2. 探究加速度与力、质量的关系课堂实录【1】

教学设计

《力学实验专题复习——探究加速度与力、质量的关系》

武汉市钢都中学物理组

刘琼

一、教材分析

1、本节内容在教材中的地位和作用

《探究加速度与力、质量的关系》在人民教育出版社物理室编著的全日制普通高级中学教科书（必修加选修）《物理》必修1中第四章第2节的内容。牛顿第二定律是动力学的核心内容，是本章重点和中心内容，而探究加速度与力和质量的关系是学习下一节的重要铺垫。本节是探索规律的实验，重点是让学生亲身体验探究过程。在教师的引导下学生动手、动脑进行设计研究，体会通过控制变量法来研究物理规律的重要方法。让学生在实际的设计和实验操作中体会到物理学研究的方法，达到掌握方法、提高能力的目的。

2、教学目标

结合教材内容和学生的特点，本节课的教学目标定位如下：

①掌握利用力学三要素（研究对象、受力分析、运动分析）解决力学实验的基本思想；

②了解测量物理量的基本方法，并学会用控制变量法研究物理规律；

③再次体会探究加速度与力、质量的关系的过程，帮助学生更好的理解牛顿运动定律；

④掌握运用图像处理问题的方法，并会进行实验误差分析。

通过学生探究加速度与力、质量的关系的过程，引导学生应用

过程与方法

力学三要素解决力学实验的基本思想，培养学生的科学素养。

通过探究物理规律的过程体验，加强对学生科学素质的培养，

情感与价值观

培养学生科学探究精神和实践能力，形成严谨认真、实事求是的科学态度。

知识与技能

3、教学中的重点和难点

重点：1、利用探究加速度与力、质量的关系，归纳解决力学实验的基本思想；

2、掌握测量物理量的基本方法。

难点：从科学思维上将力学三要素融合在力学实验中

1

二、教学设计思想

本节课的设计思路，是利用探究加速度与力、质量的关系归纳解决力学实验的基本思想的专题复习课。从往年高考力学实验题分析中可以看出，探究加速度与力、质量的关系是力学实验最基础、也是最重要的实验（几乎所有的力学实验都直接或间接利用本实验的思想、原理、操作进行考查）。本实验涉及三个力学量a、F、M的测量正对应力学三要素（研究对象、受力分析、运动分析）的分析，所以力学三要素也是解决力学实验的基本思想。

通过一道高考力学实验题直接引导学生从力学三要素的角度再次体验探究加速度与力、质量的关系的过程。选择两组典型的实验装置，采用学生分组实验，摆设了两大组实验器材，利用控制变量法每组又分两个小组，一组传统实验，一组由气垫导轨和光电门组成的器材；引导学生根据实验导学卡和实验器材设计实验制定方案、获取处理信息（借助计算机处理实验数据、绘制图像可以让学生有更多的时间对探究中问题的思考或练习巩固落实）、基于探究得出的结论并能对实验误差作出解释，并能从力学三要素的角度对探究过程和结果进行交流、讨论、评估，汇总后每组派学生代表与大家共享、回答学生和老师的质疑。充分体现学生在课堂中的主体地位，侧重于培养学生的实践能力，分析问题、解决问题的能力；培养学生的交流合作能力。在学生汇报的同时构建知识导图、总结物理量的测量方法（直接测量方法和转换测量方法），最后从力学三要素汇总出探究加速度与力、质量的七种方案，并配上相应的习题巩固，使学生养成用力学三要素解决力学实验的科学思维习惯。

三、教法和学法

物理学是一门以实验为基础的学科，物理中很多规律都来源于实验的探索。教学实践证明：探索性实验能极大地提高学生学习物理的兴趣，又能使学生学会一些探索大自然规律的基本方法，培养他们解决实际问题的能力。因此，教学中突出引导学生从力学三要素的角度不理解和分析力学实验的基本思路；再结合高考热点设计两组器材不同的实验，采用学生分组实验操作、分析得出结论的探究式教学，培养了学生的实验能力、分析能力及实事求是的科学态度；最后进行方法总结及习题巩固，以达到落实探究效果的目的。

为了积极推行新课改，本节课的教学设计尝试使用翻转课堂的学习模式。一方面，教学对象是高三年级的学生，本课题对学生来说不是新课，但学生往往只是记住了某些重要的结论并没有从原理的角度去理解其原因；另一方面，本节课是进行拓展性探究，容量比较大。课前会给学生本课题的微课视频，以及关于这个实验的传统基础知识填空、知识导图填空和相关习题的导学案。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，养成良好的科学素养。因此在学习过程中，要让学生主动参与、乐于探究、勤于动手、善于归纳总结，注重搜集和处理信息，养成拓展性、创造性的科学思维。

四、教学程序

通过往年高考实验题的思考引入→学生分组实验→学生代表展示探究结果、答疑→知识导图（测量a、F、M的方法）→拓展性方法小结→习题巩固

2

实验器材：

第一组实验用：一端带定滑轮的长木板、小车、连有细绳的小桶、砝码、钩码、电火花式打点计时器、纸带、刻度尺、计算器、计算机。（两组）

第二组实验用：气垫导轨、滑块、连细绳的小桶、金属片、光电门（两个）、游标卡尺、计算机（两台）、计算器。（两组）

主要教学过程

教

师

活

动

学

生

活

动

设计

意图

一、新课导入

幻灯片展示2016年全回忆解决力学问题的基本步骤：

1、确定研究对象；

国卷Ⅲ的力学实验题让学生2、受力分析；

思考。

3、运动分析；

引导学生从解决力学问4、选择合适的物理规律方程求解；

题的三大要素（研究对象、

5、讨论答案的合理性。

受力分析、运动分析）去思考力学实验。

二、新课教学

学生分组实验

（一）学生实验

第一组实验用：一端带定滑轮的将学生分成两大组，一个大长木板、小车、连有细绳的小桶、砝组又分成2个小组。引导学码、钩码、电火花式打点计时器、纸生根据实验导学卡的要求和带、刻度尺、计算器、计算机。（两实验桌上的器材完成实验探组）

究，记录实验结果。最后要要求：以小车为研究对象、用挂求2个小组交流后把实验结重物的重力代替小车受到的合力、打果汇总到一起派一个学生代点计时器测加速度的方法、用计算机表进行展示、解说，并解答作图法，探究加速度与力、质量的关其他同学或老师提出的疑系。

问。

第二组实验用：气垫导轨、滑块、连细绳的小桶、金属片、光电门（两

个）、游标卡尺、计算机（两台）、计算器。（两组）

要求：以滑块和所挂重物系统为研究对象、光电门测速求加速度的方法、用计算机作图法，探究加速度与力、质量的关系。

让学生意识到解决力学问题思想的通用性（约3分钟）

培养学生的实验操作能力、以及对科学探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力，逐渐严谨认真、实事求是的科学态度，并使学生从中体会到成功的乐趣。

（约10分钟）

3

（二）实验探究成果汇

使学生掌报、质疑、答疑

每组派一个学生代表汇报本组握实验测探究的实验结果、简单误差说明。

量物理量

从力学三要素角度引导在老师的引导下从力学三要素的基本方学生构建实验知识导图、归角度展开本组实验中关于a、F、M 的法，并能使纳物理量的测量方法

分析。

学生更深共同完成知识导图

刻的理解

实验原理，

物理量的两种测量方发现力学法：

实验的力学共性思

直接测量法

想（约10转换测量法

分钟）

（二）探究加速度与力、质量的关系的拓展性小结及习题巩固

研究

受力特点（受力分析）

加速度分析（运动分析）

对象

方案一

小车M F≈mg（要求：平衡摩擦力；

打点计时器(x4x5x6)(x1x2x3)m«M)

方案二

两小车对F≈mg（要求：平衡摩擦力；

条件：v0=0且t1=t2

比实验

则由

x=at2/2 有x1:x2=a1:a2

m«M) 方案三

小车M F≈mg（要求：平衡摩擦力；

位移传感器测速，作v-t图

求a

m«M) 方案四

小车M F≈mg（要求：平衡摩擦力；

光电门测速求m«M) dd

方案五

小车M 拉力传感器测力（要求：平打点计时器、光电门测速、

衡摩擦力）

位移传感器测速

不需要m«M

方案六

M和m F=mg（要求：平衡摩擦力）

打点计时器、光电门测速、

系统

不需要m«M 位移传感器测速

方案七

气垫导轨F≈mg（要求：m«M) 光电门测速、

上的滑块不需要平衡摩擦力

位移传感器测速

M和m

系统

a9T2at2t1t12a(td)2(td)2212x

拓展性小结说明

根据高考真题题型分析及教材介绍的相关实验器材和方法的使用，对探究加速度与力、质量的关系归纳了以上七种方案，并配以相关习题巩固。使学生体会到实验要在理解实验原理的基础上有的拓展性思考和创新思维，才能应对灵活多变的各种变化。

（大约17分钟）

课后习题

4 作

业

板书设计

力学实验专题

力学三宝：

研究对象

受力分析

运动分析

——探究加速度与力、质量的关系

N

F

Ff

G

N

G1

θ

对M：FM合=F=Ma

Ff

对m：Fm合=mg-F=ma

F

Fmgm1M

G

G2

F

F

mg

对（M+m)系统

: F合=

mg=（M+m)a

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