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1、用心爱心 专心118 号编辑- 1 - 整合教学资源知识能力并举 对粤版物理必修1牛顿第二定律教学的思考 一. 我的教材观 教师的教材观即教师对教材的价值、作用、评价标准和处置方式的基本看法。教材观从根本上影响着教师的教学 方式。不同的教材观将引导教师在教学实践中构建完全不同的教学模式。 我始终认为，教材即教学的“素材”。教材的功能定位绝不应该是“控制”和“规范”教学，而应该是“为教学服 务” 。教师作为教学过程的设计者和组织者，对“教什么”和“如何教”都有自己的独到见解。积极主动地去认识和分 析教材、选择和整合教学资源，正所谓“用教材教”而不是“教教材”。这就是我所推崇的“材料式”的教材观。
2、 二. 问题的提出 粤版物理必修1 （以下简称必修1 ）教材中，对“探究牛顿第二定律”的实验这个单元的编排体系如下： 第二节影响加速度的因素 通过一个十分粗略的斜面小车实验，定性地得出： 在小车质量不变的条件下，加速度随合外力的增大而增大； 在合外力不变的条件下，加速度随小车质量的增大而减小。 【注】此实验有一个基本的假设：小车作匀加速直线运动。 第三节探究牛顿第二定律 通过一个相对精确的气垫导轨实验，由实验数据描绘出 Fa 图和m a 1 图，然后引导学生分析实验数据，定量 地得出： 小车质量不变的条件下，加速度a 与合外力F 成正比，即 Fa ； 在合外力不变的条件下，加速度a 与小车质量
3、m成反比，即m a 1 。 【注】此实验也有一个基本的假设：滑块作匀加速直线运动。 第四节牛顿第二定律 使用位置传感器的气垫导轨实验装置，通过数据采集器，自动处理实验数据，由实验数据分析得出结论： 小车质量不变的条件下，加速度a 与合外力F 成正比，即 Fa ； 在合外力不变的条件下，加速度a 与小车质量m成反比，即 m a 1 。 最后用一个简单的数学公式将加速度a、合外力F和小车质量m三者之间的关系表示出来，即 maF 。 此实验设备的优点在于： 一方面验证此单元前面的实验中，研究对象小车或滑块的运动是匀加速直线运动； 另一方面相对精确地完成牛顿第二定律实验。 用心爱心 专心118 号编辑
4、- 2 - 值得肯定的是，编者极其注重了规律的探究过程，按此体系编排可见编者的良苦用心。 但在实施教学过程中，我发现此种编排体系存在以下值得商榷之处。 1. 传感器和数据采集器（即DISLab数字化信息系统实验室）是近两年才在国内试用的实验设备，深圳作为教 育发达地区，装备此设备的学校尚且不多，更谈不上在省内乃至国内的普及。在此背景下，必修1将此设备作为探 究规律的完备手段在教材的正文中出现，且作为验证“小车或滑块的运动是匀加速直线运动”这一假设的唯一方法， 不知编者是基于何种考虑？ 2. 我认为在此实验单元中，“假设滑块作匀加速直线运动”并加以验证，纯属画蛇添足。因为在必修1前面的 章节中，
5、物体“在恒定合外力的作用下作匀加速直线运动”已经过多次验证。如只在重力作用下的自由落体运动、伽 利略的斜面实验分析等。一个经多次证明且学生深信不疑的命题，在后续课程中还在假设，实难理解编者的意图。 3.“探究牛顿第二定律”这一实验，在传统的教材中已形成了较为完善的模式和体系。而必修1中机械地加入 了“探究加速度a、合外力F 和小车质量m三者之间的定性关系” ，且所设计的实验几乎不具备可操作性，最主要的是 随后的定量结果一旦出现，定性结论立即呈现出来，有什么必要编排此内容？ 4. 从必修1此部分的编排体系不难看出，探究实验的越来越精确和先进，所谓先进就是对加速度的测量越来 越精确，手段越来越简便
6、，直至最终的数据“自动”采集和分析。但我以为，与其用大量的篇幅来介绍多数学校尚未 装备的传感器和数据采集器，倒不如将目光移到学生正在学习的信息技术课程上，因为利用信息技术所学内 容，是完全可以实现实验数据的自动分析的，我在这方面的探索经验证明，效果并不逊色于先进的传感器和数据采集 器。应用多学科知识，综合解决物理实际问题，这种能力的提高不正是我们梦寐以求的吗？而这种能力在新课程教材 中却没有丝毫体现，这不能不说是一种遗憾, 三. 我所设计的解决方案 基于对以上问题的思考和我长期形成的教材观，我将必修1中“探索牛顿第二定律”的内容进行整合，分作二 个教学单元，既注重知识传授，又强化能力培养，取得
7、了较为理想的教学效果。具体做法如下。 教学单元的设计 第一单元：探究牛顿第二定律 第二单元：测定加速度的实验方法 教学实施要点 1. 猜想“影响加速度的因素”合外力F、质量 m 2. 探究牛顿第二定律实验 探究加速度与合外力的关系 本实验的目的是要探索得出 Fa 的定量结果， 所以要求实验相对精确，因此实验设备选择为气垫导轨实验装置。 根据必修 1 ，实验原理采用v0=0 的匀加速直线运动 2 2 1 ats ，实验中测量得到位移s 和时间 t ，根据 2 2 t s a 求 得加速度a。 本实验的合外力由气垫导轨配套的小桶和砝码对滑块的拉力提供。在加速度a 较小的条件下，可以认为 用心爱心
8、专心118 号编辑- 3 - gmmF) ( 0 。其中 m0为小桶的质量， m 为砝码的质量。 欲满足加速度a 较小的条件， 必须保证 ) ( 0 mmm ， m为滑块的质量。 根据实验中得到的加速度a 和合外力 F的数据，探索二者间的定量关系。 为方便实验数据分析，设计表格记录实验数据，如图1 所示。 表格中第二、三、四、六列由实验直接测得，第五、七列由Excel 设计函数公式由实验数据自动计算得出。 由实验数据记录表格中第三、七列数据，不难看出加速度a 随合外力F 的增加而增加。随后鼓励学生大胆猜想： 加速度 a 与合外力F 的关系会不会是 Fa ？ 若仅由实验数据记录表格中第三、七列数
9、据，对加速度a 与合外力F 的定量关系进行探索，免不了大量计算，由 于实验都有一定程度的误差，所以学生很难从中得出定量结果。若将实验数据记录表格中第三、七列数据利用Excel 转化为图表，则在一定程度上降低了对数学的要求。图表如图2 所示。 由图 2 可以判定：加速度a 与合外力 F的关系是 Fa 。 探究加速度与质量的关系 照此方法，我们也可以通过实验数据建立加速度a 与滑块质量m 之间的图象关系，从而得出 m a 1 的定量结论。 Excel 建立的图表如图3 所示。 用心爱心 专心118 号编辑- 4 - 由实验数据定量分析得出结论： 小车质量不变的条件下，加速度a 与合外力F 成正比，
10、即 Fa ； 在合外力不变的条件下，加速度a 与小车质量m成反比，即 m a 1 。 最后用一个简单的数学公式将加速度a、合外力 F和小车质量m三者之间的关系表示出来，即 maF 。由此归纳 总结出牛顿第二定律。 。 3. 测定加速度的实验方法 如上所述，“探究牛顿第二定律”实验的核心在于加速度的测定方法。根据必修 1 ，该方法可以归结为以下四种。 方法一 . 同以上实验所采用的方法（不再赘述） 方法二 . 斜面小车 +打点计时器。（进一步熟练纸带分析方法） 方法三 . 必修 1P66所述方法 方法四 . 传感器和数据采集器（即DISLab数字化信息系统实验室） 四. 结束语 新课程改变了过去以教材为本的课程观，倡导从学生的学情出发对课程自主构建的新理念。强调了教师对教 学内容的选择、呈现、设计的自主性、创造性。教师只有在课标的基础上，合理整合教材、不应局限于课堂，放眼于 社会，强调对学生终身发展有用的知识传输和能力培养、教会学生学习，教学中创造性地开展实施，充分体现教师的 智慧、勇气和才能。只有这样，才能保证课程改革的成功。