4.2實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系教學(xué)設(shè)計(jì)-2024-2025學(xué)年高一上學(xué)期物理人教版（2019）必修第一冊科目授課時間節(jié)次--年—月—日（星期——）第—節(jié)指導(dǎo)教師授課班級、授課課時授課題目（包括教材及章節(jié)名稱）4.2實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系教學(xué)設(shè)計(jì)-2024-2025學(xué)年高一上學(xué)期物理人教版（2019）必修第一冊教學(xué)內(nèi)容分析1.本節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容為“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”，這是人教版物理必修第一冊第四章第二節(jié)的內(nèi)容。

2.教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生已有知識的聯(lián)系在于，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了牛頓第二定律，即加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，本節(jié)課將通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這一規(guī)律，加深學(xué)生對理論知識的理解和應(yīng)用。核心素養(yǎng)目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力，通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)收集和分析，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作和科學(xué)思維水平。

2.增強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)會嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、勇于質(zhì)疑的科學(xué)精神。

3.提升學(xué)生的科學(xué)知識與技能，加深對牛頓第二定律的理解，為后續(xù)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了基本的物理知識和實(shí)驗(yàn)技能，如牛頓第一定律、第二定律的基本概念，以及簡單的實(shí)驗(yàn)操作方法。然而，對于加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系這一具體內(nèi)容，學(xué)生可能對公式$a=\frac{F}{m}$的理解較為抽象，缺乏直觀感受。

2.學(xué)習(xí)興趣方面，學(xué)生對物理實(shí)驗(yàn)通常具有較強(qiáng)的好奇心和興趣，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)可以直觀展示物理規(guī)律。能力上，學(xué)生具備一定的實(shí)驗(yàn)操作能力，但分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論的能力可能還需加強(qiáng)。學(xué)習(xí)風(fēng)格上，部分學(xué)生可能偏向于通過實(shí)驗(yàn)操作來學(xué)習(xí)，而另一部分學(xué)生可能更傾向于理論分析。

3.學(xué)生在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時可能遇到的困難和挑戰(zhàn)包括：如何正確設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、如何精確測量力和質(zhì)量、如何處理實(shí)驗(yàn)誤差以及如何將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論公式進(jìn)行對比分析。此外，對于抽象物理概念的理解和運(yùn)用，以及如何將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為物理規(guī)律的過程，也是學(xué)生可能面臨的挑戰(zhàn)。教學(xué)資源-軟硬件資源：力學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺、彈簧測力計(jì)、滑輪裝置、小車、計(jì)時器、電子天平、電腦、投影儀

-課程平臺：學(xué)校物理教學(xué)平臺

-信息化資源：物理實(shí)驗(yàn)演示視頻、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表模板、在線物理實(shí)驗(yàn)軟件

-教學(xué)手段：多媒體教學(xué)、分組實(shí)驗(yàn)、課堂討論、板書展示教學(xué)過程設(shè)計(jì)**用時：45分鐘**

**一、導(dǎo)入環(huán)節(jié)（5分鐘**）

1.**情境創(chuàng)設(shè)**：播放一段關(guān)于賽車比賽的視頻，提出問題：“賽車在比賽中加速時，是什么因素決定了它的加速度？”

2.**提出問題**：引導(dǎo)學(xué)生思考加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲。

3.**討論**：簡要回顧牛頓第二定律，引導(dǎo)學(xué)生回憶加速度、力和質(zhì)量之間的關(guān)系。

**二、講授新課（15分鐘**）

1.**講解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?*：介紹本節(jié)課的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，即探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。

2.**實(shí)驗(yàn)原理**：講解牛頓第二定律的原理，強(qiáng)調(diào)加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。

3.**實(shí)驗(yàn)步驟**：詳細(xì)講解實(shí)驗(yàn)步驟，包括實(shí)驗(yàn)裝置的搭建、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測量和記錄。

4.**注意事項(xiàng)**：強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)過程中需要注意的事項(xiàng)，如保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、注意安全等。

**三、分組實(shí)驗(yàn)（15分鐘**）

1.**分組**：將學(xué)生分成小組，每組4-5人。

2.**實(shí)驗(yàn)操作**：每組按照實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，教師巡回指導(dǎo)。

3.**數(shù)據(jù)記錄**：學(xué)生記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，包括力的大小、質(zhì)量的大小和加速度的大小。

4.**實(shí)驗(yàn)觀察**：引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，如小車在不同力作用下的運(yùn)動情況。

**四、師生互動環(huán)節(jié)（10分鐘**）

1.**提問**：教師提問：“根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，你們認(rèn)為加速度與力、質(zhì)量之間的關(guān)系是怎樣的？”

2.**討論**：學(xué)生分組討論，分享實(shí)驗(yàn)結(jié)果和觀察到的現(xiàn)象。

3.**匯報(bào)**：每組派代表匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行總結(jié)。

4.**分析**：教師引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出加速度與力、質(zhì)量之間的關(guān)系。

**五、鞏固練習(xí)（5分鐘**）

1.**練習(xí)題**：發(fā)放練習(xí)題，要求學(xué)生獨(dú)立完成。

2.**討論**：學(xué)生之間互相討論，教師巡視解答疑問。

**六、課堂小結(jié)（5分鐘**）

1.**回顧**：教師回顧本節(jié)課的主要內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

2.**總結(jié)**：強(qiáng)調(diào)加速度與力、質(zhì)量之間的關(guān)系，以及實(shí)驗(yàn)過程中的注意事項(xiàng)。

3.**拓展**：引導(dǎo)學(xué)生思考如何在日常生活中應(yīng)用牛頓第二定律。

**七、布置作業(yè)（2分鐘**）

1.**作業(yè)內(nèi)容**：布置課后作業(yè)，要求學(xué)生完成相關(guān)練習(xí)題，并思考如何將牛頓第二定律應(yīng)用于實(shí)際問題。

**教學(xué)反思**

本節(jié)課通過實(shí)驗(yàn)探究的方式，讓學(xué)生直觀地理解加速度與力、質(zhì)量之間的關(guān)系。在教學(xué)過程中，教師注重引導(dǎo)學(xué)生主動參與，通過提問、討論等方式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲。同時，教師關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)差異，針對不同層次的學(xué)生進(jìn)行個別指導(dǎo)。在教學(xué)過程中，教師注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，以及科學(xué)知識與技能，符合新教材的要求。拓展與延伸1.**拓展閱讀材料**：

-《牛頓運(yùn)動定律在現(xiàn)代物理學(xué)中的應(yīng)用》：介紹牛頓運(yùn)動定律在經(jīng)典力學(xué)、相對論和量子力學(xué)中的應(yīng)用，以及其在航空航天、工程技術(shù)等領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用案例。

-《力學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與應(yīng)用》：提供不同類型的力學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)案例，包括探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的技巧。

-《物理學(xué)史上的牛頓第二定律》：介紹牛頓第二定律的歷史背景、提出過程及其對物理學(xué)發(fā)展的影響。

2.**鼓勵學(xué)生進(jìn)行課后自主學(xué)習(xí)和探究**：

-**課后實(shí)驗(yàn)**：鼓勵學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的不同表現(xiàn)形式，如不同形狀的小車、不同材質(zhì)的表面等對加速度的影響。

-**理論探究**：引導(dǎo)學(xué)生思考牛頓第二定律在不同參考系中的應(yīng)用，如非慣性參考系中的加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。

-**實(shí)際應(yīng)用**：讓學(xué)生收集生活中關(guān)于牛頓第二定律的應(yīng)用實(shí)例，如汽車剎車、電梯運(yùn)動等，分析其背后的物理原理。

-**跨學(xué)科學(xué)習(xí)**：鼓勵學(xué)生將牛頓第二定律與其他學(xué)科知識相結(jié)合，如數(shù)學(xué)中的微積分、計(jì)算機(jī)科學(xué)中的運(yùn)動模擬等，進(jìn)行跨學(xué)科項(xiàng)目研究。

-**問題解決**：提出一些開放性問題，如“如何在沒有測力計(jì)的情況下測量物體的加速度？”或“如何設(shè)計(jì)一個簡單的加速度計(jì)？”引導(dǎo)學(xué)生思考解決問題的方法。

-**討論與分享**：組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，分享他們在自主學(xué)習(xí)和探究過程中的發(fā)現(xiàn)和困惑，促進(jìn)知識的交流和能力的提升。教學(xué)評價(jià)1.**課堂評價(jià)**：

-**提問**：通過課堂提問，了解學(xué)生對加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的理解程度。例如，可以提問：“如果將小車的質(zhì)量增加一倍，而作用力保持不變，小車的加速度會如何變化？”通過學(xué)生的回答，評估他們對牛頓第二定律公式的應(yīng)用能力。

-**觀察**：在實(shí)驗(yàn)過程中，觀察學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作是否規(guī)范，是否能正確記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以及是否能準(zhǔn)確分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

-**測試**：進(jìn)行小測驗(yàn)，包括選擇題、填空題和簡答題，測試學(xué)生對牛頓第二定律的理解和應(yīng)用能力。

-**小組討論**：在小組討論環(huán)節(jié)，觀察學(xué)生是否能積極參與討論，是否能提出有見地的觀點(diǎn)，以及是否能有效傾聽他人的意見。

2.**作業(yè)評價(jià)**：

-**實(shí)驗(yàn)報(bào)告**：對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行評價(jià)，包括實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是否合理、數(shù)據(jù)記錄是否準(zhǔn)確、結(jié)果分析是否到位、結(jié)論是否正確等。

-**練習(xí)題**：對學(xué)生的練習(xí)題進(jìn)行批改，重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生對牛頓第二定律公式的應(yīng)用能力，以及是否能正確處理實(shí)驗(yàn)誤差。

-**反思日志**：要求學(xué)生撰寫課后反思，評價(jià)自己在實(shí)驗(yàn)和課堂學(xué)習(xí)中的表現(xiàn)，以及遇到的問題和解決方法。

-**反饋與鼓勵**：對學(xué)生的作業(yè)進(jìn)行及時反饋，指出他們的優(yōu)點(diǎn)和不足，鼓勵學(xué)生繼續(xù)努力。對于表現(xiàn)優(yōu)秀的學(xué)生，給予表揚(yáng)和激勵。

3.**形成性評價(jià)**：

-**實(shí)驗(yàn)演示**：組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，評估他們對實(shí)驗(yàn)操作和結(jié)果分析的能力。

-**課堂表現(xiàn)**：記錄學(xué)生的課堂表現(xiàn)，包括參與度、提問頻率、回答問題的準(zhǔn)確性等。

-**小組合作**：評價(jià)學(xué)生在小組合作中的表現(xiàn)，包括溝通能力、協(xié)作能力和解決問題的能力。

4.**總結(jié)性評價(jià)**：

-**期末考試**：通過期末考試，全面評估學(xué)生對加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的掌握程度，包括理論知識和實(shí)驗(yàn)技能。

-**自我評價(jià)**：鼓勵學(xué)生進(jìn)行自我評價(jià)，反思自己在學(xué)習(xí)過程中的進(jìn)步和不足。教學(xué)反思與改進(jìn)教學(xué)結(jié)束后，我總是習(xí)慣性地坐下來，靜靜地回顧這節(jié)課。今天的課，我想重點(diǎn)談?wù)劶铀俣扰c力、質(zhì)量的關(guān)系這個實(shí)驗(yàn)。我覺得，雖然整體上學(xué)生們的表現(xiàn)還不錯，但也有一些地方可以改進(jìn)。

首先，我覺得在導(dǎo)入環(huán)節(jié)，我可能可以做得更生動一些。雖然我通過視頻和問題激發(fā)了學(xué)生的興趣，但感覺還是有點(diǎn)生硬?；蛟S，我可以嘗試用一些更貼近生活的例子，比如讓學(xué)生想想自己在乘坐電梯時的感受，或者開車時的體驗(yàn)，這樣可能更能引起他們的共鳴。

然后，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，我發(fā)現(xiàn)有些學(xué)生對于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理顯得有些吃力。在指導(dǎo)他們?nèi)绾斡涗洈?shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)時，我可能需要更加細(xì)致一些。我打算在未來的教學(xué)中，提前準(zhǔn)備一些數(shù)據(jù)處理的指導(dǎo)材料，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前就能有所準(zhǔn)備。

在師生互動環(huán)節(jié)，我發(fā)現(xiàn)有些學(xué)生雖然積極參與，但回答問題時顯得有些拘謹(jǐn)。這可能是因?yàn)樗麄儗π轮R的掌握還不夠牢固。為了解決這個問題，我計(jì)劃在課堂上多設(shè)計(jì)一些小組討論和問題解決的活動，讓學(xué)生在合作中學(xué)習(xí)，同時也能增強(qiáng)他們的自信心。

此外，我還注意到，在鞏固練習(xí)環(huán)節(jié)，有些學(xué)生對于公式的應(yīng)用還是不太熟練。我意識到，我需要更多的練習(xí)來幫助學(xué)生鞏固知識。或許，我可以設(shè)計(jì)一些變式的練習(xí)題，讓學(xué)生在解決不同類型的問題時，能夠靈活運(yùn)用所學(xué)知識。

最后，我想說的是，對于教學(xué)評價(jià)，我需要更加細(xì)致和多樣化。通過課堂提問、觀察和測試，我發(fā)現(xiàn)了一些學(xué)生的問題，但可能還有更多的學(xué)生需要關(guān)注。我打算在未來的教學(xué)中，采用更多的評價(jià)方式，比如學(xué)生自評、互評，以及課堂表現(xiàn)評價(jià)，來全面了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。

比如，我會在導(dǎo)入環(huán)節(jié)，嘗試更多的生活化例子，讓學(xué)生在熟悉的環(huán)境中感受到物理的樂趣。在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，我會準(zhǔn)備更詳細(xì)的數(shù)據(jù)處理指導(dǎo)，幫助學(xué)生更好地理解和應(yīng)用知識。在師生互動環(huán)節(jié)，我會設(shè)計(jì)更多的小組討論和問題解決活動，讓學(xué)生在合作中學(xué)習(xí)。在鞏固練習(xí)環(huán)節(jié)，我會設(shè)計(jì)更多變式的練習(xí)題，幫助學(xué)生鞏固知識。在教學(xué)評價(jià)方面，我會采用更多樣化的評價(jià)方式，全面了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。

我相信，通過不斷地反思和改進(jìn)，我能夠成為一名更好的教師，幫助我的學(xué)生們在物理學(xué)習(xí)的道路上越走越遠(yuǎn)。內(nèi)容邏輯關(guān)系①牛頓第二定律的基本內(nèi)容

-公式：$a=\frac{F}{m}$

-定義：加速度與作用力成正比，與質(zhì)量成反比

-條件：牛頓第二定律適用于慣性參考系

②加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系

-力是產(chǎn)生加速度的原因

-質(zhì)量是物體慣性大小的量度

-加速度是物體運(yùn)動狀態(tài)變化的速率

③實(shí)驗(yàn)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系

-實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證牛頓第二定律

-實(shí)驗(yàn)步驟：搭建實(shí)驗(yàn)裝置、測量力、質(zhì)量和加速度

-數(shù)據(jù)分析：處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系

④加速度與力、質(zhì)量的定量關(guān)系

-力的測量：使用彈簧測力計(jì)

-質(zhì)量的測量：使用電子天平

-加速度的測量：使用計(jì)時器或光電門

-數(shù)據(jù)處理：使用圖表或公式分析數(shù)據(jù)

⑤加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的應(yīng)用

-物理計(jì)算：在力學(xué)問題中應(yīng)用牛頓第二定律進(jìn)行計(jì)算

-工程設(shè)計(jì)：在設(shè)計(jì)過程中考慮物體的加速度和受力情況

-生活實(shí)例：解釋日常生活中的物理現(xiàn)象，如汽車加速、電梯運(yùn)動等典型例題講解1.**例題**：一個質(zhì)量為2kg的小車在水平面上受到一個10N的力作用，假設(shè)水平面的摩擦力可以忽略不計(jì)，求小車的加速度。

-**解題步驟**：

1.根據(jù)牛頓第二定律，$a=\frac{F}{m}$。

2.將已知數(shù)值代入公式，$a=\frac{10N}{2kg}$。

3.計(jì)算得出，$a=5m/s^2$。

-**答案**：小車的加速度為5m/s^2。

2.**例題**：一輛質(zhì)量為800kg的汽車以20m/s的速度勻速行駛，突然關(guān)閉發(fā)動機(jī)，假設(shè)摩擦力恒定為3000N，求汽車減速到停止所需的加速度。

-**解題步驟**：

1.根據(jù)牛頓第二定律，$a=\frac{F}{m}$。

2.汽車減速時，摩擦力是作用力，$F=-3000N$（負(fù)號表示摩擦力方向與運(yùn)動方向相反）。

3.將已知數(shù)值代入公式，$a=\frac{-3000N}{800kg}$。

4.計(jì)算得出，$a=-3.75m/s^2$。

-**答案**：汽車減速到停止所需的加速度為-3.75m/s^2。

3.**例題**：一個物體在水平面上受到兩個力的作用，一個力為5N，方向向東，另一個力為10N，方向向北。求物體所受的合力和加速度。

-**解題步驟**：

1.使用向量合成法求合力，$F_{合}=\sqrt{5^2+10^2}N$。

2.計(jì)算得出，$F_{合}=\sqrt{125}N=5\sqrt{5}N$。

3.根據(jù)牛頓第二定律，$a=\frac{F_{合}}{m}$。

4.假設(shè)物體的質(zhì)量為2kg，代入公式計(jì)算加速度。

-**答案**：物體所受的合力為$5\sqrt{5}N$，加速度為$2.5\s