学生实验教案设计范例

《牛顿第二定律》教学设计

一、学习任务分析

1．教材的地位和作用

牛顿第二定律是在实验基础上建立起来的重要规律，它是动力学的核心规律，也是学习其它动力学规律的基础。

2．学习的主要任务

本节的学习任务类型是综合型。在知识上要求知道决定加速度的因素、理解加速度、质量、力三者关系；在技能上要求能设计和操作实验，会测定相关物理量；体验性上要求经历探究活动、尝试解决问题方法、体验发现规律过程，体会科学研究方法──控制变量法、图象法的应用。

3．教学重点和难点

重点：①知道决定物体加速度的因素。

②加速度与力和质量的关系的探究过程。

难点：引导学生在猜想的基础上进行实验设计，提出可行的实验方案、完成实验并得出实验结果。

二、学习者情况分析

在学习这一内容之前，所教的学生已经掌握了力、质量、加速度、惯性等概念；知道质量是惯性的量度、力是改变物体运动状态的原因；会分析物体的受力。已具备一定的实验操作技能，会用打点计时器研究匀变速直线运动。学生对物理学的研究方法已有一定的了解，在自主学习、合作探究等方面的能力有了一定提高。

三、教学目标分析

1．知识与技能目标

①让学生明确物体的加速度只与力与和质量有关，并通过实验探究它们之间的定量关系；

②培养学生获取知识和设计实验的能力。

2．过程与方法目标

在探究过程中，渗透科学研究方法（控制变量法、实验归纳法、图象法等）；

3．情感、态度、价值观目标

①通过学生之间的讨论、交流与协作探究，培养团队合作精神；

②让学生在探究过程中体验解决问题的成功喜悦，增进学习物理的情感。

四、教材处理与教学策略

在教材处理上把牛顿第二定律分为两个学时。第一学时主要的任务是：探究加速度与力、质量的关系；第二学时主要的任务是：建立牛顿第二定律并进行初步的应用。本节课是第一学时，主要采用以下的教学策略：

1．自主学习与合作探究

改演示实验为学生分组探究实验。让学生在自主学习中，通过对认知活动进行自我监控，并及时做出相应的调整。小组（4～6人一组），小组间的合作探究可以同时培养学生的合作精神和竞争意识，让不同层次的学生都能有所作为，有所收获。

教师的策略是宏观调控整体教学进度，微观放活学生局部学习进程，让学生的学习有组织、有步骤地进行。

2．现代教学手段与启发式

在课堂中采用多媒体课件作为辅助手段，创设物理情景，启发引导学生，帮助学生建立形象直观的认识，调动学生学习的积极性；同时利用CAI课件和校园网络处理实验数据，能有效地提高学习效率。

五、教学器材

教学设备：多媒体教室、课件。

学生分组实验器材（探究包）：，滑块、滑片、细线、小桶、天平、砝码、细沙、弹簧秤、小车、木块、钩码、一端带有滑轮的长木板、打点器、纸带、秒表、毫米刻度尺、垫木、橡皮筋等。

六、教学过程设计

（一）创设情景、引入新课

通过复习回顾知识，举出实例，提出设问，a、F、m三者的关系？引出课题

（二）提出猜想

教师：那么、物体的加速度与哪些因素有关呢？请同学们从生活经验出发提出自己的看法，并举例说明。

★为何体操，跳水运动员的身材都比较苗条、瘦小？

★从防止发生交通事故的角度考虑，说一说反超载的道理？

★F1方程式赛车的质量只有一般小轿车质量的三分之一，这样做有什么好处？

★神舟五号飞船返回仓返回时为何要打开降落伞？

预测学生有代表性的回答可能有以下几方面：（教师在学生分析的过程中板书归纳。）

1．与物体受到的外力的关系：

①与物体受到的外力有关；例如：骑自行车刹车：用力刹车时，用的力越大、车越容易停下来，即：阻力越大，自行车减速的加速度越大。

②与物体受到的外力无关；例如：用大小不一样的力推大石头，推不动，运动状态不变，加速度为零。

③应该是与物体受到的合外力有关；分析如下：用大小不一样的力推大石头，推不动，是因为大石头同时受到摩擦力的作用，受到合外力为零，因此、加速度也为零。

……

2．与物体质量的关系：

与物体的质量有关；例如：人分别用相同的力推自行车和摩托车时，自行车比较容易加速启动，而摩托车则较难。也就是说在相同的情况下，质量较小的自行车获得的加速度就较大。

……

3．与物体运动的速度的关系：

①与物体的速度有关；例如：速度大的物体较不容易停止运动，而速度小的物体较容易天下来。

②与物体的速度无关；例如：做匀速直线运动的物体不论速度大小，加速度都为零。

③与物体的速度无关；分析如下：加速度是描述速度变化快慢的物理量，从公式可知，加速度与速度的大小无关。

……

引导学生总结得出猜想：物体的加速度只与它所受合外力关。

说明学生在生活中对“影响物体加速度大小的因素”有所认识，但这些认识往往是片面的、不准确的。因此要让学生充分地表达已有的认识，在这过程中教师利用课件提供一些图片，对学生进行启发，引导他们不断修正自己的观点，从而形成对科学的认识。

引导学生结合前面学习的知识（牛顿第一定律等），讨论猜想的科学依据所在，从而确定：物体的加速度只与它所受合外力

说明：让学生从理论的角度加以分析有利于培养学生理论联系实际的能力，有利于培养学生的逻辑思维能力。

引导学生深入探究：与

（三）探究a与F、m的定量关系

1．确定研究方法

教师：我们应该采用什么样的物理方法来研究与

预测学生的分析可能如下：

分两步进行研究：

①保持研究对象的质量

②保持研究对象受到的合外力一定时，研究加速度和质量的关系。

一定时，研究加速度和合外力的关系；

、的定量关系呢？

和的定量关系。

和物体本身的质量有关。

和物体本身的质量有

然后综合两次的研究结果，进行推理和归纳，便可找出与系。

……

教师在确定研究方法后，简单地介绍“控制变量法”。

说明初中阶段学生曾多次应用过控制变量法。如果学生回答有误，教师启发学生回忆：研究电流与电压和电阻这三者关系所采用的方法。

2．设计实验方案

教师进一步引导学生设计实验方案。

让学生以小组为单位设计探究方案：包括使用哪些实验器材，如何进行操作，如何采集数据等？（要求学生把设计的方案简要地写在纸上）。

教师巡视给予必要的指导。

……

选择较有代表性方案的小组派代表上台简要叙述本组设计的方案（用实物投影仪把学生写在纸上的方案投影出来），让全班同学进行交流。大家在互相启发、补充的过程中形成较为完善的方案。

预测学生设计的实验方案可能是：

方案一：用小车、电火花打点计时器、纸带、长木板、细线、小桶、钩码、天平、砝码、刻度尺、垫木等器材，研究小车的运动。用天平分别测出小车的质量与小桶中砝码，把小桶与小桶中砝码的总重力，由，测出小桶的质量，从打点计时、三者之间存在的关当作小车受到的拉力。

器打出的纸带上测量并算出

。

……

计算出小车的加速度

说明：①在学生交流讨论实验设计的方案中，要有较充分的时间让他们对各种方案阐述

自己的观点，反思方案中的问题，同时教师要参与学生的讨论分析，启发引导学生形成较为完善的实验方案。

②同时应注意有些学生可能有别的方案，要鼓励和认真对待，在课堂时间不足的情况下，可在课外指导学生去探究。

③在设计测拉力的方法时，教师要告诉学生：把小桶与小桶中砝码的总重力研究对象受到的拉力外探究课题。

④在实验中，只需测出小桶的质量，然后通过加减小桶中砝码的质量来改变对研究对象的拉力，这可以节约测量砝码所需的时间。

3．进行实验探究和数据处理

①引导学生从实验误差、实验操作等方面来分析比较两种方案的差别。

师生共同确定用“方案二”进行实验探究，同时确定实验的具体步骤和注意事项。并用课件显示实验的具体步骤和注意事项。

说明“方案二”便于操作，且实验误差较小。用课件显示具体的实验步骤，有助于学生较为规范地完成实验。

②学生以小组为单位，分工合作进行实验探究，并把实验数据输入计算机（使用移动PC并接入校园网）。

教师巡视，注意学生仪器使用是否得当，必要时给予指导。

③调用多组学生的实验数据，让学生分析

初步得出：

④师生共同得出结论：

（四）总结规律

与成正比、与成反比。

与F成正比，与成反比（与1/成正比）。

与、与的定量关系。

、这是有条件的，即<<当作。同时可以把这一条件作为学生的课

学生回顾本节课的探究过程以及探究过程中使用的物理思想和方法，归纳总结这节课的知识要点，总结规律，讲解例题加以应用深化知识。

教学反思

本设计主要特点：

本节课教学设计注重学生学习过程的亲身体验，体现了“做中学”和“关注学生能力发展”的教学思想。其主要特点是：

1．本节课把牛顿第二定律分为两个课时，改演示实验为学生分组探究实验，让学生有较充分的时间进行实验探究，有利于培养学生的能力。

2．在课堂中采用多媒体课件作为辅助手段，创设物理情景，启发引导学生，帮助学生建立形象直观的认识，有利于调动学生学习的积极性。

3．在学法上突出学生自主发现问题，开展合作探究，进行实验探索，引导分析总结等以学生为主体的特点。尤其关注课堂教学过程中学生个体差异产生新的教学资源并较好地进行利用，运用评价手段不断引导学生学习，较好地将新课程理念结合于教学实际中。

本节课教学设计内容充实，在实验操作能力分析归纳能力层面上对学生要求较高，课堂中学生出现的不确定因素也较多，要求教师要有较高的驾御课堂能力。