(一) 設計思想
新課程強調轉變學生的學習方式，倡導自主學習、合作學習、探究學習；反對將學生處于被動的應付、機械訓練、死記硬背、簡單重復之中；新課程倡導讓物理貼近學生的生活、聯系社會實際。怎樣落實這些理念呢？在課堂上雖然教師已經完成了加速度概念的教學，但是，學生對于這一概念的理解并不是可以一次性到位的，怎樣幫助對概念有更深入的理解和認識？對建立物理概念的過程和方法有更深刻的體會？基于這一想法，本人以加速度的相關知識為載體，引導學生用自己的眼光去發現周邊許多的運動物體都具有加速度，并小組合作設計實驗去測量這些加速度。經過一個多月的實驗與實踐，學生在參與的過程中，理解了加速度的概念及相關規律，體會了物理學的研究方法。
(二) 課標要求
1、經歷勻變速直線運動的實驗研究過程，理解位移、速度和加速度，了解勻變速直線運動的規律，體會實驗在發現自然規律中的作用。（用打點計時器、頻閃照相或其他實驗方法研究勻變速直線運動）
2、通過物理概念和規律的學習過程，了解物理學的研究方法，認識物理實驗、物理模型和數學工具在物理學發展過程的作用。
3、參與一些科學實踐活動，嘗試經過思考發表自己的見解，嘗試運用物理原理和研究方法解決一些與生產和生活相關的實際問題。
4、有參與科技活動的熱情，有將物理知識應用于生活和生產實踐的意識，勇于探究與日常生活有關的物理學問題。
(三) 教學目標
1、知識與技能：
（1）學習選定生活中的運動物體作為研究對象，確定實驗原理，設計實驗方案，選擇合適的器材和科學合理的實驗步驟。
（2）熟悉并正確使用各自的實驗器材。
（3）通過學生自行設計實驗，操作實驗的過程，為高考創新實驗奠定基礎。
2．過程與方法：
（1）經歷對實驗原理的確定過程。
（2）經歷測量加速度的實驗過程，經歷修改實驗方案、解決實際問題的過程。
（3）經歷完成實驗報告的過程。
（4）展示學生寫出的完整實驗報告，進行交流和評估。
3．情感態度和價值觀：
（1）提高學生學習物理的興趣，培養學生事實求是的科學態度。
（2）實驗中的情景來源生活的各個方面，培養學生的發散思維，創新意識。
（3）養成交流和合作的良好習慣，發揚學生協作互助的精神。
(四) 教學流程圖
![文本框: 教師指導]()
五、教學過程簡述
當在課堂上完成加速度概念的教學之后，布置任務：在業余時間觀察觀察身邊的運動物體，思考怎么測量其加速度大小？各同學自由組合，拿出實驗方案進行交流。隨著物理課程的不斷深入，涉及加速度的物理規律不斷出現，每一個規律的出現都可能成為測量加速度大小的方法，要求各個小組制定實驗計劃、確定各自研究對象、選定測量方法并實施測量，如果不成功，則分析原因尋找解決問題的方法，盡可能的直到解決問題。整個研究的過程在時間跨度上達到一個半月左右，在研究的后期，學生將各自的研究成果做成演示文稿課件，進行匯報交流。在學生的研究過程中，他們隨時得到教師的幫助和指導。總結起來，學生測量加速度大小的方法無非兩種：運動學方法和動力學方法，但是學生選擇的情景卻各不相同。
六、感受與體會
1、實驗過程中體現了學生的學習自主性。自行選定生活中物理情景，自主確定實驗原理，自己完成實驗，學生從理論到實踐理解掌握了運動學的兩個基本公式和牛頓第二定律。
2、實驗過程中體現了探究精神的培養。實驗的手段從用傳統的、自制的器材粗糙地測量物體的加速度，到用現代化的電腦、傳感器、數碼相機等測量物體加速度，鍛煉了同學們的實踐能力和動手能力。
3、實驗過程中體現了合作精神。各小組互相提出寶貴意見，優化實驗方案，儀器上能做到互通有無。
4、教學效果是顯著的。實驗完成后，再過一個多月，對全班進行了一次針對性測驗，內容是必修1關于運動學兩個基本公式和動力學牛頓第二定律。考試的結果是參與實驗小組的學生的成績平均分為89.9分,沒有參與實驗的學生的成績為70.8分。事實證明實驗小組的學生很好地掌握了必修1課本的知識。
七、學生實驗成果展示
1、部分小組的研究方法
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實驗小組 |
實驗名稱 |
實驗原理 |
實驗器材 |
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1 |
測汽車運動加速度 |
a= θ |
汽車，自制量角器木板，頻閃照相機。 |
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2 |
測水中運動小球加速度
測運動員跑步的加速度 |
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改裝乒乓球兩個，水槽，量筒，米尺，秒表。 |
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3 |
測勻變速物體的加速度 |
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氣墊導軌，刻度尺。 |
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4 |
測電梯的加速度 |
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砝碼，秤。 |
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5 |
測斜面上小車的加速度 |
，超聲波測物體的位置 ，牛頓第二定律。 |
長木板
小車，光電門，
位置傳感器，
加速度傳感器。 |
2、附學生實驗報告
第一組：小汽車加速度測量
實驗成員：盧明曦、羅明皓、徐健威 、蘇楚騰
實驗目的：測量汽車在勻加速時的加速度
實驗原理：當汽車開始加速時。車內的物體也會有一個和汽車加速度大小、方向相同的加速度。而物體有加速度，說明物體受到合力不為零。從而可以通過測這個力，進而算出車的加速度。最后我們發現只要測出單擺的角度就可由公式a=g•tanθ
學生在自制量角器上懸掛重物，在汽車啟動階段測量擺角大小。 |
實驗步驟：
1 把木板豎直固定在車上，讓系著小球的 細線與木板的豎直線重合。
2 啟動汽車，并讓汽車在固定檔位做勻加速直線運動。
3 仔細觀察小球的傾斜角度，并在小球長時間停留的位置做上記號,讀出θ。
4 通過表達式g tanθ ，算出加速度大小
實驗器材：小球 細繩 自制帶量角器的木板 小汽車
實驗數據：由實驗的角¦度tan100=1.3 a=g tanθ=1.7m/s2
第二組：測汽車加速度
實驗成員：盧明曦 徐健威 羅明皓 蘇楚藤
實驗原理：若相鄰的、相等的時間內T的位移分別為Ｓ1，Ｓ2，則
a=(Ｓ2－Ｓ1)／T2。
實驗步驟：
1.數碼相機固定在一個位置，使鏡頭與汽車運行方向垂直。
2.用數碼相機對汽車連續拍攝3張照片，時間間隔T為0.8s。
3.用刻度尺測出第1個T內汽車在照片里的位移Ｓ1，用刻度尺測出第2個T內汽車在照片里的位移Ｓ2。
4.用刻度尺測出汽車的實際長度L和在照片里的長度L'。
5.把數據代入a= (L/L') (Ｓ2－Ｓ1)／T2求得汽車加速度a。
實驗數據：
|
時間間隔T／s |
第1個T內汽車在照片里的位移Ｓ1／cm |
第2個T內汽車在照片里的位移Ｓ2／cm |
汽車的實際長度L／m |
汽車在照片里的長度L'／cm |
汽車加速度a／(m/s2) |
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0.8 |
10.7 |
11.7 |
3.66 |
16.7 |
0.34 |
將體重計搬到電梯中，根據其讀數計算電梯的加速度大小 |
第三組: 測電梯的加速度
實驗成員：陳奕成、張榮春、郎宇飛、
實驗目的：測量電梯啟動時的加速度
實驗原理：牛頓第二定律 F合=N-mg=ma
實驗器材：秤、電梯、砝碼多個
實驗步驟：
① 將多個砝碼放入秤中，讀出砝碼的質量m，得出G=mg，
②當電梯啟動加速時，砝碼處于超重狀態，磅秤讀數增加，且指針指在相對靜止位置，記下此時磅秤的讀數N。
③根據牛頓第二定律 a=(N-mg)/m
實驗記錄：
|
砝碼質量（Kg） |
砝碼重力 （N） |
磅秤讀數
|
砝碼所受彈力（N） |
F合(N)
|
加速度
(m/s2) |
|
1.5 |
14.7 |
1. 62 |
15.88 |
1.18 |
0.784 |
|
1.2 |
11.76 |
1.30 |
12.74 |
0.98 |
0.817 |
|
1.1 |
10.78 |
1.20 |
11.76 |
0.98 |
0.890 |
最后取平均值得：a=0.83m/s2
第四組：測水中小球運動的加速度
實驗小組成員：孫以哲、龔江偉、吳筱斌
實驗目的：測水中小球運動的加速度.
實驗原理：a=2S/t2
實驗器材：改裝乒乓球（1個密度大于水，1個密度小于水）2個、水槽、量筒、 尺子
實驗步驟：
1.測出水球運動不同位移h1.h2、h3
2.分別測出不同位移小球下落時間t1、t2、t3.
3..利用2S/t2，求出物體在水中下落(上升)加速度平均值.
4..利用相同方法,可以測出小球上升的加速度..
實驗數據記錄:
|
物理量/次數 |
1 |
2 |
3 |
|
位移 |
17cm |
1`4cm |
10cm |
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下落時間t落 |
2s |
1.7s |
1.6s |
|
上升時間t升 |
3s |
3.2s |
2.8s |
|
加速度a |
0.105m/s2 |
0.109m/s2 |
0.103m/s2 |
第五組：
測跑步加速度
[實驗成員]：余小媚、楊晨、尹舒陽
[實驗目的]：測跑步加速度
[實驗原理]：a=2s/t2
[實驗器材]：秒表、米尺
[實驗步驟]：
1、用米尺在跑道上量取10m的路程。
2、讓運動員跑3次，記下3次10m運動的時間t1 ,t2 ,t3。
3、利用a=2s/t2計算出3次的加速度, a1 ,a2 ,a3。求出平均值。
[實驗記錄]： S=10m
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姓名 |
t/s |
a/s/m2 |
a的平均值(m/s2) |
|
余小媚 |
2.1 |
4.5 |
4.0 |
|
2.3 |
3.7 |
|
2.3 |
3.7 |
第六組：
實驗成員：吳駒、巫寶丹、尹巡宇、黎原
實驗目的： 學習用氣墊導軌比較精確地測定物體勻變速直線運動的加速度。
實驗原理：測得物體在勻變速直線運動中通過兩點時的即時速度，再測得物體通過兩點的位移S，可用公式：
a=
實驗器材：氣墊導軌（J2126型），刻度尺,光電門,數字采集器.
實驗步驟：
1、使氣墊導軌傾斜約1O以下，將兩光電門分別置于離導軌上下端20cm處，在
滑行器上加擋光片，將計時器置于“計時2”檔和1ms檔。
2、將滑行器從導軌上端同一位置釋放，從計時器上讀出擋光片經過第一光電門的時間Δt1 ，以及通過第一和第二光電門的時間Δt1+ Δt2 ，測出擋光片的長度△L，求出通過兩個光電門的瞬時速度vo和vt以及加速度a
3、把下端的光電門向上移動數次，分別測出對應的加速度。
實驗數據：
|
次數
物理量 |
1 |
2 |
3 |
|
光電門1Δt1 |
0．41s |
0．41s |
0．41s |
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光電門2Δt2 |
0．22s |
0．21s |
0．20s |
|
初速度V0 |
0．098m/s |
0．098m/s |
0．098m/s |
|
末速度vt |
0．18m/s |
0．19m/s |
0．20m/s |
|
兩光電門距離s |
0．50m |
0．60m |
0．70m |
|
加速度a |
0．022m/s2 |
0．022m/s2 |
0．021m/s2 |
結論：多次測量滑塊的加速度,其平均值為0.022m/s2
第七組：
測斜面上小車的加速度
實驗成員：[鄭克鴻、黃一帆、劉芳中]
實驗目的：測斜面上小車的加速度
實驗原理：
１．位置傳感器測量斜面小車的加速度．
２．加速度傳感器測量斜面小車的加速度．
實驗器材：位置傳感器、加速度傳感器、電腦、斜面長木板
實驗步驟：
1．固定斜面長木板，用手固定小車在斜面，調節位置傳感器，使其位置傳感器與小車相距大15cm。
２．松手，小車在斜面加速下滑，電腦記錄小車在1秒內采集50個位置.
３．加速度傳感器與小車拴在一起,讓 車在斜面上自動下滑,電腦記錄小車1秒內50個數據.
４．經電腦軟件處理，得到a-t的圖象。
分析和結論：a-t圖像
二．課例評析
該案例作為高一新課程優秀課例，在2004年廣東省高中新課程物理教學設計大賽中榮獲一等獎。該教學設計充分體現了新課程對物理教學的要求，較好地實現了學習目標中“知識和能力”、“過程和方法”、“情感態度和價值觀”三個維度的協調統一。
加速度是高中物理的核心概念，學生在課堂上學習了這個概念以后，并不表示學生就已經完全掌握和理解了，怎樣讓學生在繼續學習這個概念的過程中，感悟科學探究的方法，感受科學探究的樂趣，讓這種感悟與感受進入孩子們的心靈深處，王枝萍老師的這種操作方式為我們提供一個較好的范例。
本教學設計及教學實施將研究性學習作為一種學習方式有機地嵌入物理教學之中做出了有益的嘗試，也取得了較滿意的教學效果。教師在結束該課之后的一個多月，又做了一次對比檢測，檢測發現：凡是參加活動的學生群體比沒有參加活動的學生群體的平均分高出約20分，參加活動的這部分學生群體對加速度概念的理解，對相關規律的認識以及學生對物理課的興趣明顯不同。可見，本節課在轉變學生的學習方式以后，學習效果是良好的。
本教學設計及教學實施較好地體現了新課程強調使物理貼近學生生活、聯系社會實際的課程理念。學生在教師的指導下觀察身邊運動物體的速度變化，采用各種方法測量其加速度大小，學生在參與的過程中理解了加速度的概念及相關規律，掌握了一批實驗器材的使用，實驗技能得到了有效提高；學生在參與的過程中感悟物理實驗的方法，強化了他們的實踐意識；不同的學生從不同的實驗原理出發，選擇相應的實驗器材，設計相應的實驗方法，完成相應的數據處理，……學生的實驗能力、分析論證能力、創新能力、合作水平等等都得到了提升；學生的學習興趣得到了發展，求知欲得到了激發，在解決問題的過程中陶冶了情操，比較好地體現了三維課程目標。
（競賽評委組）
