初三物理(北京版)在科学探究中怎样处理实验数据-1教学设计

课程基本信息课例编号学科物理年级九年级学期下学期课题在科学探究中怎样处理实验数据教科书书名：九年级物理全一册出版社：北京师范大学出版社出版日期：2014年7月教学人员姓名单位授课教师教学目标教学目标：（一）

知识与技能1、掌握测量型实验数据处理的方法。2、能够通过探究型实验数据表格识别因自变量，观察因自变量的变化趋势。3、掌握利用函数建模、图像分析等方法定量分析实验数据的方法。（二）

过程与方法根据数据的数量描述对探究结果进行描述和解释。利用数据反思实验设计和实验操作过程。（三）情感态度价值观培养学生的数据意识，掌握有效的分析数据方法，进而发展科学思维，顺应时代的要求。教学重点：在测量型实验和探究型实验中的数据分析教学难点：利用图像分析处理数据的方法教学过程时间教学环节主要师生活动1min引入【利用大数据引入】我们生活中得到太多有效资讯都是基于在合理时间内对体量特别大的数据进行撷取、管理、处理、并整理而成，所以同学们咱们培养自己的数据意识，掌握有效的分析数据方法，进而发展科学思维是时代的要求，那么我们现在来看看我们在物理探究学习中可以积累什么样的数据处理方法呢？【回忆物理探究学习中涉及的数据处理方法】1min明确课标要求展示课标要求，重点介绍进行简单的因果推理，从物理现象和实验中归纳科学规律的过程，尝试对探究结果进行描述和解释等内容。1min展示数据的呈现形式【展示数据的呈现形式】师：展示数据的呈现有表格和图像。生：总结记录数据的处理类型就分为表格分析得结论以及图像分析的结论。实验类型分为测量型实验和探究型实验两种。3min测量型实验中的数据处理【以测量滑轮机械效率的实验来学习测量型实验中的数据处理。】从案例总结在测量型实验中，需要利用实验原理对所测的物理量进行计算，而计算所得的具体数值就是测量型实验的结论，并且实验结论往往也需要呈现在数据表格中。【平均值法】师：伏安法测量定值电阻阻值的实验。为了使测量结果更加准确应该怎么做？生：测量三次阻值后再求平均值。师：测量受到多方面因素的影响，当有些实验可以改变时，可进行多次测量，通过取平均值来减少测量的误差。师：与平均值法形似，但却需要区分的另一种方法是累积法，例如利用刻度尺测量一张纸的厚度会有很大的误差，那么可以先测100张纸的厚度，然后用测量值除以100就是一张纸的厚度。这样处理数据的前提是什么？【累积法】生：前提是每一张纸的厚度是相同的。师：累积法还有哪些应用？生：测一枚大头针的质量，可以先测100能大头针的总质量，测量钟摆摆动一个周期的时间，可先测摆动50个周期的时间等等。【总结】测量型实验中，除了直接测量的长度，电流，电压等，更多的情况下我们需要利用公式对直接测量量进行计算，得到所需的物理量。比如测物体密度、测导体电阻等。另外还常常用到平均值法和累积法。10min在探究型实验中处理数据【以探究浮力的影响因素为例来学习如何在探究型实验中处理数据。】【浮力与深度---两组数据】师：设置情境：小明探究物体所受浮力与物体所处深度的关系时她先利用弹簧测力计，水和小立方块等器材保持小立方块浸没于水中，改变其所在深度，记录数据。师：自变量、因变量是什么？生：第一行h记录了小立方块儿在水下的深度。分别是3cm和4cm，那么它改变的h则是实验中的自变量。而浮力则是小明需要测的因变量。师：，但是浮力不能直接测量。它需要通过测量重力G以及在小立方块在水中受到的拉力F，并通过公式计算出来。最后发现，当深度发生改变时，浮力保持0.2N，并没有发生改变，则可以得到物体所受浮力与深度无关的结论。【探究物体所受的浮力与其排开水体积的关系。】【浮力与排开水体积-----2组数据】生：在这个实验中，浮力随着V排的改变发生了改变，则说明浮力和V排是有关系的。所以结论是物体所受浮力与其排开水的体积有关。【浮力与排开水体积-----3组数据】师：从前面的探究中，小明已经得到了浮力与物体排开水的体积有关的结论。那具体有什么样的关系呢？生：多做实验才看得出来师：小明又找来了第三个体积相同的小立方块。仿照前面做了第三组实验，有了三组实验数据以后，我们就可以清晰地看到，因变量浮力随着自变量v排的变化是如何变化的：当V排逐渐增大时，浮力也逐渐增大。而整个实验过程中，小明都保证小立方块是进入同种液体——水当中的，所以当我们在结论中描述因变量随自变量的变化趋势时，也不要忘了将控制变量还原到结论中，所以此处可以得到结论是同种液体中，物体排开液体积越大，所受浮力越大。【浮力与排开水体积-----多级组数据】师：为了得到更明确的实验结论，小明又利用六个体积相同的小立方块，改变物体排开水的体积。仿照前面做了六次实验。记录数据如下表。生：符合正比函数的特点。首先，确定自变量和因变量二、确定自变量和因变量之间的关系，常见的关系有①因变量（y）和自变量（x）相除为定值，则y与x成正比即y=kx②因变量（y）和自变量（x）相乘为定值，则y与x成正比即y=k/x③Δy/Δx为定值，则y与x为一次函数关系y=kx+b。【针对性分析】因变量浮力和自变量v排的数值总满足比值为0.01，这就符合正比函数y=kx，即F浮=kv排。注意k是0.01N/cm3是一个有单位的比例系数。所以结论是在这个实验中，物体浸入水中所受浮力F浮=0.01N/cm3V排。【验证浮力和物体浸入液体体积的关系的普遍性】为了验证浮力与物体排开水的体积关系的普遍性，小明找来一些形状、质量不同的物体进行实验。请根据下面数据绘制图像：【图像法总结】一、坐标轴和原点选择，坐标的横轴为自变量，纵轴为因变量；二、描点力求精准地画出对应的点；三、绘制图线。绘制图线应依据数据点的整体分布趋势，描绘出一条直线或光滑曲线，让数据点比较均匀地分布在图线两旁。6min练一练【设置练习一：巩固了测量实验利用公式求物理量的步骤，并复习了图像分析数据的方法】在测量物体运动的平均速度实验中，小球从a处沿斜面由静止开始滚下。频闪照相机记录了小球在相同时间内通过的路程。如图甲所示,实验数据如下表所示(1)小球在BC段的平均速度为_______m/s。（2）为进一步探究小球在斜面上运动的速度与时间关系。根据表中数据做了v—t图像，如图乙所示。小球在做_____(选填“加速”“减速”或“匀速”)运动。师：（3）假设斜面足够长，小球从A处滚下。经过两秒到达一点E。则该球经过E点时的速度为_______m/s。【设置练习二：复习因自变量的变化趋势观察及转化法在结论中的体现】小明利用右图装置探究物体动能大小与速度的关系，他拉起小球，当细线与竖直方向成θ角后松手，小球撞击水平面上的木块，记下木块移动距离，改变θ的大小，重复实验，记录数据如下：这个问题中，自变量是小球的速度。因变量是小球的动能，要研究的是动能与速度之间的关系。小球的速度以及动能都很难直接测量。于是在实验设计时把速度的大小的测量转化测松开小球时悬线与竖直方向的角度。而把测小球动能的大小转化为策被小球撞击的木块在水平方向运动的距离大小。所以在表格中记录的是直接测量量，c塔和木块运动距离s。但是我们在分析表格得结论时，需要表述的仍然是动能和速度之间的关系，而不是角度和距离之间的关系。所以，在结论中，我们需要说的是，质量相同时，小球的速度越大，动能越大。其中质量相同，是实验操作中的控制变量，在结论中一定要体现出来。【设置练习三：利用数据反思实验过程】练习三：小红验证光的反射规律时得到如下的实验数据，请判断她的实验操作是否有误。表格我们可以看出注射角为70°时，反射角为69°，入射角为45°时，反射角为44°。入射角为30°时，反射角为29°，反射角总比入射角小1°。这些数据与光的反射规律不符，但是却有明显的规律性，不能简单地归为读数误差。那应