速度的变化（年会）（全国物理教学大赛）

第二章 运动的世界 第四节 科学探究：速度的变化 新授课 1课时山东省枣庄市滕州滕东中学 吴魏【教学思路】本节课是学生进入物理学习的第一堂实验课，是学生建立良好实验习惯的开端，所以，让学生体验科学研究的方法和科学探究的步骤就成为了不容忽视的重要内容。这堂课的主要思路是：围绕探究速度的变化，以合作、交流为主线，将合作、交流贯穿于“提出问题-猜想-设计实验-进行实验-分析论证-评估”几个主要环节，引导学生体验科学研究的方法和科学探究的步骤，让他们在探究中感知合作的重要；通过交流与论证，让学生分享合作的乐趣，从而激发他们的学习兴趣。同时，在设计实验、学生进行实验和分析论证的环节中，通过对质疑、点拨、演示、对比等多种教学方法的巧妙运用，使教师的主导作用不但发挥在知识的传授中，培养了学生实事求是、尊重自然规律的科学态度，同时还令学生体会到了成果共享的喜悦和交流合作的重要。【教学目标】知识与技能 1.学会正确使用刻度尺和停表测量小球从斜面滚下时的平均速度。2.会分析实验数据，归纳总结出小球速度的变化规律。过程与方法 在探究小球速度变化的过程中，体验科学研究的方法和科学探究的步骤。情感、态度与价值观 培养实事求是、尊重自然规律的科学态度，体会交流合作的重要和成果共享的喜悦。【教学重点】学生经历探究各个环节，体验科学研究的方法和科学探究的步骤；在实验中测量小球的平均速度。【教学难点】引导学生设计实验,组织调控学生有序地进行实验。【教学资源】教具准备：多媒体课件。学具准备：直尺1把、停表每人1块、斜面一个、木块一块、小球1个、位置标志旗7个（见附件1），滴水小车一辆（见附件2）。【教学流程图】【教学过程】主 要 教 学 过 程教学内容教师活动学生活动一、实验导课演示实验：让小球从倾角很小的斜面上滚下，让学生观察小球的运动情况。（设计意图：通过实验，创设提出问题的情景，让学生观察现象，激发学生的学习兴趣和探究的欲望）二、实验探究提出问题猜想与假设设计实验提出疑问：如果只研究斜面的中间部分，对于小球速度的变化，大家还容易做出判断吗？动画演示提出的问题。鼓励学生大胆猜想小球的速度是否有变化，怎样变化的。依据是什么。投放幻灯片。复习回顾：上节课中课本是通过什么方法判断出小汽车做匀速直线运动，而天鹅是做变速直线运动的。（设计意图：温故而知新）要求学生根据刚才的回答，初步构思一下今天实验的大体思路。结合幻灯片（如上图）让学生明确实验思路。注意引导学生去明确：探究哪段路程，需要划分路程，测量哪些量？比什么？看幻灯片并猜想 猜想：加速、减速、匀速思考回顾然后做出回答1.将物体运动的路程分成3段2.记录下物体通过各段的路程和时间3.算出物体通过各段的路程的平均速度4.比较这些平均速度思考后回答思路将斜面中间一段路程划分成若干段，测量出每段的时间和路程，算出相应的平均速度并比较之。设计实验告诉学生：实验只有思路是不够的，还要搞清楚一些具体问题。如：实验原理是什么？用什么器材和工具？怎样测量？等等。然后让学生思考并回答。介绍位置标志旗的作用：划分路程方便，使计时更准确。借此引出设计实验的基本原则：“设计方案必须使操作方便、测量准确、结论可靠”，然后介绍它的使用方法和注意事项。幻灯片投放：设计实验时重点考虑的三个问题：1.中间这段路程分几段合适？2.怎样测量时间？3.怎样测量路程？对于这三个问题，要求学生不仅要进行讨论，还要通过尝试性实验，来论证自己的观点。（设计意图：考虑到学生第一次上实验课，所以将设计内容细分为三部分，以降低探究难度）1. 中间这段路程分几段合适向学生阐明：理论上讲，分段越多对速度的变化探究的就越细致，但在实际当中，分段太多时,各段的长度会过小，测量时间会越不方便，因此就出现了分几段合适的问题。在合理的范围内，每段的长度大一些好。就本堂课的实验条件，中间这段路程分成2-5段都是合适的。至于学生在设计方案中最终决定分几段，只要是合理的就可以。另外，各段均分或先短后长的方法都可以。教师不必统一要求。（设计意图：设计方案并不唯一，更能调动学生学习的积极性和主动性，激发学生的探究热情；体现以学生为主体的教学思想）2.测量时间让学生探究有几种方法。并对每一种方法都尝试一下，通过对比数据做出最佳选择。在学生回答后，引导学生去发现第二种方法的错误之处-让小球多次滚下，所测量的每个时间都不属于同一个运动。然后还要引导思考后回答（对实验原理、待测物理量和器材的选择容易回答，但对具体怎样测量可能暂时还不够清楚。）认真观看幻灯片，了解标志旗的使用方法。学生探究、思考、讨论，1.回答自己分几段以及分段的理由。学生讨论得出结论： 2.学生在尝试和讨论后的答案只可能有三种：第一种：小球从斜面滚下后，每人负责一段加以测量。第二种：让小球滚下，大设计实验学生重点讨论后两段路程上的时间如何测量，让学生去发现第三种方法更好。（设计意图：让学生以尝试性测量去探究问题，发挥他们的主体作用）3.测量路程让学生尝试测量并思考：如何测量路程？跟随学生的回答投放幻灯片演示。4. 交流整合设计方案，填写实验报告在学生回答设计实验的三个问题后，教师对其简单地加以讲评，然后要求各小组选派一名同学作为观察员进驻到下一组去，任务有两个：把自己小组的设计方案介绍过去；并会同他们整合设计方案，全程参与所在小组的实验，实验结束后，对所在小组的实验情况进行评价。要求学生：小组内交流，优化设计方案。归纳、整理实验步骤。 填写到实验报告（附件3）中去。分配实验任务（设计意图：派遣观察员交流，让学生通过对比去发现问题，使其体会到交流的重要和解决问题的喜悦，从而能调动他们的积极性。）家都来测量它通过第一段路程的时间，然后取平均值，作为小球通过第一段路程的时间；第二次让小球滚下，用同样的方法，都去测量小球通过第二段路程的时间；以后各段以此类推。第三种方法是：释放小球时，所有个人都同时开始计时，然后每人负责观察一个小旗，小球到谁那儿谁停止计时。最后通过计算算出小球通过每段路程的时间。3.学生思考后回答：与测量时间的第三种方法一样，都是测量从起点到达各划分点的路程，然后通过计算得出各段的路程选派观察员交流，优化设计方案。归纳、整理实验步骤。 填写实验报告。分配实验任务。收集数据分析与论证1.要求学生认真阅读 “温馨提示”（幻灯片） 检查停表与刻度尺并加以使用练习； 释放小球与开始计时同时进行 ； 及时记录测量数据； 不经分析和重新测量，不得随意改动测量数据； 验完成后及时整理器材。2. 让学生按自己的设计方案进行实验，将实验数据收集并填入实验报告中的下表路段OAOBOCOD路程（cm）时间(s)3.要求全员行动，禁止个别同学充当“观众”。 （设计意图：培养学生收集实验数据时坚持实事求是的科学态度，养成边实验边记录数据的严谨的实验习惯。）说明：1.教师要不停地巡视。目的在于聆听各组的实验设计，并适时地加以点拨，并不时地提醒学生注意保护器材。2.纠正学生的不当操作。3.让学生充分交流。对个别只想当“听众”的同学要加以鼓励，让他大胆发言。4.小组内出现争议时，提醒他们不要总是“纸上谈兵”，还要通过尝试性实验的办法，对自己的想法加以验证。5.本实验具有开放性，探究路程的长短、各路段的划分等，只要是合理的，教师就应该给予支持，让学生按自己的设计方案进行实验。6.巡视中留意学生中是否有按等距离划分路程的，以备后面讲评实验时进行方法拓展1.要求学生对实验数据加以分析，并填入表格；2.要求学生自己归纳总结实验结论。1.学生认真阅读 “温馨提示”。2. 学生动手进行实验，收集并记录数据入表学生分析、处理数据路段ABBCCD路程/cm时间/s速度/cm.s-1总结实验结论： 。评估1.对学生收集的数据加以讲评（实物投影），主要关注以下几个方面： 数据与结论是否吻合 表格中的数据无需夹带单位 长度是否估读了 是否存在等距离划分的情况，若存在，则及时启发学生可否不计算速度就能确定小球速度的变化。2.要求各小组、各观察员进行发言。必要的情况下，可以对学生从以下几个方面加以提醒： 制定计划和设计实验环节； 收集数据环节； 刻度尺和停表的使用是否准确 有什么因素可能影响测量结果的精确性 实验中存在的问题是什么？ 判断小球速度的变化，你还有其它方法吗？（设计意图：针对学生的第一堂实验课，降低发现问题的难度，指明评估的方向、范围，保证学生思维的连续性。培养学生通过交流发现问题、解决问题的能力，学会表述自己的观点，培养学生归纳、总结问题的能力。养成善于听取别人意见的习惯。）3.总结反思：让学生继续思考：本实验使用了比速度的方法，判断出了小球的速度是变化的，除此之外还有其它方法吗？哪一个容易落实？进而引出滴水小车。 让学生先观察它的滴水特点，然后提出问题:让小车从斜面上滑下，根据它留在斜面上水滴的分布特点，判断任意一段路程上，小车的速度是怎样变化的。1.观察员发表评论。2.各小组及观察员发言。思考后回答：相同路程比时间相同路程比时间学生积极探究通过滴水小车实验，让学生完成了对比较运动快慢的三种方法的进一步理解。抓住学生惊奇的机会，适时地进行习惯养成教育：学习要养成勤于思考和善于思考的习惯。（设计意图：完成对比较运动快慢的三种方法的全面落实，适时地进行习惯养成教育，3.为将来学习打点计时器打下基础）4.安排学生阅读课本24页“扩展性实验”，了解测量速度的其它方法；阅读“超声波测距”，开拓学生视野。（设计意图：从物理走向社会）4.阅读课本。三、课堂小结：总结实验探究环节学生讨论梳理四、课堂检测教师巡视、讲评完成检测题（见附件4）五、布置作业出示思考题 课后完成（见附件5）【板书设计】2.4 科学探究：速度的变化提出问题猜想与假设制定计划与设计实验进行实验与收集证据分析与论证评估【教学反思】一、案例的“亮点”1. 采取了开放式实验的形式。由于课前对器材进行了改进，在路程的分段上，可以不再像课本那样只能分2段，而是也可以分成多段，并且既可以各段均分，还可以按先长后短的方法分，这样就有多种方法供学生探究和选择；在学生共同探讨出多种可行方案后，教师并不指定学生按哪一种去执行，而是将选择权交由学生，让他们取舍。这样做既可以巩固学生的探究兴趣，还可以增强他们的成就感。2. “派驻观察员”的做法引入了竞争机制，提高了学生的学习态度，调动了他们的积极性。3. 让学生用尝试实验法验证自己的设计方法是否可行。在设计实验的过程中，鼓励学生通过尝试测量来取舍自己的某一点设想。培养了学生“实践是检验真理的唯一标准”的科学世界观。这也让我获得了一条经验：只要学生始终“在动”“在辩”“在想”，就不要担心学生乱，更不能心疼时间。 4. 让小球一次滚下就测量出它在各段路程上的运动时间。这一点通过教师设计的“让小球撞击标志小旗”的方法就可以轻易实现（见附件2的说明）。以往的测量方法是让小球两次滚下，进行测量，就实质上说，是先后测量的两个运动在不同路段的运动时间。个人认为这样做是值得商榷的。二、教学中出现的问题1. 提出问题再直接些更好。在教研中，有老师提出视频导入加实验导入的方案，经课堂实践检验是不恰当的，只用实验导入就完全可以。加入视频，要么使教学环节重复浪费时间，要么扰乱学生的思维，令学生反而困惑。2. 实验课，学生往往很兴奋，总是利用器材来做一些与学习目标关联不大的尝试，这给组织教学带来很大的困难。究其原因，一是学生的年龄小，对新事物总能产生兴趣，二是多人聚集在一起的时候总能激发起个别人的动手欲望。为解决这个问题，经过一番思考后，我采取了两个措施：降低学生的兴奋度：提前一天将器材放给学生，落实好责任人，然后任由学生去“玩”，在课堂上引入竞争机制：通过激励的方式，引导学生的注意力集中在学习目标上。这些措施在后来的其它班级的教学中落实后，取得了显著的效果。3. 当堂练习偏多。在探究目标完成后，学生可能还会有自己的兴趣点，此时，剩余的时间应留给学生继续探究自己所关注的地方，所以，个人认为，就本堂课而言，设计两个练习就可以，多了反而不合适。三、教学中需要注意的问题1. 滴水小车实验：在做滴水小车实验时，滴水速度快而斜面倾角小些好，这样，斜面上的水滴比较密集，便于学生比较；另外，若车速大，会导致后来的水滴“落地”时变成椭圆形，不利于测量水滴间距。2. 标志旗的形状：标志旗的形状一定要修剪成倒梯形，以免底座阻挡它的晃动，进而影响到小球的速度。3. 斜面的坡度： 关于课本中所述的“保持斜面很小的坡度”，经课堂教学证明，斜面长120cm，木块的厚度2cm以内最为合适。此条件下小球通过整个斜面的时间可达4s以上，这样每段时间的测量就变得方便多了，这也为把路程分为3段，进而实现开放式实验奠定了基础。4. 小球的选择：选择5mm直径的小球，通过上述斜面的时间略大于4s；选择10mm直径的小球通过上述斜面的时间略大于3s，所以小球的直径小一些更好。附件1：2.标志旗的使用说明图：小球滚下时撞击到标志旗，会使标志旗晃动；由四名同学各自负责对一个标志旗的观察，当一名同学下达指令时，这四人就开始计时，当看到自己负责的标志旗晃动时就停止计时。于是：tAB=tOB-tOA tBC=tOC-tOB tCD=tOD-tOC附件2：1.滴水小车结构图附件3 实验报告 班 组一、我探究的问题：让小球从倾角很小的斜面上滚下，在中间一段路程上，它的速度是否变化？怎样变化？二、我的猜想： 。三、我的设计方案1.实验原理： 。2.实验器材：米尺、停表（4块）、斜面、小球、木块（高低各1个）、位置标志旗（若干）。3.我是这样确定和划分路程的（如图）：在斜面的 取一段路程，其长度在合理的范围内尽量取 一些，然后将其划分成 段（标注在右图）。4.我是这样测量时间的（可以根据你上图中的标注回答） 5. 我是这样测量路程的（可以根据你上图中的标注回答） 6.我的实验步骤是这样设计的：用木块支起斜面令其倾角很小，把 放在斜面上，将斜面中间的一段路程划分成 段；如上图，测量 并填入表格；如上图，测量 并填入表格；计算小球通过这几段路程的 ；比较这些 然后得出结论四、我的实验数据第1次第2次ABBCCDD