1、表 3-1 主题单元设计模板 主题单元标题 实验：探究加速度与力、质量的关系 作者姓名 所属单位 联系地址 联系电话 电子邮箱 邮政编码 学科领域 （在 内打 表示主属学科，打+ 表示相关学科） 思想品德 音乐 化学 信息技术 劳动与技术 语文 美术 生物 科学 数学 外语 历史 社区服务 体育 物理 地理 社会实践 其他（请列出）： 适用年级 高二年级 所需时间 2 课时 主题学习概述(简述单元在课程中的地位和作用、单元的组成情况，解释专题的划分和专题之间的关系，主要的学习 方式和预期的学习成果，字数 300-500) 这是一节学生实验课，目的是为了让学生体会物理探究过程中所用的科学方法。书
2、中没有给出确定的实验方案，要学生自己设计，但是给出了实验的基本 思路：控制变量法。学生在初中已经接触过控制变量法，难度应该不大。 主题学习目标（描述该主题学习所要达到的主要目标） 一、知识与技能 1理解物体运动状态的变化快慢即加速度大小与力有关，与质量也有关。 2通过实验探究加速度与力和质量的定量关系。 3培养学生动手操作能力。 二、过程与方法 1指导学生半定量地探究加速度与力和质量的关系，知道用控制变量法进行实验。 2引导学生自己设计实验，并根据设计进行实验。 3对实验数据进行处理，并能根据数据结果得出结论。 三、情感、态度、价值观 1通过实验，培养实事求是、尊重客观规律的科学态度。 2通过
3、探究激发学生的求知欲和创新精神。 3培养与人合作的团队精神。 对应课标 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实验数据的分析和处理。 主题单元问题 设计 1在老师引导下提出切实可行的实验方案。 2实验的操作过程。 专题划分 专题一 设计实验方案 专题二 做实验并记录、分析数据，得出结论 专题一 专题一设计实验方案 所需课时 1 课时 专题一概述 (介绍本专题在整个单元中的作用，以及本专题的主要学习内容、学习活动和学习成果) 给出要研究的问题，鼓励学生对问题进行猜想，在学生猜想的基础上，提出用实验探究的手段进行研究。从而引出实验研究的基本想法指导思想：控制 变量的思
4、想（不向学生提出），在该实验思想的指导下，采用边设计、边实验、边讨论的教学方法，探究实验方案的可操作性、合理性和严谨性。在实验方案探 究的基础上，让学生利用位移传感器进行实验操作，并在探究中获得成果、表达成果。使学生在实践活动中相互交流，互相合作，共同提高，充分感受探究活动 的乐趣和成功的喜悦。在实验探究的基础上，引导学生对实验结果进行深入细致的分析和思考（借助 Excel 软件分析），让学生感受实验探究的乐趣。在结论的 应用中，让学生体会教材的实验思想。最后利用 Excel 软件对学生的实验数据进行分析与比较，并提出思考问题：小车质量与钩码质量的大小，对实验数据会有 什么影响？（以供学有余力
5、的学生进行课后理论探究，由于学生现有知识的限制，课堂上暂不提出系统误差问题） 本专题学习目标 （描述该学习所要达到的主要目标） 通过实验思想的确立，实验方案的确定，使学生懂得多变量问题的研究方法。在边设计、边实验、边讨论的实验活动中使学生了解问题探究的基本环节，在探究 活动中让学生体会到实验探究的合理性、严谨性和必要性。在课堂活动中让学生相互交流，互相合作，共同提高，并在活动中感受探究的乐趣和成功的喜悦。 1知识与技能方面：（1）知道力、质量、加速度的关系，并会用该关系分析简单问题；（2）会利用电脑使用位移传感器测加速度、使用电子天平秤物体 质量；（3）知道平衡滑动摩擦力的方法。 2过程与方法
6、方面：（1）尝试多变量问题的研究方法，即控制变量法（不向学生提出名称）；（2）会用图像方法描述物理规律，知道由 am 图向 a1/m 图转化的意图，知道拟合法的基本思想；（3）会用力、质量、加速度的关系分析简单问题。 3情感、态度与价值观方面：会描述物理过程，表达物理结果；（2）尝试相互交流，互相合作的活动乐趣；（3）体会探究过程的基本环节，并在活动中 获得喜悦。 本专题问题设计 由一个视频引出课题研究力、质量、加速度的关系，鼓励学生大胆猜想。 所需教学材料和资源(在此列出学习过程中所需的各种支持资源) 信息化资源 网络上 常规资源 多媒体课件，小车（20 辆，每辆车上贴上质量为 200g，贴
7、上“参照车”与“实验车”字样），一端带有滑轮的长木板（20 个）， 一次性小塑料口杯及棉线套（20 个，质量可忽略），50g 规格钩码 10 盒（每盒 10 个），托盘天平砝码 20 盒，刻度尺（米尺），线绳 若干，铁文件夹 10 个，计算机和大屏幕投影系统一套，计算器。 教学支撑环境 物理实验室、多媒体 其 他 记录的笔、纸 学习活动设计（针对该专题所选择的活动形式及过程） 第 1 课时：设计实验方案（教师组织学生讨论并回答学案上的问题） 问题 1：本节课研究物体运动的加速度大小跟什么有关，请同学们先猜一猜加速度大小跟什么有关？ 教师注意：学生可能猜出质量和力以外的因素，教师引导或告之本节课
8、只探究加速度与力和质量的关系。 问题 2：请同学们猜一猜加速度与力、质量有什么关系，列举出实例。 如果学生说不出实例，教师可以列举以下典型的例子：绿灯亮后，摩托车先冲出，然后小轿车，最后载重货车，说明质量大加速度 小；方程式赛车的发动机功率大，启动快，加速度大，说明力大加速度大。 播放以上例子的视频。 问题 3：能否从理论上验证力越大，加速度越大；质量越大，加速度越小是合理的？ 参考答案：力是改变运动状态的原因，力大运动状态容易改变，而运动状态的改变快慢是用加速度来描述的，因此力大，加速度大； 质量是惯性大小的量度，质量大，惯性大，运动状态难改变，即加速度小。 教师注意：学生回答这一问题时，容
9、易用举实例法，教师注意引导从理论出发。 问题 4：研究一个物理量同时与两个物理量有什么关系，应当采用什么方法？ 学生很容易回答出用控制变量法。 问题 5：初中用过这种办法吗？举例说明。（安排此问题的目的是向学生进行物理学研究方法的教育） 参考答案：在讨论电流与电压、电阻两个量是什么关系时；在讨论压强与压力、作用面积两个量是什么关系时。 问题 6：保持质量一定，怎样研究加速度与力的关系，或保持力一定，怎样研究加速度与质量的关系？ 学生会回答出用打点计时器测出几个加速度及所对应的力，分析加速度与力关系或加速度与质量关系，若不提测加速度，可追问如 何测出加速度。 以上 6 个问题难度不大，建议采用单
10、独让某个学生回答的方式即可，不必给时间进行小组内讨论。 问题 7：鉴于用纸带测出加速度是我们已经掌握的一种技能，因此本次探究加速度与力、质量关系不想用此方法。请同学们另外设 计出一种切实可行的实验方法？ （1）阐述实验的理论依据及对实验方法的初步设计。 （2）在此理论框架内，具体的实验方案是什么？ 组内讨论 6 分钟，每组组长准备发言。 在学生讨论期间，教师巡视参与讨论交流，如果时间过半还有一些组提不出方案，教师可提醒该组学生参考课本 43 页“做一做” 栏目，再讨论 参考答案： 理论依据及初步设计：两物体均做初速度为零的匀加速直线运动，由公式知，相同时间内的位移关系，就是他们的加速度关系。
11、具体实验方案：课本 78 页参考案例。 学生在阐述时可能（1）（2）两个问题混在一起说出，只要合理、清晰即可；另外理论依据与方案课本上都有，学生看了课本就很 容易回答此问题。 引申问题：在此理论依据下，能否再设计出一种实验方案，组内讨论 10 分钟后组长发言。（讨论后，刚才只提出课本上方案的组 重点发言，已经提出不同于课本上方案的组也可以再提出第 3 种方案。） 教师组织同学们对各种方案进行评价，只要合理可行即可。 最后教师指出： 本节课用课本 78 页的方案。 问题 8：绳拉小车的力是小车受的合力吗？ 学生很容易提出还有摩擦力。 问题 9：我们必须要使绳拉小车的力成为小车受到的合力，否则还要
12、计算滑动摩擦力，使问题复杂化，那么怎样去掉摩擦力呢？组 内讨论 5 分钟后组长发言。 参考答案： （1）用重力分力平衡掉摩擦力（教师可投影图片解释），为此可以倾斜木板，直到小车放上后恰能静止或被轻推后匀速 （2）减小摩擦力直到可忽略，可采用气垫导轨。 教学评价 1高中第一次接触控制变量法。 2体会合作的含义，现代科研是需要团队精神的。 专题二 第 2 课时：做实验并记录、分析数据，得出结论 一、实验前教师做以下交待： 1为了节省时间，教师给学生做一下分工，1-5 组探究加速度与力的关系，参照表一和表二要求（见学案）；6-10 组探究加速度 与质量的关系，参照表三和表四要求（见学案），要填写好表
13、格。 2平衡摩擦力时不必将拴有口杯小桶的绳子解下，车后拖的绳子也不用解下，放在车上即可。 3注意铁夹子的位置。 4注意实验中同学之间互相配合，如谁扶住板，谁控制铁夹开启、闭合，谁负责更换砝码和保证绳在滑轮内并负责保护仪器，谁 负责测量记录等。 附： 表一（两车质量均为 200g+100g） 参照车 实验车 组别 绳上挂的钩码/g （代表力 F1） 位移 x1/cm 绳上挂的钩码/g（代表 力 F2） 位移 x2/cm 1 20 30 2 20 40 3 20 50 4 20 60 5 20 70 表二（两车质量均为 200g+100g） 组别 1 15 2 20 3 25 4 30 5 35
14、表三（两车绳上挂的钩码均为 40g） 参照车 实验车 组别 车和车上砝码总质量 /g（代表质量 m1） 位移 x1/cm 车和车上砝码总质量 /g（代表质量 m2） 位移 x2/cm 1 300 200 2 300 400 3 300 500 4 300 600 5 300 700 表四（两车绳上挂的钩码均为 40g） 组别 1 2/3=067 2 4/3=133 3 5/3=167 4 6/3=200 5 7/3=233 （以上实验过程 36 min） 二、分析实验数据并得出结论 让学生分析表二和表四，并得出结论。 参考答案：在两车质量一样的情况下，实验车受的力是参照车的多少倍，加速度就是参
15、照车的多少倍，说明加速度与力成正比；在 两车受力一样的情况下，实验车总质量是参照车的几倍，加速度就是参照车的几分之一，说明加速度与质量成反比。 【课堂小结】 1高中第一次接触控制变量法。 2爱因斯坦有一句名言：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要”，因此猜想出加速度与质量、力的关系比实验验证重要， 提出实验方案比实验操作重要，通过本节课，大家要好好体会。 3体会合作的含义，现代科研是需要团队精神的。 【作业】 1思考题：除了摩擦力以外，你觉得引起误差的主要原因还有什么？为克服这一问题，请设计出改进的实验方案。 2思考题：用气垫导轨做实验可以基本消除摩擦力影响，如果结合光电计时器也可以测量加速度大小，大家参考课本 32 页第 4 题 设计一个探究加速度与力、质量关系的实验，条件是没有滑轮系统。
