实验：探究加速度与力、质量的关系+说课 高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

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