探究加速度与哪些因素有关的教学设计

附录一探究加速度与哪些因素有关的教学设计教学目标：1、知识目标（1）理解物体运动的加速度与外力F、质量m有关（2）理解外力F、质量m对加速度a的制约关系2、能力和方法目标（1）培养学生的创新意识及动手能力（2）渗透科学思想方法（如：控制变量法、理想化模型）理解科学研究的常规思路：即“发现问题、提出假设、实验研究、得出结论”。教学重点和难点：1、重点（1）加速度a与质量m、外力F的相互关系（2）学生的定性实验及老师的定量演示实验2、难点（1）如何拓宽学生思路，提出切实可行的实验方案（2）如何从已有的实验数据中根据数学方法找出F、a与m的变化规律教学方法：以学生为主体，老师为主导的自主发展式教学教学器材：气垫式导轨（演示实验），微电脑计数器，气泵带滑轮长木板、沙桶、不同质量沙袋、打点计时器、纸条、砝码盒、小车教学流程图：教学过程：一、引入新课观察现象，引入新课一位同学推动一辆面包车问题：物体运动加速度与哪些因素有关二、教授新课1、实验探究（定性研究）：加速度与外力、质量的关系学生实验：设计方案实验说明实验结论：在保持m不变的情况下，F大，a大在保持F不变的情况下，m大，a小2、演示实验（定量研究）器材介绍老师演示（1）保持m不变，添加砝码改变外力，5组数据（2）保持F不变，添加砝码改变质量，5组数据电脑处理，得出：Fama情景创设学生活动猜想实验设计方案讨论定性研究学生实验引导归纳初步结论教师讲解器材介绍定量研究演示实验学生活动数据分析引导归纳结论小结图象法处理数据以a—1/m为例结论：在保持m不变的前提下，a∝F在保持F不变的前提下，a∝1/m三、小结：科学研究方法：控制变量法探究结论：在保持质量不变的前提下，a∝F在保持外力不变的前提下，a∝1/m教学说明：1、牛顿第二定律的教学是整个力学的重点和难点，从知识系统及学生的认知规律出发，我将这节课的重点放在让学生自行设计实验并检验他们的猜想及对定量实验作科学的分析上，充分发掘他们的创新意识，培养他们的动手能力，渗透科学研究方法，同时为第二节课继续深入讲解牛二定律做了很好的铺垫。2、原则：本着以学生为主体，老师为主导的自主发展，在课堂教学中，最大限度的发挥学生的主观能动性，让他们针对问题寻找解决途径（提出正确的设计方案），并通过自身努力（自己动手做定性观测的试验）获得科学的结论。在能力的培养上，力图使学生理解科学研究的一般方法（如比较法，控制变量法等），并在老师的的演示实验中，让学生对定量的实验结果做科学理性的分析，以提高他们的分析能力，这是科学研究方面一个很重要的能力，是发现规律的一个突破口。3、一个好的课堂引入能引起学生强烈的求知欲，学生感兴趣的是与他过去经验有联系又有新颖性的东西，因而“同龄人推车”能使他们的思维直接切入主题：加速度与哪些因素有关，其后设计可行的实验方案又能教好的调动他们的活跃思维，引起第二个高潮，然后通过观察定量实验，分析数据，并利用图象的不确定性可以第三次引起他们的思维高潮：如何将不确定变为确定。在这样的起伏中能使学生在整堂课的学习中始终保持有较浓烈的学习兴趣，并在脑海中对科学的物理规律扎下根。3、将课本中的定量性学生实验放在第二节课做，本节课中留下了：如何改进实验的思考题为下节课做好分组实验留下了伏笔。本节课，简单的学生实验降低了教学难度，使学生易于接受。采用气垫导轨做精确定量实验有其数据可靠的极大优越性，容易使学生信服，具体构造原理尽量简化以免冲淡主题，采用多媒体电脑对数据进行处理充分体现了如今信息时代的要求，反映了算机在科学实验的巨大作用。探究物体运动的加速度与哪些因素有关执教：控江中学袁芳教学目标：1、知识目标(1)理解物体运动的加速度与外力F、质量m有关(2)理解外力F、质量m对加速度a的制约关系2、能力和方法目标(1)培养学生的创新意识及动手能力(2)渗透科学思想方法(如：控制变量法、理想化模型)理解科学研究的常规思路：即“发现问题、提出假设、实验研究、得出结论”。教学重点和难点：1、重点(1)加速度a与质量m、外力F的相互关系(2)学生的定性实验及老师的定量演示实验2、难点(1)如何拓宽学生思路，提出切实可行的实验方案(2)如何从已有的实验数据中根据数学方法找出F、a与m的变化规律教学方法：以学生为主体，老师为主导的自主发展式教学教学器材：气垫式导轨(演示试验)，微电脑计数器，气泵带滑轮长木板、沙桶、不同质量沙袋、打点计时器、纸条、砝码盒、小车教学流程图：情景创设学生活动猜想实验设计方案讨论学生实验定性研究引导归纳初步结论教师讲解器材介绍演示实验定量研究学生活动数据分析引导归纳得出结论小结教学过程：一、引入新课师：首先请同学们来观看这样一个片断(电脑显示：一男生缓慢将汽车拉动)，这位同学正在干什么?生：一人很费劲的将一辆车推动。师：如果让此人去拉动一辆三轮车，或去推一部白行车呢?生：(齐声回答)可以很快将车拉动师：用我们学过的物理知识宋描述的话，就是使物体运动状态发生变化，即获得……生：(齐声)加速度(进入角色)二、新课教学师：那么物体获得加速度的大小与哪些因素有关呢?(想想自己的生活体会)这就是我们本节课要解决的问题。(电脑显示标题)学生们展开讨论(七嘴八舌)老师板书：标题一、加速度与哪些因素有关生：(在老师引导下得出)可能与质量有关，与外力有关。师：同学们已提出设想，加速度可能与外力F有关，可能与m有关。对这个设想的正确性，我们应该通过实验来验证：实践是检验真理的唯一标准嘛!那么大家运用己学过的知识中利用已做过的实验做一些借鉴，设计一个切实可行的方案来，互相探讨一下(四人一组)学生讨论(1—2分钟)师：哪位同学来讲讲他的设计方案，看能否中标，生：使一辆小车运动，作匀加速直线运动。师：研究对象是小车，小车的质量如何称量及改变呢?生：用天平称量，用添加砝码来改变。师：如何使车运动呢?生：施一个外力拉动小车。师：怎么知道这个外力的大小呢?生：用手拉弹簧秤测量。师：可以，但弹簧秤测量时，用手拉，较难控制，力会出现变化，我们要让车作匀加速运动，该如何改进这个力呢?生：用小砂桶通过细线连接小车，拉动小车，拉力不会变化，可将小砂桶的重力视作外力F，改变外力F只需改变砂桶的重力即可。师：那么怎样测得加速度a呢?生：可在小车后拖一纸带，纸带通过打点计时器，小车运动情况即被记录下来。师：很好，其他同学还有哪些设想，(提问一、二个)这些设想我们都可以用，现在我们的桌上恰好有这样一套实验，器材可以满足同学们的设计要求，与这个设想基本相同的请举手。学生举手(一半以上)师：那好，我们就采纳大多数人的意见，同学们可按图示装置将实验器材安装好，实验中采用比较法，说明：可以仅做a与m的关系也可以仅做a与F的关系也可以变化不同的m、F多次比较师：怎么比较a的大小呢?生：(1)取二张纸带上相同位置处取相同一段位移，点子多，时间长：a小(2)由公式2TSa学生做实验(3—5分钟)老师巡视，师：好，大家通过实验得出了什么样的结论?生：F大，a大生：m大，a小师：还有不同观点吗?生：F小，a大实物投影仪，显示两条纸带，纸带上注明F、m师：现在结论出现了矛盾，症结在哪里呢?生：我们在研究时，一般取F不变时，研究a、m关系，m不变时，研究a与F关系，而他的m、F皆在变，很难看出具体关系。师：对，我们在研究若干个变量之间的关系，为弄清其中一个变量的变化原因及规律，常把其它的一个或几个变量用人为方法控制起来，然后比较研究余下二变量之间的关系，称之为控制变量法。这样，我们就有如下的结论，在保持m不变的情况下，F大，a大在保持F不变的情况下，m大，a小这个实验本身尚有些不完善之处，比如摩擦等，因此只能做粗略的观察，如何改进就有待同学们去思考解决，我们在下节课进行进一步研究。老师这里有一套精密测量仪器可以做精确的定量研究，这套仪器叫：气垫导轨，导轨上有个滑块，二个光控管，光控管连接了微电脑计数器，一端有滑轮，另一端与气泵相连。小砂桶通过细绳拉动滑块作匀加速运动，滑块通过二个光控管的时间由计数器显示，输入特定的电脑程序就可以算出滑块加速度a。同理，通过改变砂桶重力来获得不同外力，改变滑块质量来改变研究对象的质量。这里我们采用了理想化模型方法定量研究a与F，a与m的关系。请同学们拿出表格，记录数据。老师做演示实验：(1)砂桶内加砝码，改变5次质量，(改变5次外力)(2)滑块上加砝码，(改变5次外力)学生作记录。师：由二组表格的数据，同学们要研究它们之间的定量关系，可采用那些数学方法生：比值(如a与F比值基本一致)，相减，相乘(如a，m乘积相差不多)师：真正的科学研究中，一个规律的得出往往是大量数据的统计规律结果，因此我们采用图像法更为直观(每组发数学用表表格纸)取a为纵坐标，同学们可自己作作看，可能是什么图像，一二组作a—F，二四组a—m。师：是什么样的图像?生：a与F是条直线(基本过原点)，a与m是曲线，可能是双曲线，成反比关系(实物投影仪显示学生做的图像)师：直线说明a与F是正比例关系。曲线比较难看，我们要看a与m是否是反比关系，可将图线的横坐标，适当转换，转换成什么?生：换成m1，若a与m1正比，即a、m之间是反比关系，师：现在我们通过定量研究，得出这样的结论板书：在保持m不变的情况下，aF在保持F不变的情况下，am1小结师：本节课我们学会了这样一些科学探究方法，控制变量法，作定性观察和定量测量，理想化模型，图像法分析数据，找科学规律，得到了这样的结论：在保持质量不变的前提下，aF在保持外力不变的情况下，am1布置作业：回家作业：思考题：我们的定性探究实验还有哪些方面需要改进，以减少误差？教学说明：1、牛顿第二定律的教学是整个力学的重点和难点，从知识系统及学生的认知规律出发，我将这节课的重点放在让学生自行设计实验并检验他们的猜想及对定量实验作科学分析上，充分发掘他们的创新意识，培养他们的动手能力，渗透科学研究方法，同时为第二节课继续深入讲解生二定律做了很好的铺垫。2、设计原则：本着以学生为主体，老师为主导的自主发展原则，在课堂教学中，最大限度的发挥学生的主观能动性，让他们针对问题寻找解决途径(提出正确的设计方案)，并通过自身努力(自己动手做定性观测的实验)获得科学的结论。在能力的培养上，力图使学生理解科学研究的一般方法(如比较法，控制变量法等)，并在老师的演示实验中，让学生对定量的实验结果做科学理性的分析，以提高他们的分析能力，这是科学研究方面一个很重要的能力，是发现规律的一个突破口。3、一个好的课堂引入能引起学生强烈的求知欲，学生感兴趣的是与他过去经验有联系又有新颖性的东西，因而“同龄人推车”能使他们的思维直接切入主题：加速度与那些因素有关，其后的设计可行的实验方案又能较好的调动他们的活跃思维，引起第二个高潮，然后通过观察定量实验，分析数据，并利用图象的不确定性可以第三次引起他们的思维高潮：如何将不确定变为确定。在这样的起伏中能使学生在整堂课的学习中始终保持有较浓烈的学习兴趣，并在脑海中对科学的物理规律扎下根。4、将课本中的定量学生实验放在第二节课做，本节课中留下了：如何改进实验的思考题为下节课做好分组实验留下了伏笔。本节课中，简单的学生实验降低了教学难度，使学生易于接受。采用气垫导轨作精确定量实验有其数据可靠的极大优越性，容易使学生信服，具体构造原理尽量简化以免冲淡主题，采用多媒体电脑对数据进行处理充分体现了如今信息时代的要求，反映了计算机在科学实验中的巨大作用。