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“牛顿第二定律的引入”教学案例
阿薛 发表于 2011-6-2 17:52:00

“牛顿第二定律的引入”教学案例

一、设疑引入

教师设疑引导学生讨论回答:

1、通过上节课的学习,我们知道影响物体加速度大小的因素是什么?

1:物体受力;质量

2:物体受合外力的大小,还有物体的质量

2、你认为物体加速度的大小与物体所受的合外力、物体的质量会是什么样的关系呢?同时请你说一下你这样认为的理由

1:合外力越大,加速度越大;质量越大,加速度越大。因为力越大物体就运动越快,质量越大,车要停下来就要时间越长,加速度就越大。

2:老师,我不同意他说的,我认为物体受合外力越大它的加速度也会越大;但是质量越大,加速度会越小。因为力是改变物体运动状态的原因,力越大,运动状态改变越快,加速度越大,如果质量越大,越难改变它的运动状态,它的加速度就越小。

3、同学们都有自己的不同的看法,但至少目前为止大家可以确定的是加速度大小确实与受力和物体质量有关的,那么到底有什么样的关系,我们真的需要用实验来探索一下,问题是我们应该如何去探索,必须要有一个正确的实验方案,请同学们小组间相互讨论,写下你们的实验方案

学生小组讨论,设计实验方案(重点班学生用时15分钟,普通班用时25分钟)

二、学生方案

方案一:取两个质量相同的小车,放在光滑的水平面上,分别用一个大的力和一个小的力去拉动两辆小车.控制两辆小车,使它们同时运动和停止运动,即控制运动时间相等。通过比较两辆小车通过的位移,再根据运动学公式就可以比较出加速度与力的关系.比较相等的时间通过的位移,或者比较相等的位移所需要的时间都可以比较得出当质量一定时,合力与加速度关系。

方案二:取两辆质量相同的小车,放在光滑的水平板面上,分别用一个大的力和一个小的力拉动两辆小车,控制两辆小车通过的位移相同,并分别记录下两辆小车通过这段位移需要的时间。比较两辆小车所用的时间,根据位移公式可以比较出加速度与力的关系

方案三:把两个电火花计时器和两辆小车分别固定在两个一端附有滑轮的水平长木板放在桌上,用条绳分别拴在两辆小车上,使细绳跨过滑轮,下边分别挂上3个钩码和2个钩码,就是使小车受到两个不同的力。把两条纸带分别穿过两个打点计时器,另一端分别固定在两辆小车后面。把小车停放在靠近打点计时器处,接通电源后,同时放开两辆小车,使打点计时器在纸带上打下一系列小点,处理纸带可以得出加速度与力的关系。

方案四:把两辆质量不同的小车分别放在光滑的水平面上,用相同的力分别拉动两辆小车,控制两辆小车所通过的位移相同,并记录质量不同的小车通过相同位移所用的时间,根据运动学公式,可得出加速度与质量的关系。

方案五:用原长相同的橡皮筋,一端系在固定的木板上,另一端分别系一辆质量相同的小车,在光滑的平面上,把小车1一长些,小车2拉短些,同时放手后,小车向木板运动距离不同,可比较物体的加速度与它所受的合外力关系。

方案六:在不同角度的斜面上,使一辆小车从顶部自由下滑,并在斜面下端放一物体,测出小车每次下滑到下端所用的时间。因位移相同,比较所用时间就可以得出力和回速度关系。

方案七:让两个同质量的小车从同一高度但粗糙程度不相同的斜面滑下,在它们共同经过的路线上取一点,看谁先经过,根据运动学公式就可比较了。

方案八:利用打点计时器,处理纸带,比较出加速度大小,再对比所受拉力大小

方案九:在同一卓面上并列放两本同样的字典,让两个同学分别用不同的拉力向同一方向推空们,比较们它们在相同的时间通过的位移,从而进行比较。

方案十:让两辆质量相同的汽车,用不同的马力(也就是让它们的牵引力不同。从静止开始运动,根据在通过相同位移所用的时间不同,进行比较加速度也力的关系

方案十一:在光滑的冰面上,用大小不同的两个力分别推两辆质量相同的小车,计算相同时间表内小车滑出的距离,距离大的小车的加速度大。

方案十二:取质量相同的木块,分别往两个相同的弹簧压缩,并使弹簧被压缩的程度不同,则弹簧被压缩程度大的加速度大。

三、选择方案

师:同学们设计出这些方案都有一个共点:就是都有控制变量的意识,有控制物体质量不变研究加速度和力的关系,有控制力不变研究加速度和质量的关系,说明大家成功了一半,那么是不是同学们设计的方案都可行呢?请同学们认真对比这些方案,选出最佳的可操作的实验方案。

学生活动:讨论,分析为什么有些方案不可行。

老师提示:用弹簧压缩来对小车施力,是变力,不好分析力与加速度关系;同理用橡皮筋施力也是变力。用到弹簧和橡皮筋类的方案被排除。

学生经提示后讨论,初步选出可行的方案有:方案一、二、三、四、六

老师提示:选出的几个方案相比,操作更方便,更简洁的,更能快速分析出物体加速度与力,质量关系的方案。

学生讨论:用打点计时器要测量、计算。用两辆小车在相同平面上,不同拉车就能更方便比较了。于是又排除了打点计时器的方案。

老师提示:我们的实验条件能做到光滑吗?如果不能做到光滑,我们有什么办法让小车受到的拉力就等于小车的合外力?

学生讨论:最后决定采用斜面,小车在斜面上运动,小车的重力分力用来平衡摩擦力。由于时间关系,一节课下来,虽然没有最后得出书本的实验方案,但是学生经历了不断思考的过程,学生学会了面对多个选择的时候要如何去正确选择。

四、课后反思

1、学生在研究加速度与力、质量关系时大部分同学都有控制变量法的意识,知道有两个变量,研究时必须先控制一个变量,再研究另一个变量与加速度的关系。

2、学生设计方案时很难做到考虑全面,他们考虑到控制质量,却又用了变力进行研究,比如有学生用到弹簧,橡皮筋。

3、学生很难自己想到用教材的实验装置进行实验,他们能想到给小车施加力的作用,这个作用就是自己直接去推或拉,他们几乎没有人能想到用砝码去拉。

4、通过引入课例的教学,感觉教材所用的实验装置并非是理想的装置,寻求一个符合学生思维规律,又较为理想的装置是我们教学牛顿第二定律的又一个挑战。

5、尽管没有最后得出教材所用的实验方案,但是学生经历了不断思考的过程,学生学会了面对多个选择的时候要如何去正确决择。这节课学生动用手、脑、口的机会很多,也让学生体验了科学家研究问题的一般过程。

 

 

 

薛美琼写于2010/11/26星期五


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  • 标签:高中物理课堂 
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