高中物理-力学实验整合教学设计学情分析教材分析课后反思

PAGE2PAGE2014级高三物理二轮复习力学实验整合教学设计学习目标熟练掌握实验的基本原理，提升学生解决创新设计实验的能力通过小组讨论，合作学习，集体讲解进一步提升学生的分析问题，解决问题的能力一、自主学习上图的实验装置可以完成哪些实验？2、能测量哪些物理量？3、完成这些实验中你的疑问是什么？二、课堂难点突破课堂重点突破一、1、什么时候需平衡摩擦力？2、小车和砝码质量满足的关系？1、（2016天津卷）某同学利用上图所示的装置研究小车的匀变速直线运动．①实验中，必要的措施是（）A．细线必须与长木板平行B．先接通电源再释放小车C．小车的质量远大于钩码的质量D．平衡小车与长木板间的摩擦力2、（2015全国新课标卷）某学生用图（a）所示的实验装置测量物块与斜面的动摩擦因数。已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图（b）所示，图中标出了5个连续点之间的距离。（1）物块下滑是的加速度a=

m/s2；打点C点时物块的速度v=

m/s；（2）已知重力加速度大小为g，求出动摩擦因数，还需测量的物理量是

（填正确答案标号）。A．物块的质量

B．斜面的高度

C．斜面的倾角3、某实验小组同学利用气垫导轨和光电门计时器等装置探究动能定理．他们通过改变滑轮下端的小沙盘中啥子的质量来改变滑块所受水平方向的拉力；滑块上安有宽度为d的挡光片，实验中，用天平称出小盘和沙子的总质量为m，滑块（带挡光片）的质量为M，用最小分度为1mm的刻度尺测量出光电门1和2之间的距离x，计时器显示档光片经过光电门的时间分别为t1和t2．

（1）用最小分度为1mm的刻度尺测量出光电门1和2之间的距离x，以下数据合理的是

A、50cm

B、50.00cm

C、50.0cm

D、50.000cm

（2）小组的某位同学探究得出结论的表达式为，请问在这位同学的实验操作过程中是否满足“小沙盘和沙子的总质量m远远小于滑块（带挡光片）的质量M”这个条件_________

（填“是”或“否”）．拓展提升1：小组的某位同学探究得出结论的表达式为请问在这位同学的实验操作过程中是否满足“小沙盘和沙子的总质量m远远小于滑块（带挡光片）的质量M”这个条件_________

（填“是”或“否”）．拓展提升2：使用此套装置探究动能定理以整体为研究对象需要进行哪些必要的操作？以小车为研究对象呢？小结：课堂重点突破二、数据处理——图像问题1，某实验小组的同学欲“探究小车动能变化与合外力对它所做功的关系”，在实验室设计了一套如图甲所示的装置，图中A为小车，B打点计时器，C为弹簧测力计，P为小桶(内有沙子)，一端带有定滑轮的足够长的木板水平放置，不计绳与滑轮的摩擦．实验时，先接通电源再松开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点．(1)该同学在一条比较理想的纸带上，从点迹清楚的某点开始记为零点，顺次选取一系列点，分别测量这些点到零点之间的距离x，计算出它们与零点之间的速度平方差△v2=v2－v02，弹簧秤的读数为F，小车的质量为m，然后建立△v2—x坐标系，通过描点法得到的图像是一条过原点的直线，如图乙所示，则这条直线的斜率的意义为___________．（填写表达式）(2)若测出小车质量为0．4kg，结合图像可求得小车所受合外力的大小为__________N．(3)另一名同学用如图装置探究小车加速度a和小车所受合外力F（弹簧秤读数）的关系图像，但由于忘记了平衡摩擦力，则他得出的结论是（

）2、某同学利用如图1所示装置研究外力与加速度的关系．将力传感器安装在置于水平轨道的小车上，通过细绳绕过定滑轮悬挂钩码，小车与轨道及滑轮间的摩擦可忽略不计．开始实验后，依次按照如下步骤操作：①同时打开力传感器和速度传感器；②释放小车；③关闭传感器，根据F﹣t，v﹣t图象记录下绳子拉力F和小车加速度a．④重复上述步骤．（1）某次释放小车后得到的F﹣t，v﹣t图象如图2所示．根据图象，此次操作应记录下的外力F大小为

N，对应的加速度a为

m/s2．（保留2位有效数字）（2）利用上述器材和过程得到的多组数据作出小车的加速度a随F变化的图象（a﹣F图象），如图3所示．若图线斜率为k，则安装了力传感器的小车的质量为

．体验高考（2016全国新课标卷）某物理课外小组利用图（a）中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系。途中，置于试验台上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮：轻绳跨过滑轮，一段与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂钩码。本实验中可用的钩码共有N=5个，每个质量均为0.010kg。实验步骤如下：

（1）将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物快，使小车9（和钩码）可以在木板上匀速下滑。

（2）将n（依次取n=1,2,3,4,5）个钩码挂在轻绳右端，其余N-n各钩码仍留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行。释放小车，同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s，绘制s-t图像，经数据处理后可得到相应的加速度a。

（3）对应于不同的n的a值见下表。n=2时的s-t图像如图(b)所示：由图（b）求出此时小车的加速度（保留2位有效数字），将结果填入下表。

n123450.20

0.580.781.00（4）利用表中的数据在图（c）中补齐数据点，并作出a-n图像。从图像可以看出：当物体质量一定时，物体的加速度与其所受的合外力成正比。

（5）利用a–n图像求得小车（空载）的质量为_______kg（保留2位有效数字，重力加速度取g=9.8m·s–2）。

（6）若以“保持木板水平”来代替步骤（1），下列说法正确的是_______（填入正确选项的标号）

A．a–n图线不再是直线

B．a–n图线仍是直线，但该直线不过原点

C．a–n图线仍是直线，但该直线的斜率变大

小结：你的收获？学情分析在进行本节课之前，学生已经基本掌握了研究匀变速直线运动、验证牛顿运动定律、探究动能定理、验证机械能守恒定律等实验的基本原理，只是还存在：1、如何平衡摩擦力？2、什么时候需要平衡摩擦力？3、什么时候需要满足重物的质量远小于小车的质量？4、数据处理——图像问题等疑问。特别是对于一些创新设计实验的过程没能把握。课堂效果分析本节课学生全员参与，通过对在研究匀变速直线运动、验证牛顿运动定律、探究动能定理、验证机械能守恒定律等这些实验中存在的疑问如：1、如何平衡摩擦力？2、什么时候需要平衡摩擦力？3、什么时候需要满足重物的质量远小于小车的质量？4、数据处理——图像问题等问题的重点突破，学生基本解决了这些疑问。达到了预期的效果。但学生在一些细节方面或多或少存在一定的问题。如：个别同学仍不能判断什么时候需要满足重物的质量远小于小车的质量；解题过程不能根据原理书写正确的表达式，整理出合理的表达式，在以后教学中要规范学生的解题过程。教材分析高中物理《考试说明》中确定的力学实验有：研究匀变速直线运动、探究弹力和弹簧伸长的关系、验证力的平行四边形定则、验证牛顿运动定律、探究动能定理、验证机械能守恒定律。其中有四个实验与长木板、小车、打点计时器和纸带处理有关，可见力学实验部分应以纸带的处理，打点计时器的应用为核心来展开复习。近几年力学实验中与长木板，小车相关的实验、力学创新实验是高考的热点内容，以分组实验和演示实验为背景，考查对实验方法的领悟情况、灵活运用学过的实验方法设计新的实验是高考实验题的新趋势。要求考生掌握常规实验的基本原理，能将课本中分组实验和演示实验的实验原理、实验方法迁移到新的背景中，深刻理解物理概念和规律，并能灵活运用，要求考生有较强的创新能力。在复习过程中，应以掌握常规实验原理、实验方法、规范操作程序、数据处理方法等为本，同时从常规实验中，有意识的积极的提取，积累一些有价值的方法。逐步过渡到灵活运用学过的实验方法设计新的实验。评课记录今天看了张老师的《力学实验整合》一课的视频，张老师首先让学生利用长木板和小车等基本器材回忆可以进行哪些力学实验的验证，并提出在研究匀变速直线运动、验证牛顿运动定律、探究动能定理、验证机械能守恒定律等这些实验中存在的疑问，如：1、如何平衡摩擦力？2、什么时候需要平衡摩擦力？3、什么时候需要满足重物的质量远小于小车的质量？4、数据处理——图像问题。让同学们相互交流谈论解决这些问题，能解决的问题学生相互解决，例如请同学展示怎样平衡摩擦力的操作，加深学生的印象。对于不能解决的问题通过设置例题的方式各个重点突破，例如：每个题目都会让学生自己去想、去分析，找到解决问题的办法，再让学生起来解答。也注重学法的指导，如：突破难点一中1、什么时候需要平衡摩擦力？2、什么时候需要满足重物的质量远小于小车的质量？通过两个拓展提升让学生充分理解在什么时候需要平衡摩擦力，什么时候需要满足重物的质量远小于小车的质量。总之，整堂课的教学内容符合学生实际，层次、脉络清晰。整堂课气氛活跃，学生参与性高，过渡合理顺畅。课堂中组织学生讨论，练习巩固，敢于把时间和空间留给学生，让学生自主学习和发展。物理组教研组组长——蒋强评测练习1、某学习小组可用如图甲所示的实验装置来做系列实验。设钩码的质量为m，小车和车内砝码的总质量为M(1)下列说法正确的是________。A．用该装置可以测定小车和木板间的摩擦因数μB．用该装置可以探究牛顿第二定律，以小车为研究对象时，要保证拉力近似等于钩码的重力，因此必须满足m≪MC．可以用该装置验证机械能守恒定律，但必须满足m≪MD．可以用该装置探究动能定理，以钩码和小车整体为研究对象，但不必满足m≪M(2)某同学在用该装置探究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”时，由于改变小车和砝码的总质量M时，小车所受的阻力也会变化，本实验改变M时是否要重新平衡小车所受的阻力？________(选填“是”或“否”)。图1-42．某同学设计了一个如图1-4所示的装置测定滑块与木板间的动摩擦因数，其中A为滑块，B和C是质量可调的砝码，不计绳和滑轮的质量及它们之间的摩擦，装置水平放置。实验中该同学在砝码总质量(m＋m′＝m0)保持不变的条件下，改变m和m′的大小，测出不同m图1-4（1）该同学手中有打点计时器、纸带、质量已知且可以随意组合的砝码若干、滑块、一端带有定滑轮的长木板、细线，为了完成本实验，得到所要测量的物理量，还应有()A．秒表B．毫米刻度尺C．天平D．低压交流电源（2）实验中，该同学得到一条较为理想的纸带，如图1-5所示，从清晰的O点开始，每隔4个点取一计数点(中间4个点没画出)，分别记为A、B、C、D、E、F，各计数点到O点的距离为OA＝1.61cm，OB＝4.02cm，OC＝7.26cm，OD＝11.30cm，OE＝16.14cm，OF＝21.80cm，打点计时器打点频率为50Hz，则由此纸带可得到打E点时滑块的速度v＝______m/s，此次实验滑块的加速度a＝_____m/s2．（结果均保留两位有效数字）图1-5图1-5图1-6（3）在实验数据处理中，该同学以m为横轴，以系统的加速度a为纵轴，绘制了如图1-6所示的实验图线，结合本实验可知滑块与木板间的动摩擦因数μ＝_______．(g取10m/s图1-63、为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，甲、乙同学设计了如图1-14所示的实验装置。其中M为带滑轮的小车的质量，m为砂和砂桶的质量,m0为滑轮的质量。力传感器可测出轻绳中的拉力大小。①实验时，一定要进行的操作是________。A．用天平测出砂和砂桶的质量B．将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力C．小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录力传感器的示数D．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M。②甲同学在实验中得到如图1-15所示的一条纸带（两计数点间还有四个点没有画出），已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为________m/s2（结果保留三位有效数字）。图1-15③甲同学以力传感器的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出如图1-16的a－F图象是一条直线，图线与横坐标的夹角为θ，求得图线的斜率为k，则小车的质量为____________。图1-16图1-17A．B图1-16图1-17C．D．④乙同学根据测量数据做出如图1-17所示的a－F图线，该同学做实验时存在的问题是。4、自主创新设计使用此套实验装置（可以使用传感器或弹簧秤）测定一个物理量？实验目的实验器材实验步骤处理数据课后反思高中物理实验特别是以课本中的实验原理为背景创新设计型，此类题目学生难以得分，为了在创新设计的实验中提高学生的得分能力，我在平常教学中采取的措施：1.改课堂演示实验为探索性实验，培养学生的创新意识

课堂演示实验一般都是教师为主体，学生仅是观察者，没有直接参与到实验中去。这虽然培养了学生的观察力和思维能力，但并不利于创新能力的培养.变演示性实验为探索性实验，学生可以在自己“探索”物理规律的实验过程中把动手与动脑结合起来，锻炼并培养学生的创新意识。2.注重实验的开放性，多变性和创造性，培养学生的创新精神

中学物理教材中安排了演示实验和学生分组实验，其方法都只有一种，比如学生分组实验，教材从实验目的、实验原理、仪器、操作步骤到注意事项，写的面面俱到。每次实验课，教师还要花相当长的时间根据实验讲实验目的、原理……，然后学生照着现成的步骤，用相同的仪器，同一种方法，在规定时间内做完同一个实验，最后得出同一结论。这对教师来说当然是省事了，但是不利于学生创新精神的培养，不利于学生智能的发展。因此在实验教学活动中，我们可以对实验教学的内容进行合理的变化，通过改变器材、条件，变化数据处理方法，以及改变实验原理、目的来增强学生的创新意识，培养创新精神。在实验数据处理上进行创新

3.实验数据的处理可采用多种方法，比如列表法，图像法，解析法等。可以通过改变采集和处理实验数据的方法进而达到同一实验目的，这些都是对实验的创新。4.在实验原理上进行创新，为了达到同一实验目的，我们