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利用探究式教学方法探究加速度与力和质量关系
日期:2013-02-25   访问人数:19372   新闻来源:周怡  
一、 对科学探究式教学的认识
1、探究式教学实施背景
“科学探究式教学”是当前基础教育课程改革的热点问题。称其为热点问题,是因为高中物理课程标准将“科学探究式教学”作为内容标准的重要部分之一,大力提倡开展科学探究式教学。
2、探究式教学的含义
探究式教学是指学生在学习概念和原理时,教师只是给他们一些事例和问题,让学生自己通过阅读、观察、实验、思考、讨论、听讲等途径去独立探究,自行发现并掌握相应的原理和结论的一种方法。它的指导思想是在教师的指导下,以学生为主体,让学生自觉地、主动地探索,掌握认识和解决问题的方法和步骤,研究客观事物的属性,发现事物发展的起因和事物内部的联系,从中找出规律,形成自己的概念。可见,在探究式教学的过程中,学生的主体地位、自主能力都得到了加强。
二、利用探究式教学方法探究加速度与力和质量关系说课
《实验:探究加速度与力、质量的关系》课时安排1课时,下面我将从教材、学情、教法学法以及教学设计四个部分对本节课做如下说明。
 
1、 说教材
1.1教材的地位和作用
根据《物理课程标准》的要求和学生已有的知识基础及认识能力,我确定了以下的三维目标:
1.1.1知识与技能
(2)  了解并在实验中应用控制变量法
(2)通过实验探究加速度与力和质量的定量关系;
1.1.2过程与方法
(3)  学生自己设计实验,自己根据自己的实验设计进行实验;
(3)  对实验数据进行处理,看一下实验结果能得到什么结论。
1.1.3情感态度与价值观
(1)通过探究实验,培养实事求是、尊重客观规律的科学态度;
(3)  通过实验探究使学生掌握改进实验设计的方法
(4)  培养与人合作的团队精神。
 
1.2重点和难点
(1)控制变量法的使用;   
(2)如何提出实验方案并使实验方案合理可行;
(3)平衡摩擦力的原理
(5)  利用图像法进行实验数据的分析与处理。 
 
2.说学情
2.1学生优势分析
本节课之前,学生已学过运动与力的相关知识,另外,学生对加速度与力、质量的关系有着简单定性的的了解,具备了足够的知识准备。在设计实验的思想方面,学生有“控制变量法”的思想。
2.2学生劣势分析
学生处理实验数据的方法单一、简单,如何引导学生利用图像法得到a与F、m的定量关系是本节课的难点,另外,高中学生正处于形象思维向抽象思维转变,抽象思维逐渐占主导的过程,在了解加速度与力、质量的关系的过程方面,教师应给与学生充分的发挥空间,增强学生自信心。
 
3.说教法学法
基于本节课的特点,我主要采用了以下教学方法:实验探究法、分析归纳法、思考评价法、实验中采取控制变量法。
 
4.说教具和实验装置
学生分组实验的器材:滑轨、小车、力传感器、光电门2个、电源、小筒、细线、5g砝码、质量片20 g5片、天平、dislab软件等。多媒体教学设备及PPT课件。
 
5.说教学设计
l  5.1引导学生合理猜想
力是改变物体运动状态的原因,质量是决定物体运动状态变化难易程度的因素,加速度是物体运动状态改变的快慢,物体的加速度与物体所受外力及物体的质量之间是否存在一定的比例关系?如果存在,其关系是什么?请同学们根据实际生活实例猜一猜。
           
 
学生会提出很多种猜想,对每一种猜想,教师都应予以肯定。但应突出控制变量思想。
分组定性讨论
组I:物体质量一定,力不同,物体加速度有什么不同?
组2:力大小相同,作用在不同质量的物体上,物体加速度有什么不同?
师:请组1的代表回答一下你们讨论的结果。
组1生:当物体质量一定时,物体的加速度应该随着力的增大而增大。
师:请组2的代表回答你们组讨论的问题,
组2生:当力大小相同时,物体质量越大,运动状态越难以改变,所以质量越大,加速度越小。
师:物体运动状态改变快慢取决于哪些因素?定性关系如何?
生l:应该与物体的质量和物体所受的力有关系。力越大,加速度越大;质量越大,加速度越小。
生2:这里指的力应该是物体所受的合力,以上图为例,物体所受的重力和支持力相等,不参与加速度的提供。
师:刚才进行多媒体演示时一次是固定力不变,一次是固定质量不变,这样做有什么好处呢?
生:方便我们的研究。   
师:这是研究多个变量之间关系的非常好的方法,我们把它称作控制变量法。
经猜想得:m一定,F越大,a越大,F一定,m越小,a越大      
教师在学生猜想的基础上进一步引导启发学生:那么加速度与力和质量有什么定量关系呢?这就要有实验去定量研究
 
l  5.2设计实验装置
师:设计一个实验,保持物体的质量不变,测量物体在各个不同的力的作用下的加速度,分析加速度与力的关系。大家分组讨论并且每组设计一个实验方案,并说明实验的原理。
分组讨论   
组1:学生做为小车、砝码和打点计时器
组2:学生做为小车、砝码和光电计时器
组3:老师对比做为小车、砝码、力传感器和打点计时器
组1生1:我们是用了一辆小车,小车后面连接一纸带,用打点计时器记录小车的运动情况,根据所打的点计算小车的加速度,然后再看所受的力和加速度的关系。
师:如何获得合外力大小?
组1生2:为了消除摩擦力的影响,我们在木板下面垫了一个小木块,当小车没有拉力时让它在木板上匀速运动。
师:这个同学的想法很好,这样小车受到的绳子的拉力就等于小车受到的合力,下面请组3的同学代表发言。
组2生1:我们可以利用滑块滑过轨道中间的两个光电门,记录经过光电门的速度和两个光电门的距离,根据公式x=(v2-v02)/2a可以求出加速度的大小,从而可以得到加速度和力的关系。
   
组3师:为了更精确的测量绳子的拉力,我们可以选用力传感器。
  
 
l  5.3设计实验数据记录表格
师:好的,在进行实验之前还应该先设计自己的实验表格来记录一下自己的实验数据。那么你是怎样设计表格使你的实验数据得以记录的呢?
生1:水平面长木板与小车,车后用绳控制小车运动,两车质量相同。表格设计如下:
参考表格
 
师:好,现在大家就根据自己设计的方案进行实验,把数据填人设计的表格内。
学生进行实验,老师巡回指导,帮助实力较弱的小组完成实验
   
l  5.4实验数据处理
师:实验数据是怎样进行处理的呢?
生:通过我们的讨论,我们发现用作图的方法能更好地表示加速度和力的关系。可得在研究物体质量不变的情况下,物体的加速度与物体所受的外力成正比。
 
   

生:我们用dislab软件作出的加速度和所受力的关系图象,实验结论是图象非常接近一条过原点的直线。
 
l  5.5发现问题 解决问题
师:大家做得都非常好,那么你们在实验中遇到的困难是什么呢?能不能想出办法来克服?
组1生:利用打点计时器测加速度,实验数据计算十分复杂,难以在较短时间内完成。
组2生:我们在做实验时发现了这样一个问题,即当砝码的质量和小车的质量差不多时,a—F图象不能再是一条直线,而是发生了弯曲。
师:这组同学的问题非常好,实际上砝码和盘的重力并不严格等于小车受到的拉力,简单证明如下:设砝码及盘的质量为m,小车的质量为M,则分别对它们进行受力分析,对小车,受拉力和摩擦力,对砝码和盘,受重力和拉力,那么它们之间的关系是什么呢?如果相等,根据物体受合力为零则物体做匀速运动,而实际上砝码及盘实际的运动应该是做加速运动,所以说重力和拉力并不相等,而是应该重力大于拉力,而我们在实验中认为二者相等,所以实验的误差有一部分来源于此。控制的方法就是尽可能地使砝码和盘的质量远小于小车及砝码的质量,具体的分析方法我们将在下一节学到。
组3老师利用力传感器测量绳子拉力,利用光电门获得小车加速度,最终应用dislab软件画出a-F图像。
师:我们可以用计算机进行数据处理,使数据处理变得简单化。
组3生:在实验中发现如此两种图像,造成的原因是什么呢?
  

l  5.6利用归纳法得到结论
师:

6.课堂小结

本节我们学习了:
1.力是物体产生加速度的原因。
2.用控制变量法探究物体的加速度与合外力、质量的关系;设计实验的方法。
3.物体的质量一定时,合外力越大,物体的加速度也越大;合外力一定时,物体的质量越大,其加速度越小,且合外力的方向与加速度的方向始终一致。
4.实验数据的处理方法。
 
7板书设计
 
 
 

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