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实验：探究加速度与力、质量的关系
课题 课型 课时 使用者
实验：探究加速度与力、质量的关系 新授课 两课时 高一学生
课标分析 课标要求：要求学生通过完整科学探究过程，掌握相关物理量测量与控制方法，运用控制变量法和数学手段得出加速度与力、质量关系，培养科学探究能力与物理学科核心素养，包括物理观念构建、科学思维锻炼、科学探究实践以及科学态度与责任养成，且能将知识与生活科技相联系。
教材分 析 《实验：探究加速度与力、质量的关系》是人教版高中物理必修一第四章运动和力的关系第二节的内容，是在学习了运动学和力学基础上进行的，是学习后面内容的前提条件。 在动力学中居核心地位，承上启下构建知识框架。内容由生活实例引入，详细介绍实验器材、原理、步骤，注重控制变量法，通过数据处理与图像分析得出牛顿第二定律，编排逻辑严谨、层次分明，符合认知规律。
学情分 析 学生有运动学和力学基础，但缺乏力与运动状态变化定量关系探究经验及综合运用知识能力。具备一定观察和逻辑思维能力，但科学探究、实验操作、数据处理分析能力有待提升。好奇心强、对实验有兴趣但易受干扰，个体差异需在教学中关注，可利用其兴趣采用多样教学法促进学习。
教学目标 物理观念 理解加速度与力、质量定性及定量关系； 掌握实验探究方法与器材使用； （3）能处理数据得出结论。
实验探究 通过实验提升探究、动手、思维能力，体会控制变量与图像法； （2）通过“探究加速度与力、质量的关系”的实验，培养团队协作与自主学习能力。
科学态度与责任 激发兴趣与热爱，培养科学态度、精神与品质，重视实验数据真实性。
科学思维 通过小组实验与展示交流活动，培养学生从实践中总结出理论，并对之进行质疑和改进的科学思维。
学习重难点 学习重点 实验设计实施 （2）控制变量法分析数据得出关系
学习难点 （1）在实验操作中，如何巧妙地平衡摩擦力，以有效减小实验误差； （2）深入理解实验数据处理过程中图像法的应用原理与技巧，如准确绘制 a - F 和 a - 1/m 图像，并能从图像中敏锐洞察物理规律、精准获取相关信息并进行合理外推与误差分析，这对学生的数学基础与物理思维能力提出了较高要求。
考点 1.实验原理设计，如控制变量法、器材作用与选择、步骤合理性。 2.数据处理分析，包括加速度计算、图像绘制与分析、关系推导及误差评估。
易错点 1.实验操作中，平衡摩擦力、导轨未固定、质量、力测量有误。 2.数据处理时，读数、图像绘制与理解出错。
教学准备 学 具：带滑轮的导轨、光电门及数字计时器、配重小车、钩码若干、遮光片、刻度尺、细绳。 教具与媒体：学具一套、多媒体课件、插线板、刻度尺。
教学 流程 图
教学内容及教学过程
教学环节 教 师 活 动 学 生 活 动 设 计 意 图
趣味活动引入 （课前暖场播视频）上课后，提问：已知舰载机的起飞速度为 260km/h，如果你是设计师，要想提高舰载机的起飞效率，即在更短时间、 距离内起飞，你会如何改进？ 由此引出学生对于增大加速度的思考从而引出新课教学——探究加速度与力、质量的关系 观看视频，回答问题，为设疑：怎样增大加速度？ 通过舰载机激发学生学习的兴趣，并引逐渐引入课题。
第一个学习点：定性分析 播放提前录制的视频 ①相同小车不同动力 ②相同动力质量不等小车 对比，并引导分析提出猜想。 观看视频，回答问题： 质量相同时，小车受的力越大，产生的加速度越大； 受力相同时，小车的质量越大，产生的加速度 越小。 通过对比，引导学生提出猜想： 质量相同时，加速度与力成正比； 受力相同时，加速度与质量成反比。
第二个学习点：实验探究 1.提问：结合教材，如何设计实验？从以下几个问题思考： （1）在什么样的运动过程中进行实验探究？怎样产生这样的运动？ 教材实验图 实验中需要测量哪些物理量？分别怎样测量？ 需要哪些实验器材？ 积极思考，提出自己的想法。 1.通过教材实验图，知道我们要构建一个匀变速直线运动。 2.通过需要测量的物理量探究，知道我们测量的主要参数及实验器材。 3.学生讨论、再一次发散学生的思维，把学生的思维发散。
如何测力？ 平衡摩擦力、转换研究对象 讨论、设计实验。展示交流结果。 通过平衡摩擦力、转换研究对象， 以小车和钩码、细线组成的整体为研究对象。将研究问题可测量化。
通过提供的器材，梳理实验思路 学生聆听器材使用步骤及注意事项 让学生了解器材的使用，从而更准确的采集数据。
4.分小组讨论，得出操作步骤 分小组讨论，得出实验步骤。 （1）正确安装实验器材，打开电源； （2）调节数字计时器至“加速度”档：按“功能”键调节，加速度挡位亮灯即可； （3）平衡摩擦：调节轨道倾角，不挂钩码时，轻推小车至恰好能匀速下滑即可； （4）进行实验并读数记录：读数时，读取显示器第 6 个数据为加速度（注意单位）；记录后按“清零”键继续实验； （5）数据处理：由数据绘制相应的图像，得出结论； 规范学生实验操作。也为思路不清楚的同学，提供可执行的操作步骤。
讲解实验注意事项 （1）实验过程中注意安全，轻拿轻放； （2）实验过程中保证轨道静止不动，可在轨道末端稳住轨道； （3）实验过程中不可损坏遮光片； （4）读数时注意显示器与表格内的单位换算； 学生自习聆听，以防采集数据有误， 实验中的安全教育
6.引导学生分小组完成实验。实验过程中巡回指导 小组分工合作进行实验， 将实验数据记录在学案相应位置。 由学生自己采集数据，为后续得出结论，提供理论支撑。
7.让学生展示自己的实验结果。最后指导并进行总结。 实验完成后做交流展示。 完全由学生通过活动探索、展示、探究出加速度与力和质量的关系，发挥学生自身的主动性，将课堂还给学生。重点体现核心素养中“科学思维”一点。 得出结论：在误差允许范围内，质量相同时，物体的加速度与合外力成正比； 合外力相同时，物体的加速度与质量成反比。
8.答疑：舰载机怎样增大加速度？ 学生根据老师提问作答：增大牵引力、减小质量。 一个问题，贯穿这个课堂。让学生深切地感受到科学和社会、科学和日常生活的关系，开阔学生的眼界。
课堂小结 课后延伸 【课堂小结】：引导学生总结本堂课学习内容。 【课后延伸】由本堂课的内容延伸祝愿学生：科技强国梦，青春正当时。同学们，让我们以知识为舟，以探索为桨，在科技的浩瀚海洋破浪前行。用你们的智慧与汗水，浇灌科技之花，从校园的书桌起步，向着未来的科研高峰奋勇攀登，为祖国的科技崛起贡献青春力量，书写属于自己的辉煌篇章！ 回忆并总结本堂课知识。 加深学生对这节课的理解，同时培养学生的总结能力和语言表达能力。 将爱国情感和社会责任感融入课堂，体现“两个传统进课堂”。
作业设计 1. 实验报告分析：结合自己小组的数据，分析误差来源以及改进措施。 2. 设计其他的实验方案，探究加速度与力、质量的关系。
板书设计 4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系 一、实验方法：控制变量 二、猜想：a∝F,a∝1/m 三、定量实验 结论 质量相同时，加速度与力成正比； 受力相同时，加速度与质量成反比。

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