實驗探究：加速度與力、質量的關系

李準

摘 要： 我將從設計思想、教材分析、學情分析、教法、學法、教學程序和板書設計等方面對《實驗：探究加速度與力、質量的關系》進行闡述。

關鍵詞：物理學習；實驗探究

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼： A 文章編號：1992-7711（2016）14-001-01

一、說設計思想

離開了思維和實驗，物理學習就會變得枯燥和乏味，而且很多物理規律，學生不能親身體驗，很難做到內心完全信服。實驗操作非常重要，但更重要的是做實驗前的思考，根據已有的知識，實驗器材，來設計合理的實驗方案，并對實驗結果中的誤差等給出合理的解釋。我采用實驗探究式教學，“輕結論，重探究”，讓學生在完成一次完整的實驗探究并在探究中學到知識的同時，滿足好奇心和求知欲。

二、說教材分析

1. 教材的地位及作用。本節是人教版《物理1（必修）》第四章牛頓運動定律第2節。高中力學部分是由牛頓定律為基礎所構建的體系，在牛頓三定律中，牛頓第二定律為核心內容。本節是一節實驗探究課，通過探究加速度與力、質量的關系，得到這三個物理量之間的定量關系，為第二課時提出牛頓第二定律F=Ma做鋪墊。本節中應用控制變量法來研究問題和用圖像法處理數據，這兩種方法在高中物理的學習中都十分重要。本節無論從知識還是從培養學生能力的角度看都很重要。

2. 教學目標。（1）理解探究加速度和力、質量的關系的合理性和必要性。（2）理解實驗思路的合理性，以及用圖像處理實驗數據的有效性。（3）經歷實驗的操作和測量過程，以及通過圖像處理實驗數據的過程，體驗如何平衡摩擦阻力，減小系統誤差的操作辦法。

3. 教學重點。（1）控制變量法的使用。因為該方法及思路在高中階段首次出現，常用于熱學、電學等的問題的研究中，在高考及一些大型考試中經?？疾?，是本節的重點。（2）用圖像法研究加速度a與力F、質量m的關系。

三、說學情分析

1. 學生已有知識和經驗。初步掌握物體的運動規律，初步了解物體間的相互作用。根據《牛頓第一定律》，意識到運動和力存在著某種重要的關系 。之前做過“打點計時器的使用”“勻變速直線運動的探究”等實驗，有一定的實驗能力，會根據紙帶求加速度，會使用天平測質量。

2. 學生可能遇到的困難。高一年級的學生接觸的實驗不多，不能自主、完整地設計實驗。利用圖像法處理實驗數據，以前用得不多，還不是很熟練，特別是再作完a-M圖像后，為什么再作a-1/M圖像 。

3. 我的解決方案：導學案精心設計，引導學生思考。給出明確的研究目的，讓學生知道做實驗最終是為了解決什么問題。小組合作學習，充分調動學生的積極性，展開熱烈的討論。

四、說教學方法、學法指導

以啟發式教學、建構主義為指導思想，采用了問題引導法 實驗探究法 分組討論法等配合多媒體輔助手段進行教學。學生主要采用自主學習、合作探究相結合的學習方法。在我的引導下，教與學互動，使學生真正成為了課堂的主人。

五、說教學程序

1. 引入新課、提出問題。通過多媒體放一段世界足球先生卡卡的視頻。引起學生的興趣，讓學生仔細觀看。然后提出三個問題。 （1）卡卡能把靜止的足球很快的踢到球速很大，讓個5歲的小孩能做到嗎？想想為什么？學生很容易想到不能的原因是小孩力氣小。這個時候再引導學生，是不是加速度與力有關系呢？（2）卡卡踢得球換成實心球，這個時候他還能很快的踢到球速很大嗎？想想為什么？學生很容易想到不能的原因是質量大了。這個時候再引導學生，是不是加速度與質量有關系呢？

2. 設計實驗。（1）引導學生通過復習舊知識，壓強與壓力、作用面積兩個量的關系得到研究方法——提出控制變量法。提出控制變量法的概念?？刂谱兞糠ǎ簩Χ嘧兞康膯栴}時，把其他變量固定，只討論其中一個變量的變化對問題的影響。（2）引導學生分析討論各物理量的測量方法。①怎樣測量加速度a？②物體的質量m可以用什么測出來？③物體的合外力F合。（平衡摩擦力是本節的難點之一，但是由于時間的關系，在之前的習題中事先做了介紹；至于為什么只有當鉤碼的質量比小車的質量小很多時（小于等于六分之一），鉤碼所受的重力才近似等于細線對小車的拉力。要等學習完牛頓第二定律后再做解釋更合理。）

3. 講解實驗步驟。（1）如何研究加速度與受力的關系。（2）如何研究加速度與物體質量的關系。（3）為了節約時間，也為了培養合作精神6人組成一小組，每3人一桌，3人先研究加速度與受力的關系，另外3人研究加速度與物體質量的關系，做完后兩桌同學的數據共享，共同得出結論。

4. 學生進行分組實驗。（巡視時，對能力較弱的小組進行指導，幫助他們完成實驗）

5. 引導學生對實驗數據進行處理，得出結論。（1）分析a與F的關系，從數據上看，F越大a越大，F越小a越小，學生可以猜想到a與F成正比。教師引導學生用數學方法圖像法來證實自己的猜想，即用圖像法，若a-F圖像是一條斜向上的直線說明他們成正比。（2）分析a與m的關系，從數據上看，學生會猜想a與m成反比。要求學生畫出a-m圖像，發現是一條曲線。此時教師再次引導若a與m成反比，那么a就應該與1/m成正比，要求學生畫出a-1/m圖像來驗證。（3）得出結論。①當m不變時，a與F的關系是 a∝F .②當F不變時，a與m的關系是 a∝1/m . （4）當一部分同學得到的結論與課本結論不同時，要細心引導學生仔細分析實驗過程，找出錯誤，或者誤差的原因，這樣會讓學生更加信服結論的正確性。

6. 小結。強調本節中用到控制變量法研究三個變量的關系，和利用圖像法處理數據這兩種重要的實驗方法