《探究物体加速度与受力的关系》教学设计

☆陈永基

（佛山市高明区纪念中学，广东佛山 528500）

一、课标要求

通过实验，探究物体加速度与受力的关系。

二、教学设计思想

按新《课标》的要求，物理的知识、方法、能力、科学态度等都是教学的要素，如果把这些要素有机地联系起来，达到共同促进的作用，则物理教学的效果会更好，更有利于提高学生的素质。新《课标》中强调探究式学习在物理教学中的作用，对于一些物理规律的学习过程，教材中特意设计成了探究式的实验，以便学生在学习物理规律的同时，经历探究规律的过程，了解科学的方法。本节课的教学目的不全是为了让学生知道实验结论及定律的内容和意义，重点在于要让学生知道结论是如何得出的；在得出结论时用了什么样的科学方法和手段。课本中提供的实验参考方案由于实验操作和数据处理的理解两方面难度较大，鉴于实验器材和学生的具体情况，本节课采用打点计时器求加速度的方法探究加速度与力的关系，并作出加速度与力的关系图像。根据图像得出加速度与力的关系。在实验探究过程中，贯彻新课标的三维教学目标。最后教师通过朗威的位移传感器和数据采集器，依托计算机平台快捷、准确地收集和分析数据，提高实验质量和实验效率。让学生领略先进技术对科学实验的推动革新，充分贯彻课改理念。

三、教学目标

知识与技能：掌握物理实验的一些基本技能，会使用基本的实验方法，提高实验动手能力；了解并在实验中应用控制变量法；会用作图法处理数据，从数据结果能归纳出加速度与力的关系。

过程与方法：通过实验探究，学习使用控制变量法和体验科学研究的基本步骤；通过实验探究，观察实验现象，采集数据，培养实事求是的科学精神。

情感、态度与价值观：培养团队协作精神，能相互交流、讨论，勇于改进实验方法；经历实验探究过程，提高参与科技活动的热情，勇于探究日常生活中的物理学问题，能体验探究过程的艰辛和严谨。

四、教学重点、难点及教学策略

教学重点：控制变量法的使用；如何提出实验方案以及实验过程的操作。

教学策略：通过教师的引导和课前安排，让学生自主探究和小组互相讨论，得出实验的步骤和数据处理的方法。

教学难点：实验数据的分析与处理。

教学策略：通过教师的讲解和演示，让学生体验用朗威数字化信息系统处理实验数据的方法。

五、教学流程图

六、教学资源

学生实验器材：光滑的导轨（一端带有定滑轮）；砝码，小桶，纸带，细绳，打点计时器，小车。

多媒体教学设备一套：实物投影，计算机系统，朗威数字化信息系统。

七、教学过程

（1）提出问题：根据前面的学习，物体运动的加速度与什么因素有关呢？

关系是：物体质量一定时，受力越大，加速度越大。

物体受力一定时，质量越大，加速度越小。

我们现在要研究加速度与力和质量三者关系，通过怎样的方法进行研究好呢？

这一节课我们先研究加速度与力的关系。

（2）提出猜想：大家猜想它们之间可能是怎样的定量关系？

猜想加速度的大小与物体所受外力成正比（让学生进行猜想）。

那么，我们如何来证实自己的猜想是否正确呢？

可以通过实验来验证。

（3）制定计划与设计实验：如果利用桌面上提供的器材（小车、带滑轮导轨、小桶、砝码、打点计时器、纸带、导线等）去研究加速度与力定量关系，应该怎样做呢？

怎样测定力？

①该实验装置中，水平方向是不是只受到钩码的拉力作用？还有没有其他力？

（对小车进行受力分析，水平方向除了受到钩码的拉力作用外还有摩擦力）

②这个力对实验有没有影响？如何消除这一影响？

（可以垫高轨道一端，利用斜面，让重力沿斜面的分力来抵消摩擦力的影响，这样物体的加速度就完全由拉力来产生）

③怎样判断摩擦力已被平衡？

（轻推小车，当小车在斜面上能够匀速下滑时就说明已经抵消了。）

怎样测定加速度？

请大家回想前面学过的与加速度有关的各种公式，看看能不能发现测定加速度的办法。

方法一：利用公式 s＝vot＋at2／2，由于 vo＝0，s＝at2／2，测出 s和 t。

方法二：利用打点计时器△s＝aT2。

哪种方法测量和计算又快又准？（通过引导学生对影响实验的各种因素进行分析，选择合适的实验方法，让学生进一步体会所学知识的实践意义，培养他们的创新能力。）

（4）实验探究（学生分组实验）。

课前让学生互相交流，自己设计实验步骤，制作记录实验数据的表格，掌握数据处理的方法。教师在投影上显示实验的步骤。

①实验步骤：摆放好实验仪器，调整小车能在斜面上匀速下滑；调整小桶和砝码总质量，让纸带夹在小车上，并将小车拉到打点计时器附近；打开打点计时器电源，释放小车，得到纸带，选好计数点，用直尺量出S1和S2；改变小桶和砝码总质量，重复以上的步骤。

②实验表格。

（5）分析与论证。

①数据的处理：学生测量、填表、计算，并在坐标纸上作a－F图像。

②得出结论：学生对自己作出的图像分析是否是一条过原点的直线。对前面的猜想进行验证，得出加速度与力的关系。

钩码总质量（g）拉力F(9.8×10－3N)S1(10－2m)S2(10－2m)△S(10－2m)a(m／s2)

（6）评估：在教师的指导下，学生对探究过程和探究结果进行正确的评估。学生根据实验数据作出的图像都可以证明假想是成立的。也就是物体质量一定时,加速度的大小与物体所受外力成正比。

（7）教师演示实验:为了提高实验的精确度和提高数据处理的效率,通过运用朗威的位移传感器和数据采集器，依托计算机平台快捷、准确地收集和分析数据。

①平衡摩擦:点击教材专用软件中的“V－t图求加速度”，将小车放到斜面上，打开位移传感器，点击“开始记录”，释放小车，得到V－t图像，从而判断小车是否做匀速直线运动。

②保持小车质量一定，探究物体加速度与受力的关系。

点击教材专用软件中的“牛顿第二定律”，分别在小桶放上20g、30g、50g的砝码，在软件中的表格里输入小车的质量和拉力的数值，将小车放到斜面上，打开位移传感器，点击“开始记录”，释放小车，得到V－t图像，点击“选择区域”，选择需要研究的一段V－t图像。保持小车质量一定，改变拉力大小，得出几组数据，最后点击“a－F图像”，就可以得到加速度与拉力的关系图像。

八、教学效果

课堂上，学生都敢于大胆发表自己的见解，充分合作，认真思考，课堂气氛轻松活跃。探究式教学所强调的学生主动积极、合作探究、科学精神等在课堂教学中得到落实。

九、教学反思

在该课例中，试用课改精神，通过实验探究物体加速度与受力的关系，让学生体验了对自然规律的探索过程：提出问题→猜想→设计实验验证→进行实验和收集数据→分析论证→评估。学生不但能够从中学到科学知识，还能促进各种能力（如提出问题能力、动手实验能力、组织协调能力等）的发展，学习各种技能（如观察、分类、测量、交流等），并养成科学精神（如求真客观、批判创新、平等合作、不断求知等），提高科学素养。课前先提前发给学生学案,让学生预习和讨论,避免上课时间的仓促。对于本课例，通过研究小车在导轨上的运动，利用纸带法进行人工数据处理到利用朗威的位移传感器和数据采集器进行实验和数据处理，体现了如何改进实验方法，也体现了科学技术的发展对实验方法带来的进步。

在整个课堂活动中，把演示实验改成学生自主探究，让学生人人参与，真正活动起来。在过去课堂中,我们总是怕学生能力不够，不敢让学生自己探究，但是事实上学生的能力还是很强的。

当然，也存在一些问题：（1）学生基础不是很好，学生的作图能力掌握不够，在实验中，有个别小组的学生未能完成实验。（2）个别学生对实验有畏难情绪，不敢放手做实验，探究能力不够。