次要因素的方法。

3．通过对实验数据进行处理，掌握数学图像分析物理规律的方法。

三、情感、态度、价值观

1．通过实验，培养实事求是、尊重客观规律的科学态度。

2．通过探究激发学生的求知欲和创新精神。

3．培养小组合作的团队精神。

物理

程永活

年

级

单

位

高一

教学形式

歙县二中

实验探究

实验：探究加速度与力、质量的关系（第1课时）

教学重难点

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．实验数据的分析和处理。

难点：1．在老师引导下提出切实可行的实验方案。

2．实验的操作过程和误差分析。

教学策略：

【教学策略】

结合我们学生的实际情况，确定本节采用先由教师利用多媒体课件和实验引导学生设计实验，然后学生分组自主探究的方法进行教学，使学生亲身经历实验设计过程和实验探究过程，体会探索自然规律的艰辛与喜悦；采用小组讨论实验法，培养学生的团结合作的意识，共同学习、交流提高的学习态度。

鉴于目前学生的能力差，这一节内容可以安排3课时完成。第1课时设计实验和实验初步操作，重点通过设计过程培养学生解决实际问题的能力，通过实验操作培养学生动手能力和合作意识；第2课时独立实验、数据处理，重点培养学生动手实验能力。通过数据处理让学生掌握图像处理数据的科学方法；第3课时，误差分析、实验的改进和练习巩固，通过误差分析和实验改进培养学生创新能力，通过练习进行巩固。

在教学时按以下步骤进行：

(一)理论推理、形成课题：

以往我们通过一些视频引入课题，这样能激发学生的兴趣。但是考虑到这是一节实验课，这里我们采用由已知原理进行推理概括的方法引入。重点培养学生的理论推理能力。

根据牛顿第一定律内容，同学们能推出物体运动状态变化的快慢，也就是加速度的大小与什么物理量有关？（加速度与力、质量的定性关系），然而物理学并不满足于这样定性的描述，我们还要知道物体的加速度与它的受力、质量之间究竟有什么样的定量关系。

自然引出探究的课题。 (二)、提出假设，进行猜想：

对加速度与它受到的力、质量之间定量关系，引导学生大胆猜想是很有必要的，因为这与实验数据的处理息息相关。学生会顺利地猜想出：加速度可能与它受到的力成正比，与它的质量成反比。“实践是检验真理的唯一方法，你将通过什么方式去检验你的猜想呢？”自然进入下一个环节。

(三)制定计划，设计方案 实验的方案、器材甚至步骤和结论在旧教材中基本上是直接给出的，而新教材只给出了实验的基本思路，而没有给出确定的实验方案，实验方案和器材的选用要学生自己设计。又因为学生在初中已有使用“控制变量法”研究多个变量问题的经验，所以在此教师经过简单的提醒之后，让学生自己回答控制变量法的思路。

对于实验方案，我采用了参考案例2，虽然这个实验方案跟第二章的实验差不多，实验过程时间很长，但是我觉得还是选择这一方案好。首先这个方案学生容易提出，而且可以巩固第二章实验，让学生熟练掌握打点计时器测量加速度。教师通过逐步引导学生自己设计实验，可以重点培养学生解决实际问题的能力。引导学生设计实验时，主要掌握其中的两个问题：怎样测量物体的加速度；怎样提供和测量物体所受的力。特别是怎样测量物体受到的力，这是高考热点，它有几个要点：平衡摩擦力，m<

板而不是水平。这些也是这节课要重点学习。这些在第1课时完成。

（四）进行实验，收集数据

依据设计的实验方案分组进行实验，记录数据。分组时可以让一部分学生不满足上面几个要点，这样可以在课后让学生讨论分析出现这些现象的原因，这样学生能更好地掌握，也能更好地培养学生解决实际问题的能力。实验时针对学生的操作出现的共同问题稍作点拨，让学生注意操作事项和要领及规范性，由于时间关系，加上天平的使用学生初中就重点学习了，这里在实验之前我们将小桶和小车的质量测好，直接告诉学生。

（五）分析数据，得出结论 由于我们的学生能力较差，可以将数据处理、误差分析和实验改进放在第二节课进行，特别是实验改进，可以培养学生的创新能力，还可以作为学生创新大赛的作品。为了这节课的完整性，可以在实验操作开始之前为学生搭建一个交流平台，利用学生的定性猜想引导学生讨论数据处理的方法，如何将两个量的非线性关系转化成线性关系，这样能直观地判断猜想的规律是否正确。

引导学生分析出：加速度与它受到的力成正比关系我们就会令横坐标表示物体受到的力，纵坐标表示加速度；加速度与它的质量成反比关系我们就会令横坐标表示物体质量的倒数，纵坐标表示加速度；若加速度与它受到的力成二次方关系令横坐标表示力的二次方，纵坐标表示加速度；总之，我们需要采用不同的处理方法，将两者非线性关系转化成线性关系（一次函数图像）。

我把这些放在第2节课进行。

实验结束后，教师要再次为学生搭建一个交流合作的平台，让学生代表展示每种方案的实验数据，分析各种现象的原因，进行误差分析，并得出结论。共同总结实验的得失成败及改进办法，让师生在交流中共同进步。这些放在第3课时进行。

教学过程与方法

教学环节

一、引入课题

教师活动

学生活动

设计意图

让学生明确本节课内容，并初步知道如何进行下一步探究，有很强的求知欲望。

复习牛顿第一定律引入本节课的内容，讨论并回答：力是改变运动状态通过下面一系列的问题，使学生思考采用什么样的方法来验证猜想。

问题1：上一节我们学习什么？（牛顿第一定律）请同学们说出牛顿第一定律内容，并猜想加速度大小跟什么有关？（教师注意：教师引导或告之本节课只探究加速度与力和质量的关系。）

的原因，力大运动状态容易改变，而运动状态的改变快慢是用加速度来描述的，因此力大，加速度大；质量是惯性大小的量度，质量大，惯性大，运动状态难改变，即加速度小。

学生可能猜出质量和力以外的问题2：能否从理论上分析力越大，加因素，

速度越大；质量越大，加速度越小？

二、实验设计

设计问题引导学生设计出实验方案

问题3：研究一个物理量同时与两个物理量问题4：初中用过这种办法吗？举例说明。

学生讨论回答并进行实验验证：

安排此问学生很容易回答出用控制变量题的目的是向学生有什么定量关系，应当采用什么方法？

法。

参考：在讨论电流与电压、进行物理

总结方法：保持质量一定，怎样研究加电阻两个量是什么关系时；在讨学研究方速度与力的关系；或保持力一定，怎样研究论压强与压力、作用面积两个量法的教加速度与质量的关系？

是什么关系时等。

育。控制问题5：我们需要测量哪几个物理量？学生会回答出用打点计时变量法、如何测量？

器测出几个加速度及所对应的若不提测加速度，可追问如何测出加速小车的质量和受到的力。可以用等效替代度。（引导学生用第二章的实验装置，并展示。）

天平或弹簧测力计测小车的质法和抓住主要因素忽略次要因素的科学探究方法。

量。

学生可能回答：这里的力指问题6：这里的力是哪个力？

如何测的是小车受到的合力，可以把每量呢？

个力测出来然后求出合力。

教师要引导学生分析两个替代：

学生讨论后得出满足两点：1、

绳子的拉力替代小车的合力。

问题7：我们能否只需测量出拉力，用（1）除了绳子的拉力以外，其绳子的拉力代替小车受到的合力？需要怎它的力合力为零。在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块样做？

2、托盘和砝码的重力替代绳子的拉力

薄木板，反复移动薄木板的位问题8：绳子的拉力怎样测量？（可以置，直至不挂重物的小车在斜面用拉力传感器接在绳子上，直接测量绳子的上运动时可保持匀速运动状态。

（2）有绳子拉力时，其它力拉力。）如果没有拉力传感器，可以用托盘都不会发生变化。调节滑轮使绳和砝码的重力替代吗？

子与木板平行而不是水平。（这教师告知：如果加速度很小，我们可以个过程叫平衡摩擦力。）

近似认为它们相等。所以该实验需要满足一学生分析：当物体保持平衡时，个条件：砝码和托盘的质量m远小于小车这两个力相等。可是这里小车是的质量M。这样就确保加速度很小（一般要做匀加速直线运动，所以托盘与小于1m/s2）。

砝码的重力大于绳子的拉力。

三、分析数据处理方法：

问题9：请同学们猜一猜加速度与力、质量有什么定量关系。我们怎样判断我们的猜想是否正确？

1、判断加速度与力的正比关系：

2、

判断加速度与质量的反比关系：

教师在学生回答出画反比函数时，告知学生不能以M为横坐标，加速度a为纵坐标，描绘a—M图像。（分析为什么）

应该以学生容易根据力大加速度安排此问大猜想加速度大小跟力成正比；题的目的根据质量大加速度小猜想加速是向学生度大小跟质量成反比。

学生讨论分析什么方法可以证明自己的猜想是否正确。

图像法：可以用拉力F为横坐标，加速度a为纵坐标，描绘a—F图像，看图像是否为过原点的倾斜直线（一次函数图像），若是则说明a与F成正比。

学生可能回答：以M为横坐标，加速度a为纵坐标，描绘a—M展示科学的数据处理方法。

1为横坐标，加速度a为纵坐M

1标，描绘a图像。看是否为过原点的M倾斜直线，若是则说明a与M成反比。

图像。

四、制定实验详细方案

指导学生制定出详细的实验方案

学生讨论制定详细实验方案。为下一节课做准备。

让学生学会交流、合作、分工。

板书设计

实验：探究加速度与力、质量的关系

一、如何探究加速度与力、质量的关系？

控制变量法：

保持质量一定，怎样研究加速度与力的关系；或保持力一定，怎样研究加速度与质量的关系？

二、需要测量哪几个物理量？如何测量？

1、用天平或弹簧测力计测小车的质量。

2、打点计时器和纸带（按课本第二章方法）测加速度。

3、测小车受到的合力。

等效替代法（两个替代）：

绳子的拉力替代小车的合力，需要平衡摩擦力。

托盘和砝码的重力替代绳子的拉力，满足砝码和托盘的质量m远小于小车的质量M（加速度很小）。

三、数据处理方法：

图像法：建立合适的一次函数图像，看图像是否为过原点的倾斜直线。

1、

以拉力F为横坐标，加速度a为纵坐标，描绘a—F图像，

2、以11为横坐标，加速度a为纵坐标，描绘a图像。

MM分层作业设计：

基础题：1、该实验的目的是什么？

2、实验时采用了哪些什么方法？

3、谈谈我们所选方案中怎样减小误差？

提高题：1、为什么要平衡小车的摩擦力？什么情况下不需要平衡摩擦力？

2、什么情况下需要拉小车的砝码质量应远小于小车的质量，满足这一条件的目的是什么？

3、说说图象法处理实验数据技巧？

4、在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，下列说法中正确的是(

)

A．为了减小实验误差，悬挂物的质量应和小车与砝码的总质量相当

B．为减小小车、纸带受到摩擦力对实验的影响，需把小车运动平面起始端略垫高

C．实验结果采用描点法画图像，是为了减小误差

aD．实验结果采用教学反思：

1M坐标作图，是为了根据图像直观地作出判断

本节课不是高中第一个探究性实验，所以不要给出确定的实验方案，而是引导学生自己设计实验方案和选用器材，尽可能地让学生自己解决。本节是重点章节，学生要掌握的内容很多，可以根据学生情况分3节课进行，第1节课重点让学生设计实验，掌握实验的几个要点，而把实验具体操作和数据处理放在第2节课，误差分析以及实验改进方案放在第3节课。第1节课采用学生最容易设计的方案，其它方案作为课外思考，或者第3节课讨论。从而让学生体会设计实验方案的过程及利用图像寻求物理规律的方法。实验的基本思路是：

提出问题

→

猜想（做出假设）→

进行实验→

分析数据→

得出结论→

反复验证

单位：

歙县二中

姓名：

程永活

日期:2018年1月25日