资源简介

(共25张PPT)
4.2《利用传感器探究加速度与力、质量的关系》
教师姓名：
1
教学内容分析
2
教学目标
3
重难点与方法
4
教学过程
5
教学反思与评价
目 录
Contents
课标分析：
本节实验由验证性实验转变为探究性实验
通过实验学生可以提高科学探究能力
数字化实验首次被写入课标：提出要重视数字化实验，创新实验方式
教材分析：
地位：本节为力和运动关系的定性分析之后的定量研究，明确了探究加速度与力、质量定量关系的必要性，为牛顿第二定律的学习做铺垫，具有承上启下的作用。
内容：教科书中原始实验：研究小车在轨道上的运动；物理量的测量：通过纸带测出小车加速度，平衡摩擦力后通过钩码重力近似等于拉力测出合力。
学情分析：
知识基础：学生对力和运动的关系已有定性了解
能力基础：学生已经具备一定的实验探究能力
心理特点：高一学生好奇心强，乐于动手探索
物理观念：
初步形成运动与相互作用观，能将其应用于解决力与运动的定量关系问题
科学思维：
会用控制变量法、图像法等方法进行实验并能够从实验数据中分析出加速度与力、物体质量的关系。
科学探究：
经历探究加速度与力、质量的关系的设计过程，能够依照物理事实结合逻辑推理运用图像等方法去确立物理量之间的关系，发展依据证据、运用逻辑和现有知识进行科学论证和解释的能力，体会探究的本质。
科学态度与责任：
用生活中的物品做物理实验，加强物理知识与生活的联系，激发学生的兴趣和求知欲，同时在实验中体会探究过程的科学性和严谨性，培养合作意识
物理学科核心素养
重难点
1
控制变量法
2
图像法
重点：让学生主动经历加速度与力、质量关系的探究过程（物理量测量方法的突破）
难点：应用图像法处理数据并得出结论
方法
物理实验方法：
1
讨论法
2
实验探究法
教学方法：
1.实验方案设计（5min）
2.分组实验（10min）
4.交流与评价（8min）
3.实验数据处理与分析（10min）
5.实验改进与创新设计（12min）
教学主要环节
实验方案设计
实验器材：
问题1：加速度的影响因素有力和质量，实验中选用什么方法进行探究？
控制变量法
问题2：根据实验目的，思考应当构建一个怎样的物体运动过程？在这个过程中需要测量哪些物理量？
加速度：打点计时器和纸带
质量：电子天平
合力：钩码重力
？
实验方案设计
问题3：小车所受合力等于钩码重力吗？
不等于，存在摩擦力
问题4：能否平衡掉摩擦力呢？如何操作？
阻力补偿法：将轨道一端垫高，使小车的重力沿斜面向下的分力与摩擦力平衡，直到纸带上打出间隔均匀的点。
实验方案设计
问题5：平衡摩擦力后小车所受合力等于钩码重力吗？如果不等于的话，在什么条件下可以近似等于呢？（学生加以思考）
实验条件：只有在小车质量远大于钩码质量时，钩码重力才能近似等于小车合力。
分组进行实验探究：
分组实验
实验数据处理与分析
问题6：为了直观地反映所获得数据之间的关系，选用方法？
图像法
结论：质量一定时，小车加速度与所受合力成正比
实验数据处理与分析
问题7：根据图像猜测，加速度与质量的关系可能如何？
结论：拉力一定时，小车加速度与小车质量成反比。
直线更容易反映物理量之间的关系
猜测a与 ...成正比
改变坐标再次作图
交流与评价
问题8：通过实验数据分析实验中存在什么问题？（图像纵截距说明了什么？）
平衡摩擦力过程用时长且较为粗略
实验结果图像纵截距表明：此次实验平衡摩擦力过度
交流与评价
介绍气垫导轨
问题9：实验存在着怎样的系统误差？如何改进？
钩码重力实际不等于滑块所受合力
向学生介绍无线力传感器：
向学生介绍一款手机app：phyphox。考虑尝试将手机用于实验器材进行加速度的测量
交流与评价
实验创新与改进
物理量测量方法的创新：
加速度测量：手机app
拉力测量：无线力传感器
实验装置的创新：
气垫导轨代替小车轨道
实验创新与改进
教师引导，学生分组实验，动手操作
实验创新与改进
数据处理
结论：质量一定时，物体加速度与所受合力成正比；合力一定时，物体加速度与质量成反比。
实验创新与改进
问题10：在所挂钩码保持不变时，改变小车质量时，拉力一定恒定吗？
实验创新与改进
问题11：难以严格控制变量拉力恒定，如何在已有探究结果基础上补充探究？
学生再次实验并认真分析比较拉力传感器记录的数据，发现拉力值有微小差异
补充探究：加速度与F/m的关系
个别能力强的同学的数据进一步处理截取：
数据整体表现的规律：悬挂钩码重力越大，小车质量越小，将钩码重力当作小车合力造成的相对误差越大
相对误差
22%
24%
28%
28%
27%
31%
相对误差
22%
20%
17%
9%
12%
6%
交流与评价
下楼
上楼
向下减速
向下加速
向上加速
向上减速
手机测生活中的加速度（乘坐电梯过程）
发展性作业布置：自制简易加速度计，用于测量电梯中的加速度，并借助手机app分析其可行性
1.本实验在学生真实完成教材原实验的基础上，注重了探究的开放性，基于对问题的讨论，引导学生不断发现和解决问题，发展了学生的科学探究能力
2.通过引入数字化实验（无线力传感器），创新了实验方式，同时激发了学生兴趣。但是整节课来看，因内容、环节较多，可能会存在探究时间紧张等问题。
3.创造性地引入手机做物理实验，让学生加强物理知识与生活的联系，激励学生养成估计生活中物理量大小、发现实际生活情境中物理问题的习惯
谢谢大家！

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