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實(shí)驗(yàn)探究:加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系

2016-05-30 13:41:08李準(zhǔn)
關(guān)鍵詞:牛頓加速度圖像

李準(zhǔn)

摘 要: 我將從設(shè)計(jì)思想、教材分析、學(xué)情分析、教法、學(xué)法、教學(xué)程序和板書設(shè)計(jì)等方面對(duì)《實(shí)驗(yàn):探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系》進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞:物理學(xué)習(xí);實(shí)驗(yàn)探究

中圖分類號(hào):G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào):1992-7711(2016)14-001-01

一、說(shuō)設(shè)計(jì)思想

離開了思維和實(shí)驗(yàn),物理學(xué)習(xí)就會(huì)變得枯燥和乏味,而且很多物理規(guī)律,學(xué)生不能親身體驗(yàn),很難做到內(nèi)心完全信服。實(shí)驗(yàn)操作非常重要,但更重要的是做實(shí)驗(yàn)前的思考,根據(jù)已有的知識(shí),實(shí)驗(yàn)器材,來(lái)設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)方案,并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果中的誤差等給出合理的解釋。我采用實(shí)驗(yàn)探究式教學(xué),“輕結(jié)論,重探究”,讓學(xué)生在完成一次完整的實(shí)驗(yàn)探究并在探究中學(xué)到知識(shí)的同時(shí),滿足好奇心和求知欲。

二、說(shuō)教材分析

1. 教材的地位及作用。本節(jié)是人教版《物理1(必修)》第四章牛頓運(yùn)動(dòng)定律第2節(jié)。高中力學(xué)部分是由牛頓定律為基礎(chǔ)所構(gòu)建的體系,在牛頓三定律中,牛頓第二定律為核心內(nèi)容。本節(jié)是一節(jié)實(shí)驗(yàn)探究課,通過(guò)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系,得到這三個(gè)物理量之間的定量關(guān)系,為第二課時(shí)提出牛頓第二定律F=Ma做鋪墊。本節(jié)中應(yīng)用控制變量法來(lái)研究問(wèn)題和用圖像法處理數(shù)據(jù),這兩種方法在高中物理的學(xué)習(xí)中都十分重要。本節(jié)無(wú)論從知識(shí)還是從培養(yǎng)學(xué)生能力的角度看都很重要。

2. 教學(xué)目標(biāo)。(1)理解探究加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系的合理性和必要性。(2)理解實(shí)驗(yàn)思路的合理性,以及用圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的有效性。(3)經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)的操作和測(cè)量過(guò)程,以及通過(guò)圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的過(guò)程,體驗(yàn)如何平衡摩擦阻力,減小系統(tǒng)誤差的操作辦法。

3. 教學(xué)重點(diǎn)。(1)控制變量法的使用。因?yàn)樵摲椒八悸吩诟咧须A段首次出現(xiàn),常用于熱學(xué)、電學(xué)等的問(wèn)題的研究中,在高考及一些大型考試中經(jīng)??疾椋潜竟?jié)的重點(diǎn)。(2)用圖像法研究加速度a與力F、質(zhì)量m的關(guān)系。

三、說(shuō)學(xué)情分析

1. 學(xué)生已有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。初步掌握物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,初步了解物體間的相互作用。根據(jù)《牛頓第一定律》,意識(shí)到運(yùn)動(dòng)和力存在著某種重要的關(guān)系 。之前做過(guò)“打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用”“勻變速直線運(yùn)動(dòng)的探究”等實(shí)驗(yàn),有一定的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?,?huì)根據(jù)紙帶求加速度,會(huì)使用天平測(cè)質(zhì)量。

2. 學(xué)生可能遇到的困難。高一年級(jí)的學(xué)生接觸的實(shí)驗(yàn)不多,不能自主、完整地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。利用圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),以前用得不多,還不是很熟練,特別是再作完a-M圖像后,為什么再作a-1/M圖像 。

3. 我的解決方案:導(dǎo)學(xué)案精心設(shè)計(jì),引導(dǎo)學(xué)生思考。給出明確的研究目的,讓學(xué)生知道做實(shí)驗(yàn)最終是為了解決什么問(wèn)題。小組合作學(xué)習(xí),充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,展開熱烈的討論。

四、說(shuō)教學(xué)方法、學(xué)法指導(dǎo)

以啟發(fā)式教學(xué)、建構(gòu)主義為指導(dǎo)思想,采用了問(wèn)題引導(dǎo)法 實(shí)驗(yàn)探究法 分組討論法等配合多媒體輔助手段進(jìn)行教學(xué)。學(xué)生主要采用自主學(xué)習(xí)、合作探究相結(jié)合的學(xué)習(xí)方法。在我的引導(dǎo)下,教與學(xué)互動(dòng),使學(xué)生真正成為了課堂的主人。

五、說(shuō)教學(xué)程序

1. 引入新課、提出問(wèn)題。通過(guò)多媒體放一段世界足球先生卡卡的視頻。引起學(xué)生的興趣,讓學(xué)生仔細(xì)觀看。然后提出三個(gè)問(wèn)題。 (1)卡卡能把靜止的足球很快的踢到球速很大,讓個(gè)5歲的小孩能做到嗎?想想為什么?學(xué)生很容易想到不能的原因是小孩力氣小。這個(gè)時(shí)候再引導(dǎo)學(xué)生,是不是加速度與力有關(guān)系呢?(2)卡卡踢得球換成實(shí)心球,這個(gè)時(shí)候他還能很快的踢到球速很大嗎?想想為什么?學(xué)生很容易想到不能的原因是質(zhì)量大了。這個(gè)時(shí)候再引導(dǎo)學(xué)生,是不是加速度與質(zhì)量有關(guān)系呢?

2. 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。(1)引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)復(fù)習(xí)舊知識(shí),壓強(qiáng)與壓力、作用面積兩個(gè)量的關(guān)系得到研究方法——提出控制變量法。提出控制變量法的概念??刂谱兞糠ǎ簩?duì)多變量的問(wèn)題時(shí),把其他變量固定,只討論其中一個(gè)變量的變化對(duì)問(wèn)題的影響。(2)引導(dǎo)學(xué)生分析討論各物理量的測(cè)量方法。①怎樣測(cè)量加速度a?②物體的質(zhì)量m可以用什么測(cè)出來(lái)?③物體的合外力F合。(平衡摩擦力是本節(jié)的難點(diǎn)之一,但是由于時(shí)間的關(guān)系,在之前的習(xí)題中事先做了介紹;至于為什么只有當(dāng)鉤碼的質(zhì)量比小車的質(zhì)量小很多時(shí)(小于等于六分之一),鉤碼所受的重力才近似等于細(xì)線對(duì)小車的拉力。要等學(xué)習(xí)完牛頓第二定律后再做解釋更合理。)

3. 講解實(shí)驗(yàn)步驟。(1)如何研究加速度與受力的關(guān)系。(2)如何研究加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系。(3)為了節(jié)約時(shí)間,也為了培養(yǎng)合作精神6人組成一小組,每3人一桌,3人先研究加速度與受力的關(guān)系,另外3人研究加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系,做完后兩桌同學(xué)的數(shù)據(jù)共享,共同得出結(jié)論。

4. 學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)。(巡視時(shí),對(duì)能力較弱的小組進(jìn)行指導(dǎo),幫助他們完成實(shí)驗(yàn))

5. 引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,得出結(jié)論。(1)分析a與F的關(guān)系,從數(shù)據(jù)上看,F(xiàn)越大a越大,F(xiàn)越小a越小,學(xué)生可以猜想到a與F成正比。教師引導(dǎo)學(xué)生用數(shù)學(xué)方法圖像法來(lái)證實(shí)自己的猜想,即用圖像法,若a-F圖像是一條斜向上的直線說(shuō)明他們成正比。(2)分析a與m的關(guān)系,從數(shù)據(jù)上看,學(xué)生會(huì)猜想a與m成反比。要求學(xué)生畫出a-m圖像,發(fā)現(xiàn)是一條曲線。此時(shí)教師再次引導(dǎo)若a與m成反比,那么a就應(yīng)該與1/m成正比,要求學(xué)生畫出a-1/m圖像來(lái)驗(yàn)證。(3)得出結(jié)論。①當(dāng)m不變時(shí),a與F的關(guān)系是 a∝F .②當(dāng)F不變時(shí),a與m的關(guān)系是 a∝1/m . (4)當(dāng)一部分同學(xué)得到的結(jié)論與課本結(jié)論不同時(shí),要細(xì)心引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)分析實(shí)驗(yàn)過(guò)程,找出錯(cuò)誤,或者誤差的原因,這樣會(huì)讓學(xué)生更加信服結(jié)論的正確性。

6. 小結(jié)。強(qiáng)調(diào)本節(jié)中用到控制變量法研究三個(gè)變量的關(guān)系,和利用圖像法處理數(shù)據(jù)這兩種重要的實(shí)驗(yàn)方法

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