1、本教学设计曾于 2004 年底荣获广东省新课程高中物理教学设计评比一等奖 测物体运动加速度（活动课） 深圳市翠园中学 王枝萍 一、设计思想 新课程强调转变学生的学习方式，倡导自主学习、合作学习、探究学习；反对将 学生处于被动的应付、机械训练、死记硬背、简单重复之中；新课程倡导让物理贴近 学生的生活、联系社会实际。怎样落实这些理念呢？在课堂上虽然教师已经完成了加 速度概念的教学，但是，学生对于这一概念的理解并不是可以一次性到位的，怎样帮 助对概念有更深入的理解和认识？对建立物理概念的过程和方法有更深刻的体会？基 于这一想法，本人以加速度的相关知识为载体，引导学生用自己的眼光去发现周边许 多的运动
2、物体都具有加速度，并小组合作设计实验去测量这些加速度。经过一个多月 的实验与实践，学生在参与的过程中，理解了加速度的概念及相关规律，体会了物理 学的研究方法。 二、课标要求 1经历匀变速直线运动的实验研究过程，理解位移、速度和加速度，了解匀变速 直线运动的规律，体会实验在发现自然规律中的作用。 （用打点计时器、频闪照相或其 他实验方法研究匀变速直线运动） 2通过物理概念和规律的学习过程，了解物理学的研究方法，认识物理实验、物 理模型和数学工具在物理学发展过程的作用。 3参与一些科学实践活动，尝试经过思考发表自己的见解，尝试运用物理原理和 研究方法解决一些与生产和生活相关的实际问题。 4有参与科
3、技活动的热情，有将物理知识应用于生活和生产实践的意识，勇于探 究与日常生活有关的物理学问题。 三、教学目标 1知识与技能 （1）学习选定生活中的运动物体作为研究对象，确定实验原理，设计实验方案， 选择合适的器材和科学合理的实验步骤。 （2）熟悉并正确使用各自的实验器材。 （3）通过学生自行设计实验，操作实验的过程，为高考创新实验奠定基础。 2过程与方法 （1）经历对实验原理的确定过程。 （2）经历测量加速度的实验过程，经历修改实验方案、解决实际问题的过程。 （3）经历完成实验报告的过程。 （4）展示学生写出的完整实验报告，进行交流和评估。 3情感态度和价值观 （1）提高学生学习物理的兴趣，培养
4、学生事实求是的科学态度。 （2）实验中的情景来源生活的各个方面，培养学生的发散思维，创新意识。 （3）养成交流和合作的良好习惯，发扬学生协作互助的精神。 四、教学流程图 五、教学过程简述 当在课堂上完成加速度概念的教学之后，布置任务：在业余时间观察观察身边的 运动物体，思考怎么测量其加速度大小？各同学自由组合，拿出实验方案进行交流。 随着物理课程的不断深入，涉及加速度的物理规律不断出现，每一个规律的出现都可 能成为测量加速度大小的方法，要求各个小组制定实验计划、确定各自研究对象、选 定测量方法并实施测量，如果不成功，则分析原因寻找解决问题的方法，尽可能的直 到解决问题。整个研究的过程在时间跨度
5、上达到一个半月左右，在研究的后期，学生 将各自的研究成果做成演示文稿课件，进行汇报交流。在学生的研究过程中，他们随 时得到教师的帮助和指导。总结起来，学生测量加速度大小的方法无非两种：运动学 方法和动力学方法，但是学生选择的情景却各不相同。 六、感受与体会 1实验过程中体现了学生的学习自主性。自行选定生活中物理情景，自主确定实 验原理，自己完成实验，学生从理论到实践理解掌握了运动学的两个基本公式和牛顿 第二定律。 2实验过程中体现了探究精神的培养。实验的手段从用传统的、自制的器材粗糙 地测量物体的加速度，到用现代化的电脑、传感器、数码相机等测量物体加速度，锻 炼了同学们的实践能力和动手能力。
6、3实验过程中体现了合作精神。各小组互相提出宝贵意见，优化实验方案，仪器 上能做到互通有无。 4教学效果是显著的。 实验完成后，再过一个多月，对全班进行了一次针对性测 教 师 指 导 提出问题 成立研究小组 第一组 第二组 第三组 第四组 制定计划 确定实验方案 实施实验方案 不成功，修改方案 完成实验报告 成功 总结、交流 验，内容是必修 1 关于运动学两个基本公式和动力学牛顿第二定律。考试的结果是参 与实验小组的学生的成绩平均分为 89.9 分,没有参与实验的学生的成绩为 70.8 分。事 实证明实验小组的学生很好地掌握了必修 1 课本的知识。 七、学生实验成果展示 1部分小组的研究方法 实
7、验 小组 实验名称 实验原理 实验器材 1 测汽车运动 加速度 21tsa a= g 汽车，自制量角器木 板，频闪照相机。 实验 小组 实验名称 实验原理 实验器材 2 测水中运动 小球加速度 测运动员跑 步的加速度 2tsa改装乒乓球两个，水槽，量筒，米尺，秒 表。 3 测匀变速物体的加速度 sVot 2 气垫导轨，刻度尺。 4 测电梯的加 速度 mgNa砝码，秤。 5 测斜面上小车的加速度 ，t Vo 超声波测物体的位置 ， 牛顿第二定律。 长木板 小车，光电门， 位置传感器， 加速度传感器。 2附学生实验报告 第一组：小汽车加速度测量 实验成员：卢明曦、罗明皓、徐健威 、苏楚腾 实验目的
8、：测量汽车在匀加速时的加速度 实验原理：当汽车开始加速时。车内的物体也会有一个和汽车加速度大小、方向 相同的加速度。而物体有加速度，说明物体受到合力不为零。从而可以通过测这个力， 进而算出车的加速度。最后我们发现只要测出单摆的角度就可由公式 a=gtan 学生在自制量角器上悬挂重物， 在汽车启动阶段测量摆角大小。 将体重计搬到电梯中，根据其 读数计算电梯的加速度大小 实验步骤： 1把木板竖直固定在车上，让系着 小球 的细线与木板的竖直线重合。 2启动汽车，并让汽车在固定档位 做匀 加速直线运动。 3仔细观察小球的倾斜角度，并在 小球 长时间停留的位置做上记号, 读出 。 4通过表达式 g ta
9、n ，算出加速度 大小。 实验器材：小球 细绳 自制带量角器的 木板 小汽车 实验数据：由实验的角度 tan10=1.3 a=g tan=1.7m/s 2 第二组：测汽车加速度 实验成员：卢明曦 徐健威 罗明皓 苏楚藤 实验原理：若相邻的、相等的时间内 T 的位移分别为 1， 2，则 a=( 2 1) T 2。 实验步骤： 1数码相机固定在一个位置，使镜头与汽车运行方向垂直。 2用数码相机对汽车连续拍摄 3 张照片，时间间隔 T 为 0.8s。 3用刻度尺测出第 1 个 T 内汽车在照片里的位移 1，用刻度尺测出第 2 个 T 内 汽车在照片里的位移 2。 4用刻度尺测出汽车的实际长度 L 和
10、在照片里的长度 L。 5把数据代入 a= (L/L) (2 1)T2 求得汽车加速度 a。 实验数据： 时间间隔 Ts 第 1 个 T 内汽车 在照片里的位移 1 cm 第 2 个 T 内汽车 在照片里的位移 2cm 汽车的 实际长度 L m 汽车在照片 里的长度 Lcm 汽车加速 度 a(m/s 2) 0.8 10.7 11.7 3.66 16.7 0.34 第三组：测电梯的加速度 实验成员：陈奕成、张荣春、郎宇飞、 实验目的：测量电梯启动时的加速度 实验原理：牛顿第二定律 F 合 =N- mg=ma 实验器材：秤、电梯、砝码多个 实验步骤： 1将多个砝码放入秤中，读出砝码的质 量 m，得出
11、 G=mg， 2当电梯启动加速时，砝码处于超重状态， 磅秤读数增 加，且指针指在相对静止位置，记下 此时磅秤的读数 N。 3根据牛顿第二定律 a=(N-mg)/m 实验记录： 砝码质量 （Kg） 砝码重力 （N） 磅秤读数 砝码所受弹力 （N） F 合(N) 加速度 (m/s2) 1.5 14.7 1.62 15.88 1.18 0.784 1.2 11.76 1.30 12.74 0.98 0.817 1.1 10.78 1.20 11.76 0.98 0.890 最后取平均值得：a=0.83m/s 2 第四组：测水中小球运动的加速度 实验成员：孙以哲、龚江伟、吴筱斌 实验目的：测水中小球运
12、动的加速度. 实验原理：a=2S/t 2 实验器材：改装乒乓球（1 个密度大于水，1 个密度小于水）2 个、水槽、量筒、尺子 实验步骤： 1测出水球运动不同位移 h1.h2、h 3； 2分别测出不同位移小球下落时间 t1、t 2、t 3； 3利用 2S/t2，求出物体在水中下落(上升)加速度平均值； 4利用相同方法,可以测出小球上升的加速度。 实验数据记录: 物理量/次数 1 2 3 位移 17cm 14cm 10cm 下落时间 t 落 2s 1.7s 1.6s 上升时间 t 升 3s 3.2s 2.8s 加速度 a 0.105m/s2 0.109m/s2 0.103m/s2 第五组：测跑步加
13、速度 实验成员：余小媚、杨晨、尹舒阳 实验目的：测跑步加速度 实验原理：a=2s/t 2 实验器材：秒表、米尺 实验步骤： 1用米尺在跑道上量取 10m 的路程。 2让运动员跑 3 次，记下 3 次 10m 运 动的 时间 t1 ,t2 ,t3。 3利用 a=2s/t2 计算出 3 次的加速度, a1 ,a2 ,a3。求出平均值。 学生运用气垫导轨测量滑块的加速度 实验记录：S=10m 姓名 t/s a/s/m2 a 的平均值(m/s 2) 2.1 4.5 2.3 3.7余小媚 2.3 3.7 4.0 第六组： 实验成员：吴驹、巫宝丹、尹巡宇、黎 原 实验目的：学习用气垫导轨比较精确地 测定
14、物体匀变速直线运动的加速度。 实验原理：测得物体在匀变速直线运动 中通 过两点时的即时速度，再测得物体通过两点 的位 移 S，可用公式： 20tVas 实验器材：气垫导轨（J2126 型） ，刻度尺, 光电门,数字采集器 . 实验步骤： 1使气垫导轨倾斜约 1O 以下，将两光电门分别置于离导轨上下端 20cm 处，在 滑行器上加挡光片，将计时器置于“计时 2”档和 1ms 档。 2将滑行器从导轨上端同一位置释放，从计时器上读出挡光片经过第一光电门的 时间 t 1 ，以及通过第一和第二光电门的时间 t 1+ t2 ，测出挡光片的长度L，求 出通过两个光电门的瞬时速度 vo 和 vt 以及加速度
15、a 3把下端的光电门向上移动数次，分别测出对应的加速度。 4实验数据： 次数 物理量 1 2 3 光电门 1t 1 041s 041s 041s 光电门 2t 2 022s 021s 020s 初速度 V0 0098m/s 0098m/s 0098m/s 末速度 vt 018m/s 019m/s 020m/s 两光电门距离 s 050m 060m 070m 加速度 a 0022m/s 2 0022m/s 2 0021m/s 2 结论：多次测量滑块的加速度,其平均值为 0.022m/s2 第七组：测斜面上小车的加速度 实验成员：郑克鸿、黄一帆、刘芳中 实验目的：测斜面上小车的加速度 实验原理：
16、1位置传感器测量斜面小车的加速度 2加速度传感器测量斜面小车的加速度 实验器材：位置传感器、加速度传感器、电脑、斜面长木板 实验步骤： 1固定斜面长木板，用手固定小车在斜面，调节位置传感器，使其位置传感器与 小车相距大 15cm。 2松手，小车在斜面加速下滑，电脑记录小车在 1 秒内采集 50 个位置 3加速度传感器与小车拴在一起,让 车在斜面上自动下滑,电脑记录小车 1 秒内 50 个数据. 4经电脑软件处理，得到 a-t 的图象。 分析和结论：a-t 图像 八、课例评析 该案例作为高一新课程优秀课例，在 2004 年广东省高中新课程物理教学设计大赛 中荣获一等奖。该教学设计充分体现了新课程
17、对物理教学的要求，较好地实现了学习 目标中“知识和能力” 、 “过程和方法” 、 “情感态度和价值观”三个维度的协调统一。 加速度是高中物理的核心概念，学生在课堂上学习了这个概念以后，并不表示学 生就已经完全掌握和理解了，怎样让学生在继续学习这个概念的过程中，感悟科学探 究的方法，感受科学探究的乐趣，让这种感悟与感受进入孩子们的心灵深处，王枝萍 老师的这种操作方式为我们提供一个较好的范例。 本教学设计及教学实施将研究性学习作为一种学习方式有机地嵌入物理教学之中 做出了有益的尝试，也取得了较满意的教学效果。教师在结束该课之后的一个多月， 又做了一次对比检测，检测发现：凡是参加活动的学生群体比没有
18、参加活动的学生群 体的平均分高出约 20 分，参加活动的这部分学生群体对加速度概念的理解，对相关规 律的认识以及学生对物理课的兴趣明显不同。可见，本节课在转变学生的学习方式以 后，学习效果是良好的。 本教学设计及教学实施较好地体现了新课程强调使物理贴近学生生活、联系社会 实际的课程理念。学生在教师的指导下观察身边运动物体的速度变化，采用各种方法 测量其加速度大小，学生在参与的过程中理解了加速度的概念及相关规律，掌握了一 批实验器材的使用，实验技能得到了有效提高；学生在参与的过程中感悟物理实验的 方法，强化了他们的实践意识；不同的学生从不同的实验原理出发，选择相应的实验 器材，设计相应的实验方法，完成相应的数据处理，学生的实验能力、分析论证 能力、创新能力、合作水平等等都得到了提升；学生的学习兴趣得到了发展，求知欲 得到了激发，在解决问题的过程中陶冶了情操，比较好地体现了三维课程目标。
