教学设计：探究加速度与力、质量的关系
江苏省如皋中学 程建
【设计思想】
本节课是高中物理必修1第四章“牛顿运动定律”第二节的第一课时，第二课时将在第一课时的基础上安排学生实验。牛顿第二定律是动力学的核心规律，是本章重点和中心内容，本节课则从实验角度为后面研究牛顿第二定律做知识铺垫。
教学设计采用了“基于问题解决的物理课堂教学模式”。笔者考虑高中阶段教学的实际要求，认为教学设计主要围绕教学的知识、能力目标展开，在参考了有影响的问题解决教学模式后，构建了适合高中物理课堂教学的模式，如图1所示。
图1 基于问题解决的课堂教学的模式
笔者提出该模式的思想：教师要更新教育观念，实现教师角色和行为的转变，以问题为主线，坚持学生的主体地位,充分发挥教师的主导作用，使学生在创设的问题情境中，产生学习的需要，主动探究、亲身体验，并通过合作与交流，完成对知识的意义建构，培养思维能力，提升探究能力。
【教学重点】
1．如何提供并测量研究对象所受的力。2．如何测量研究对象的加速度。【教学难点】
指导学生通过自主学习和小组合作学习，设计实验方案，并讨论可行性。
【三维目标】知识与技能
1．理解物体的加速度大小与力和质量有关。
2．设计实验探究加速度与力和质量的定量关系。3．让学生了解DISLab的构成及实验的过程。过程与方法
1．让学生猜想并会用控制变量法研究加速度与力和质量的定量关系。
2．指导学生通过自主学习和小组合作学习，设计实验方案。
3．通过演示实验验证学生的猜想，激发学生学习的兴趣。
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4．让学生初步体验科学探究的方法。情感态度与价值观
1．通过问题解决教学培养学生的问题意识和问题能力。
2．通过合作学习培养学生的合作与交流能力。【实验器材】
DISLab（数字化信息系统实验室）力学轨道及附件（其中挡光片宽度0.020m，载重片（45g/片）4片、小车和挡光片（总质量125g）等）、计算机及软件、光电门传感器2个、钩码（10g/个）5个
【教学过程】流程
说明 内容 活动一：回顾知识，提出问题 问题1：关于力和运动的关系，下列几种说法中正确的是（C） A．必须有力作用在物体上，物体才运动 B．没有力的作用，物体就要逐渐停下来 C．必须有力的作用，物体的速度才能改变 D．要保持速度不变，必须有力的作用 问题2：关于物体的惯性，下述说法中正确的是（C） A．运动速度大的物体不能很快地停下来，是因为物体速度越大，惯性也越大 通过问题1、2巩固上节课内容的同时，让学生感受到物体运动的改变与力和质量有关，然后让学生根据日常生活的例子，得到加速度与力和质量的定性关系。 选择B．静止的火车起动时，速度变化慢，是因为静止的物C．乒乓球可以快速抽杀，是因为乒乓球惯性小 D．在宇宙飞船中的物体不存在惯性 问题3：物体运动状态改变的快慢用什么物理量来描述？ 学生：加速度 问题4：物体运动状态改变快慢与物体的哪些因素有关？ 学生：物体的加速度大小与物体的受力和物体的质量有关。 问题5：物体质量一定，作用力越大加速度越大吗？举问题 体惯性大的缘故 第 2 页
日常生活中的例子说明你的观点。 问题6：物体受力一定，质量大的物体加速度小吗？举日常生活中的例子说明你的观点。 学生：当物体的质量一定时，作用力大，物体的加速度大。当物体的受力一定时，质量大的物体加速度小。 活动二：大胆猜想，设计实验 猜想：加速度的大小与合外力、物体的质量应该有怎样的定性关系？ 学生：（1）加速度随合外力的增大而增大，即加速度表征问题 可能与合外力成正比；（2）加速度随物体质量的增大而减小，即加速度可能与合外力成反比。 问题7：用什么方法研究加速度与力、质量的关系？ a、m或a、1/m的关系。 问题8：有什么方法可以直观地验证你的猜想？ 学生：图象法。 设计实验： 实验目的：探究加速度与力、质量的关系 实验的大体思路： 1．实验准备： 应的实验器材？ 解决问题（提出假设） （2）如何提供并测量研究对象所受的力？对应的实验器材？ 2.实验步骤： （1）m一定 ，探究 a、F的关系。 （2）F一定，探究a、m或a、1/m的关系。 3.实验的注意事项： 4.实验数据的记录与处理： 活动三：小组交流，逻辑论证 类别 m的其他小组的实验设计思路 天平测量 可行性 分析 √ 教学时采取学生先独立探究，然后 学生作学习与小组间实验设计思路的交流时间约25分钟。有些小组提出的实验思路有一定学生表征问题后首先猜想的应该是最简单的关系—系。 学生：控制变量法。m一定 ， a、F的关系；F一定，—正比关（1）研究对象是什么？如何测量研究对象的质量？对小组讨论。 （3）如何测量研究对象的加速度？对应的实验器材？ 小组内合第 3 页
高中物理人教版 必修一 4.2探究加速度与力、质量的关系教学设计
