学生实验教案（名师）

教学设计：探究加速度与力、质量的关系

重庆涪陵十八中 吴书涛

【设计思想】

本节课是高中物理必修1第四章“牛顿运动定律”第二节的第一课时，第二课时将在第一课时的基础上安排学生实验。牛顿第二定律是动力学的核心规律，是本章重点和中心内容，本节课则从实验角度为后面研究牛顿第二定律做知识铺垫。

教学设计采用了“基于问题解决的物理课堂教学模式”。笔者考虑高中阶段教学的实际要求，认为教学设计主要围绕教学的知识、能力目标展开，在参考了有影响的问题解决教学模式后，构建了适合高中物理课堂教学的模式，如图1所示。

图1 基于问题解决的课堂教学的模式

笔者提出该模式的思想：教师要更新教育观念，实现教师角色和行为的转变，以问题为主线，坚持学生的主体地位,充分发挥教师的主导作用，使学生在创设的问题情境中，产生学习的需要，主动探究、亲身体验，并通过合作与交流，完成对知识的意义建构，培养思维能力，提升探究能力。

【教学重点】

1．如何提供并测量研究对象所受的力。

2．如何测量研究对象的加速度。

【教学难点】

指导学生通过自主学习和小组合作学习，设计实验方案，并讨论可行性。

【三维目标】

知识与技能

1．理解物体的加速度大小与力和质量有关。

2．设计实验探究加速度与力和质量的定量关系。

3．让学生了解力学气垫导轨的构成及实验的过程。

过程与方法

1．让学生猜想并会用控制变量法研究加速度与力和质量的定量关系。

2．指导学生通过自主学习和小组合作学习，设计实验方案。

3．通过演示实验验证学生的猜想，激发学生学习的兴趣。

4．让学生初步体验科学探究的方法。

情感态度与价值观

1．通过问题解决教学培养学生的问题意识和问题能力。

2．通过合作学习培养学生的合作与交流能力。

【实验器材】

力学气垫轨道及附件（其中挡光片宽度0.020m，载重片（45g/片）4片、小车和挡光片（总质量125g）等）、计算机及软件、光电门传感器2个、钩码（10g/个）5个

【教学过程】

流程

内容

活动一：回顾知识，提出问题

问题1：关于力和运动的关系，下列几种说法中正确的是（ ）

A．必须有力作用在物体上，物体才运动

B．没有力的作用，物体就要逐渐停下来

C．必须有力的作用，物体的速度才能改变

D．要保持速度不变，必须有力的作用

问题2：关于物体的惯性，下述说法中正确的是（ ）

选择A．运动速度大的物体不能很快地停下来，是因为物体B．静止的火车起动时，速度变化慢，是因为静止的物体惯性大的缘故

C．乒乓球可以快速抽杀，是因为乒乓球惯性小

D．在宇宙飞船中的物体不存在惯性

问题3：物体运动状态改变的快慢用什么物理量来描述？

学生：加速度

问题4：物体运动状态改变快慢与物体的哪些因素有问题

速度越大，惯性也越大

说明

通过问题1、2巩固上节课内容的同时，让学生感受到物体运动的改变与力和质量有关，然后让学生根据日常生活的例子，得到加速度与力和质量的定性关系。

关？

学生：物体的加速度大小与物体的受力和物体的质量有关。

问题5：物体质量一定，作用力越大加速度越大吗？举日常生活中的例子说明你的观点。

问题6：物体受力一定，质量大的物体加速度小吗？举日常生活中的例子说明你的观点。 学生：当物体的质量一定时，作用力大，物体的加速度大。当物体的受力一定时，质量大的物体加速度小。

活动二：大胆猜想，设计实验

猜想：加速度的大小与合外力、物体的质量应该有怎样的定性关系？ 学生：（1）加速度随合外力的增大而增大，即加速度表征问题

可能与合外力成正比；（2）加速度随物体质量的增大而减小，即加速度可能与合外力成反比。

问题7：用什么方法研究加速度与力、质量的关系？

a、m或a、1/m的关系。

问题8：有什么方法可以直观地验证你的猜想？

．．学生：图象法。

设计实验：

实验目的：探究加速度与力、质量的关系

实验的大体思路：

1．实验准备：

解决问题（提出假设）

应的实验器材？

（2）如何提供并测量研究对象所受的力？对应的实验器材？

2.实验步骤：

（1）m一定

，探究

a、F的关系。

（2）F一定，探究a、m或a、1/m的关系。

3.实验的注意事项：

4.实验数据的记录与处理：

教学时采取学生先独立探究，然后

学生作学习与小组间实验设计思路的交流时间约25学生表征问题后首先猜想的应该是最简单的关系—系。

学生：控制变量法。m一定

， a、F的关系；F一定，—正比关（1）研究对象是什么？如何测量研究对象的质量？对小组讨论。

（3）如何测量研究对象的加速度？对应的实验器材？

小组内合

活动三：小组交流，逻辑论证

类别

m的测量

其他小组的实验设计思路

天平测量

1.重物的重力（小车和砝码的质量＜＜重物的质量）

F的测量

2.平衡摩擦力

3.用气垫导轨

4.改变导轨的倾角从而改变F 1.打点计时器（逐差法）

2.光电门传感器（可以测时间，从而得到挡光板通过光电门的瞬时速a的测量

度）

3.比较法（初速度为零的匀加速直线运动，加速度比等于位移比，再用控制变量法探究规律。）

4.频闪照相

分钟。有些可行性

分析

√

√

小组提出的实验思路有一定的创新性，培养和激发学生的√

√

×

√

√

创新思维也正是基于问题解决的课堂教学的功能之一。

√

表格中的思路是部分小组合作学√

习的成果。

学生通过演示实验了解了实验的构成及原理，同时实验结果验证了自己的猜想，能激发他们学习物理的兴趣。

活动四：教师演示，验证猜想

演示实验：

教师介绍实验原理及实验仪器。

解决问题（检验假设）

dd)t2t1引导学生得出a的测量方法：a。

t12(实验过程：

1．小车质量一定时，探究加速度与拉力的关系

2．重物拉力一定时，探究加速度与质量的关系

实验图像：图2为aF图像，（坐标纸作图）

1图3为a图像。

m

学生根据实验结果得出结论：a活动五：总结方法，自我评价

F

m问题9：根据本节课的过程以及伽利略的科学方法，你能总结出科学探究的一般过程吗？ 交流评价

学生：观察现象→提出问题→讨论问题→提出假设→逻辑论证→实验检验→解决问题

问题10：科学探究过程需要我们以一种什么态度面对？

学生：实事求是、百折不挠的科学态度

小组评价：根据学生的课堂表现，评选优秀学习小组。

问题11：在演示实验中，用钩码的重力mg代替了小车所受的拉力，事实上钩码的重力mg与小车所受的拉力相等课后吗？在什么情况下，可以用钩码的重力mg近似代替了小车问题12：在实验中为何要将轨道倾斜一个角度？倾角过大或过小在所作图象中有什么反映？

【教后反思】

思考

所受的拉力？

学生在问题解决过程中经历了成功与失误、体验与反思。

该课题是新课程的新增内容，旨在通过实验让学生体会控制变量法是研究物理规律的重要方法，经历一次完整的探究过程，激发的求知欲和创新精神。本节课，笔者采用基于问题解决的物理课堂教学模式进行课堂教学，注意了探究性与有效性、主体性与主动性、预设性与生成性，很好地完成了教学目标，培养了学生的合作意识与问题能力，培养了学生相互学习、交流、共同提高的学习态度。