4.2《利用傳感器探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系》教師姓名：1教學(xué)內(nèi)容分析2教學(xué)目標(biāo)3重難點與方法4教學(xué)過程5教學(xué)反思與評價

目錄Contents課標(biāo)分析：本節(jié)實驗由驗證性實驗轉(zhuǎn)變?yōu)樘骄啃詫嶒炌ㄟ^實驗學(xué)生可以提高科學(xué)探究能力數(shù)字化實驗首次被寫入課標(biāo)：提出要重視數(shù)字化實驗，創(chuàng)新實驗方式教材分析：地位：本節(jié)為力和運動關(guān)系的定性分析之后的定量研究，明確了探究加速度與力、質(zhì)量定量關(guān)系的必要性，為牛頓第二定律的學(xué)習(xí)做鋪墊，具有承上啟下的作用。內(nèi)容：教科書中原始實驗：研究小車在軌道上的運動；物理量的測量：通過紙帶測出小車加速度，平衡摩擦力后通過鉤碼重力近似等于拉力測出合力。學(xué)情分析：知識基礎(chǔ)：學(xué)生對力和運動的關(guān)系已有定性了解能力基礎(chǔ)：學(xué)生已經(jīng)具備一定的實驗探究能力心理特點：高一學(xué)生好奇心強，樂于動手探索物理觀念：初步形成運動與相互作用觀，能將其應(yīng)用于解決力與運動的定量關(guān)系問題科學(xué)思維：會用控制變量法、圖像法等方法進行實驗并能夠從實驗數(shù)據(jù)中分析出加速度與力、物體質(zhì)量的關(guān)系。科學(xué)探究：經(jīng)歷探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的設(shè)計過程，能夠依照物理事實結(jié)合邏輯推理運用圖像等方法去確立物理量之間的關(guān)系，發(fā)展依據(jù)證據(jù)、運用邏輯和現(xiàn)有知識進行科學(xué)論證和解釋的能力，體會探究的本質(zhì)?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任：用生活中的物品做物理實驗，加強物理知識與生活的聯(lián)系，激發(fā)學(xué)生的興趣和求知欲，同時在實驗中體會探究過程的科學(xué)性和嚴謹性，培養(yǎng)合作意識物理學(xué)科核心素養(yǎng)重難點1控制變量法2圖像法重點：讓學(xué)生主動經(jīng)歷加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的探究過程（物理量測量方法的突破）難點：應(yīng)用圖像法處理數(shù)據(jù)并得出結(jié)論方法物理實驗方法：1討論法2實驗探究法教學(xué)方法：1.實驗方案設(shè)計（5min）2.分組實驗（10min）4.交流與評價（8min）3.實驗數(shù)據(jù)處理與分析（10min）5.實驗改進與創(chuàng)新設(shè)計（12min）教學(xué)主要環(huán)節(jié)實驗方案設(shè)計實驗器材：問題1：加速度的影響因素有力和質(zhì)量，實驗中選用什么方法進行探究？控制變量法問題2：根據(jù)實驗?zāi)康?，思考?yīng)當(dāng)構(gòu)建一個怎樣的物體運動過程？在這個過程中需要測量哪些物理量？加速度：打點計時器和紙帶質(zhì)量：電子天平合力：鉤碼重力？實驗方案設(shè)計問題3：小車所受合力等于鉤碼重力嗎？不等于，存在摩擦力問題4：能否平衡掉摩擦力呢？如何操作？阻力補償法：將軌道一端墊高，使小車的重力沿斜面向下的分力與摩擦力平衡，直到紙帶上打出間隔均勻的點。實驗方案設(shè)計問題5：平衡摩擦力后小車所受合力等于鉤碼重力嗎？如果不等于的話，在什么條件下可以近似等于呢？（學(xué)生加以思考）實驗條件：只有在小車質(zhì)量遠大于鉤碼質(zhì)量時，鉤碼重力才能近似等于小車合力。分組進行實驗探究：分組實驗實驗數(shù)據(jù)處理與分析問題6：為了直觀地反映所獲得數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，選用方法？圖像法結(jié)論：質(zhì)量一定時，小車加速度與所受合力成正比實驗數(shù)據(jù)處理與分析問題7：根據(jù)圖像猜測，加速度與質(zhì)量的關(guān)系可能如何？結(jié)論：拉力一定時，小車加速度與小車質(zhì)量成反比。直線更容易反映物理量之間的關(guān)系猜測a與...成正比改變坐標(biāo)再次作圖交流與評價問題8：通過實驗數(shù)據(jù)分析實驗中存在什么問題？（圖像縱截距說明了什么？）平衡摩擦力過程用時長且較為粗略實驗結(jié)果圖像縱截距表明：此次實驗平衡摩擦力過度交流與評價介紹氣墊導(dǎo)軌問題9：實驗存在著怎樣的系統(tǒng)誤差？如何改進？鉤碼重力實際不等于滑塊所受合力向?qū)W生介紹無線力傳感器：向?qū)W生介紹一款手機app：phyphox。考慮嘗試將手機用于實驗器材進行加速度的測量交流與評價實驗創(chuàng)新與改進物理量測量方法的創(chuàng)新：加速度測量：手機app拉力測量：無線力傳感器實驗裝置的創(chuàng)新：氣墊導(dǎo)軌代替小車軌道實驗創(chuàng)新與改進教師引導(dǎo)，學(xué)生分組實驗，動手操作實驗創(chuàng)新與改進數(shù)據(jù)處理結(jié)論：質(zhì)量一定時，物體加速度與所受合力成正比；合力一定時，物體加速度與質(zhì)量成反比。實驗創(chuàng)新與改進問題10：在所掛鉤碼保持不變時，改變小車質(zhì)量時，拉力一定恒定嗎？實驗創(chuàng)新與改進問題11：難以嚴格控制變量拉力恒定，如何在已有探究結(jié)果基礎(chǔ)上補充探究？學(xué)生再次實驗并認真分析比較拉力傳感器記錄的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)拉力值有微小差異補充探究：加速度與F/m的關(guān)系個別能力強的同學(xué)的數(shù)據(jù)進一步處理截取：數(shù)據(jù)整體表現(xiàn)的規(guī)律：懸掛鉤碼重力越大，小車質(zhì)量越小，將鉤碼重力當(dāng)作小車合力造成的相對誤差越大相對誤差22%24%28%28%27%31%相對誤差22%20%17%9%12%6%交流與評價下樓上樓向下減速向下加速向上加速向上減速手機測生活中的加速度（乘坐電梯過程）發(fā)展性作業(yè)布置：自制簡易加速度計，用于測量電梯中的加速度，并借助手機app分析其可行性1.本實驗在學(xué)生真實完成教材原實驗的基礎(chǔ)上，注重了探究的開放性，基于對問題的討論，引導(dǎo)學(xué)生不斷發(fā)現(xiàn)和解決問題，發(fā)展了學(xué)生的科學(xué)探究能力2.通過引入數(shù)字化實驗（無線力傳感器），創(chuàng)新了實驗方式