物理优秀教学案例分析
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教材提到通过实验得出结论需要“勇气” 过去我们关于科学精神的教育主要是辛勤与严谨，这两方面的 确是不可缺少的，现在还要进行这些教育。但是，如果仅仅是 这些，那么对于任何形式的创新都是不够的。因此，教材做了 上述努力，希望它在激发学生的创新活力方面起到积极的作用。 这种活力不限于物理学的研究和学习，它会表现在学生未来生 活的方方面面。
第四章教材框架结构的设计
实验：探究加速度 与力、质量的关系 牛 顿 第 一 定 律 牛顿第二定律 力学单位制 用牛顿运动定律 解决问题（一）
用牛顿运动定律 解决问题（二）
HIGH SCHOOL
牛顿第三定律
NANJING ZHONGHUA
牛顿第一定律
一切物体总保 持匀速直线运 动状态或静止 状态， 除非作用在它 上面的力迫使 它改变这种状 态。
提出问题
科 学 探 究 的 基 本 过 程
猜想和假设 制定计划与设计实验
研究问题
进行实验与收集证据 分析与论证 评估
NANJING ZHONGHUA HIGH
教学上，“科学探 究”既指一种教学 方法，也是一个教 学内容，还体现一 种精神。（三维）
SCHOOL
交流与合作
案例 1
实验：探究加速度与力、质量的关系
1 3 4
长木板
打点计时器
纸带数据处理
气垫导轨
光电计时器
ZHONGHUA
DIS数据处理
NANJING
HIGH
SCHOOL
方案一
夹子 小车 小车 图2
最佳吗？
科学探究的活力在于每个具体的探究都与另一个不 一样，它不是僵死的教条。教学中的探究更重视科 学过程，因为探究活动在教育中的主要作用在于播 种一种行为，收获一种习惯。
（1）如何测量小车的加速度a？ （2）小车的质量如何改变？ （3）力F如何提供？怎样测量力的大小？怎样改变力 的大小？ （4）小车是否受摩擦力作用?摩擦力对研究加速度 有没有影响?如何消除摩擦力的影响?
NANJING ZHONGHUA HIGH SCHOOL
比较法
2x 刻度尺和秒表，算出 a t 2
NANJING ZHONGHUA HIGH SCHOOL
（2011江苏）某同学用如图所示的实验装置来验证“力的平行四 边形定则”。弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M。 弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O 静止在某位置。分别读出弹簧测力计A和B的示数，并在贴于竖直 木板的白 记录O点的位置和拉线的方向。 (1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图中A的示数为_____N。 (2)下列不必要的实验要求是______。(请填写选项前对应的字母) (A)应测量重物M所受的重力 (B)弹簧测力计应在使用前校零 (C)拉线方向应与木板平面平行 (D)改变拉力，进行多次实验，每次都要 使O点静止在同一位置
加速度
实验 方案 质量（天平） 设计
a1 x1 a2 x2
打点计时器
v-t 图象得出加速度a 位移差 x at 2
重力法（砝码）
力
其他
m <<M
NANJING
ZHONGHUA
HIGH
SCHOOL
实验探究 ——定量研究
小车置于长木板上，用悬挂在盘上的砝码牵引小车做匀加速 运动，用打点计时器在纸带上记录位置，应用图象对数据处 理测得加速度。 2
授之以鱼
实际问题为主的物理课程体系。
如果将人们对自然的探究以及通过探究 发现的现象、规律、建立的概念和理论 视为一种社会生产活动，那么物理知识 只是这一过程的一个“产品”。
现代的课程：物理作为培养未来公民科学素养的 一个核心课程，仅仅重视知识的传 授之以鱼 授是不够的，更重要的是应该培养 学生“生产”这些“产品”的能力， 授之以渔 即 N A N J I N G Z H O N G H U A HIGH S C H O O L 科学探究能力。
在教学案例反思中提升智慧
南京市中华中学 王高 wanggao369@sohu.com
NANJING
ZHONGHUA
HIGH
SCHOOL
教学案例是课堂中真实的故事，是教师在实际 教学中的困惑，是足以引发教师思考和讨论的 事件，是蕴含着教育理论的典型事例。
研究案例的价值 （1）分享教师实践的智慧； （2）案例研究是教师专业成长的途径，教学 相长的阶梯； （3）从案例研究中发展教师的自我反思能力。
NANJING ZHONGHUA HIGH SCHOOL
2009 江苏
11.（10分）“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置 如图甲所示. （1）在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图乙 所示。计时器打点的时间间隔为0.02s.从比较清晰的点起，每5个点取一 个计数点，量出相邻计数点之间的距离。该小车的加速度a=______m/s2. （结果保留两位有效数字） （2）平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上.挂上砝码盘，然 后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度。小车 的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表：
请根据实验数据作出a-F的关系图象. （3）根据提供的实验数据作出的a-F图线不通过原点，请说明主要原因。
NANJING
ZHONGHUA
HIGH
SCHOOL
2010 江苏
11（10分）为了探究受到空气阻力时，物体运动速 度随时间的变化规律，某同学采用了“加速度与 物体质量、物体受力关系”的实验装置（如图所 示）。实验时，平衡小车与木板之间的摩擦力后， 在小车上安装一薄板，以增大空气对小车运动的 阻力。 （1）往砝码盘中加入一小砝码，在释放小车 ▲ （选填“之前”或“之后”）接通打点计时器的 电源，在纸带上打出一系列的点。
“探究”的探究
探，取也，尝试。 究，推求，追查。 更感性些 更理性些
“探”
认识上的一次飞跃
“究”
知其然，探究后知其所以然。 中国古代的“格致”也是探究的含义。 “致知在格物，格物而后知至”。所 谓“格物”就是推究事物的道理。
N A N J I N G Z H O N G H U A HIGH 陌生的问题！ SCHOOL 探究：用自己的方法解决
曲~曲：不能鉴别
NANJING
ZHONGHUA
误差分析 本实验中存在的误差及减小措施。
（1）平衡摩擦力不准造成的误差 小车与桌子之间的滑动 摩擦力，是用重力的分力来平衡的，但在实验中常会出现 平衡不到位或平衡过了而带来的误差，表现在a—F图象上 的直线不经过原点。 （2）因实验原理不完善造成的误差 实验中用盘和砝码的重力 替代小车的拉力，应该使盘和砝码的质量要比小车的质量小很 多，但实际中往往难以达到，表现在a—F图象和a—1/M图象中 的直线会发生弯曲。
2.a与m的关系（F一定）
m越大a越小： a与m成反比(a=k/m) a=k/m2 … …
“相信自然界规律是简单的”，我们不妨假设a与F、m 之 间的定量关系遵从简单的原则，即：a∝F，a∝1/m。
NANJING ZHONGHUA HIGH SCHOOL
实验设计
理论分析 要验证上述假设的正确性，实验中需要解决的问题：
外部因素
直接描述 内部因素
了解运动 状态变化
把握运动状 态变化规律
探究a与F、m间 的关系（定量）
问题： a与F、m之间的定量关系是什么？
NANJING ZHONGHUA HIGH SCHOOL
猜想与假设 猜想是物理智慧中最活跃的成份，是物理探究过 程中的一个重要环节 。
说明a、F、m都与物体的运动状态 改变有关，也就是说它们之间存在 着一定的关系
k y x
k y 2 x
以a为纵坐标，F为横坐标，把表一中的各组数据在坐标系 中描点。如果这些点是在一条过原点的直线上，说明a与F 成正比，如果不是这样，则需要进一步分析。
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a 和m不是线性关系
直~曲：能够区分 换 化“曲”为 “元” m~1/ m HIGH S C H O O L “直”
NANJING ZHONGHUA HIGH SCHOOL
（1）a与F的关系（M一定） （2）a与M的关系（F一定）
F（mg） 1 2 a F/a 1 2 3 4 5 M a M· a
3
4 5
NANJING
ZHONGHUA
HIGH
SCHOOL
数据处理与分析 列表法 图象法
y kx
y kx
2
解 读
一切物体总保持 匀速直线运动状 态或静止状态 除非作用在它上 面的力迫使它改 变这种状态
揭示物体 固有属性
惯性
表明力的 作用效果
变速
匀直
物体不愿改变速度
物体属性
速度恒定
静止 外力迫使物体变速 外力效果
NANJING
ZHONGHUA
HIGH
SCHOOL
提出问题
从牛顿第一定律中,a、F、m 的物理意义究竟该如何理解？ F：迫使—— a：描述—— m：抵抗—— 物体 运动 状态 变化 ——的原因 ——的快慢Leabharlann Baidu——的本领
NANJING
ZHONGHUA
HIGH
SCHOOL
教师专业成长与知识结构图
职初型教师
原理性知识 案例知识
策略知识
经验型教师
原理性知识
案例知识
策略知识
专家型教师
原理性知识
案例知识
策略知识
原理知识：教学原理、规则、教学法知识等。 案例知识：教学的特殊案例、个别经验。 策略知识：运用原理于案例的策略，反思能力。
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为什么要进行探究式教学？
这是一种费时的教学，但如果我 们的目标是培养学生能创造性地解决问
题和发现理论，那么这是我们所拥有的
唯一方法。
[美] 艾伦· 柯林斯
NANJING ZHONGHUA HIGH SCHOOL
过去的课程：以传授知识、强调运用知识解决
（3）同意.在v-t图象中，速度越大时，加速度越小，小车受到的合力越 小，则小车受空气阻力越大.
NANJING ZHONGHUA HIGH SCHOOL
案例2 探究求合力的方法 验证平行四边形定则 原来的教材
图示为橡皮条 GE在两个力的共同作用下， 沿着直线 GC 伸长 …… 所以力 F 等于 F1 和 F2 的合力。 在力F1和F2的方向上各作线段OA和OB， 使它们的长度分别表示力 F1和 F2。以 OA和 OB为邻边作平行四边形。量出这个平行四 边形的对角线的长度。
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评估与交流 （1） 利用打点计时器等器材做这个实验时，同学们在数据处 理时得到了如下的三个图象，分析说明实验中产生图示现象的 可能原因。
a a v
O
图甲
F
O
图乙
1/M
O
图丙
t
（2）外力能否不用砝码的重力来替代，而直接把测力计 固定在小车上读出？ （3）如果研究的是小车和砝码组成的系统的加速度与外力 m M 这一条件吗？ 之间的关系，还需要满足
NANJING
ZHONGHUA
HIGH
SCHOOL
（2）从纸带上选取若干计数点进行测量，得出各计数点的 时间t与速度v的数据如下表：
请根据实验数据作出小车的v-t图像。
（3）通过对实验结果的分析，该同学认为：随着运动速度 的增加，小车所受的空气阻力将变大，你是否同意他的观 点？请根据v-t图象简要阐述理由。
猜想背景
创设情境 竞赛用的小汽车，质量与一般的小汽车相仿，但 因为安装了强大的发动机，牵引力巨大，很容易加速。一般 小汽车从静止加速到100km/h,只需十几秒的时间，而满载的 大货车加速就慢得多。
NANJING
ZHONGHUA
HIGH
SCHOOL
1.a与F的关系（m一定）
F越大a越大： a与F成正比(a=kF) a=kF2 … …
●为平行四边形定则做铺垫，并为理解 矢量的概念做心理准备。
NANJING ZHONGHUA HIGH SCHOOL
通过介绍橡皮筋伸长的实验让学生了解实 验的思路。 不详细介绍实验步骤。 以探究注意问题实施启发和指导作用。 用滑轮、砝码组成的实验装置不宜作为学 生实验用。 让学生想到平行四边形的结论有些困难。
为什么作平行四边形？
可以看出，合力F的大小和方向可以用 对角线OC表示出来。
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教材的不同写法代表 了不同的教学理念 ――改变学习方式
矢量（力）——循序渐进
思考与讨论
通过实验“得出” 矢量的加法法则， 给出矢量的科学 定义。
在图3.4-1中，假如这桶水的重量是200 N，两 个孩子合力的大小一定也是200 N。现在的问题是： 如果两个孩子用力的大小分别是 F1 和 F2 ， F1 和 F2 两个数值相加正好等于200 N吗？
（3）纸带上打的点间距离的测量、拉线或纸带不与木板平行 等造成的误差。
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实验结论 在小车质量不变的情况下，加速度与力成正比； 在小车受力不变的情况下，加速度与质量成反比。
NANJING
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HIGH
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●不能叫做“探究牛顿第二定律”
第四章教材框架结构的设计
实验：探究加速度 与力、质量的关系 牛 顿 第 一 定 律 牛顿第二定律 力学单位制 用牛顿运动定律 解决问题（一）
用牛顿运动定律 解决问题（二）
HIGH SCHOOL
牛顿第三定律
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牛顿第一定律
一切物体总保 持匀速直线运 动状态或静止 状态， 除非作用在它 上面的力迫使 它改变这种状 态。
提出问题
科 学 探 究 的 基 本 过 程
猜想和假设 制定计划与设计实验
研究问题
进行实验与收集证据 分析与论证 评估
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教学上，“科学探 究”既指一种教学 方法，也是一个教 学内容，还体现一 种精神。（三维）
SCHOOL
交流与合作
案例 1
实验：探究加速度与力、质量的关系
1 3 4
长木板
打点计时器
纸带数据处理
气垫导轨
光电计时器
ZHONGHUA
DIS数据处理
NANJING
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SCHOOL
方案一
夹子 小车 小车 图2
最佳吗？
科学探究的活力在于每个具体的探究都与另一个不 一样，它不是僵死的教条。教学中的探究更重视科 学过程，因为探究活动在教育中的主要作用在于播 种一种行为，收获一种习惯。
（1）如何测量小车的加速度a？ （2）小车的质量如何改变？ （3）力F如何提供？怎样测量力的大小？怎样改变力 的大小？ （4）小车是否受摩擦力作用?摩擦力对研究加速度 有没有影响?如何消除摩擦力的影响?
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比较法
2x 刻度尺和秒表，算出 a t 2
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（2011江苏）某同学用如图所示的实验装置来验证“力的平行四 边形定则”。弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M。 弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O 静止在某位置。分别读出弹簧测力计A和B的示数，并在贴于竖直 木板的白 记录O点的位置和拉线的方向。 (1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图中A的示数为_____N。 (2)下列不必要的实验要求是______。(请填写选项前对应的字母) (A)应测量重物M所受的重力 (B)弹簧测力计应在使用前校零 (C)拉线方向应与木板平面平行 (D)改变拉力，进行多次实验，每次都要 使O点静止在同一位置
加速度
实验 方案 质量（天平） 设计
a1 x1 a2 x2
打点计时器
v-t 图象得出加速度a 位移差 x at 2
重力法（砝码）
力
其他
m <<M
NANJING
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SCHOOL
实验探究 ——定量研究
小车置于长木板上，用悬挂在盘上的砝码牵引小车做匀加速 运动，用打点计时器在纸带上记录位置，应用图象对数据处 理测得加速度。 2
授之以鱼
实际问题为主的物理课程体系。
如果将人们对自然的探究以及通过探究 发现的现象、规律、建立的概念和理论 视为一种社会生产活动，那么物理知识 只是这一过程的一个“产品”。
现代的课程：物理作为培养未来公民科学素养的 一个核心课程，仅仅重视知识的传 授之以鱼 授是不够的，更重要的是应该培养 学生“生产”这些“产品”的能力， 授之以渔 即 N A N J I N G Z H O N G H U A HIGH S C H O O L 科学探究能力。
在教学案例反思中提升智慧
南京市中华中学 王高 wanggao369@sohu.com
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SCHOOL
教学案例是课堂中真实的故事，是教师在实际 教学中的困惑，是足以引发教师思考和讨论的 事件，是蕴含着教育理论的典型事例。
研究案例的价值 （1）分享教师实践的智慧； （2）案例研究是教师专业成长的途径，教学 相长的阶梯； （3）从案例研究中发展教师的自我反思能力。
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2009 江苏
11.（10分）“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置 如图甲所示. （1）在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图乙 所示。计时器打点的时间间隔为0.02s.从比较清晰的点起，每5个点取一 个计数点，量出相邻计数点之间的距离。该小车的加速度a=______m/s2. （结果保留两位有效数字） （2）平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上.挂上砝码盘，然 后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度。小车 的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表：
请根据实验数据作出a-F的关系图象. （3）根据提供的实验数据作出的a-F图线不通过原点，请说明主要原因。
NANJING
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SCHOOL
2010 江苏
11（10分）为了探究受到空气阻力时，物体运动速 度随时间的变化规律，某同学采用了“加速度与 物体质量、物体受力关系”的实验装置（如图所 示）。实验时，平衡小车与木板之间的摩擦力后， 在小车上安装一薄板，以增大空气对小车运动的 阻力。 （1）往砝码盘中加入一小砝码，在释放小车 ▲ （选填“之前”或“之后”）接通打点计时器的 电源，在纸带上打出一系列的点。
“探究”的探究
探，取也，尝试。 究，推求，追查。 更感性些 更理性些
“探”
认识上的一次飞跃
“究”
知其然，探究后知其所以然。 中国古代的“格致”也是探究的含义。 “致知在格物，格物而后知至”。所 谓“格物”就是推究事物的道理。
N A N J I N G Z H O N G H U A HIGH 陌生的问题！ SCHOOL 探究：用自己的方法解决
曲~曲：不能鉴别
NANJING
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误差分析 本实验中存在的误差及减小措施。
（1）平衡摩擦力不准造成的误差 小车与桌子之间的滑动 摩擦力，是用重力的分力来平衡的，但在实验中常会出现 平衡不到位或平衡过了而带来的误差，表现在a—F图象上 的直线不经过原点。 （2）因实验原理不完善造成的误差 实验中用盘和砝码的重力 替代小车的拉力，应该使盘和砝码的质量要比小车的质量小很 多，但实际中往往难以达到，表现在a—F图象和a—1/M图象中 的直线会发生弯曲。
2.a与m的关系（F一定）
m越大a越小： a与m成反比(a=k/m) a=k/m2 … …
“相信自然界规律是简单的”，我们不妨假设a与F、m 之 间的定量关系遵从简单的原则，即：a∝F，a∝1/m。
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实验设计
理论分析 要验证上述假设的正确性，实验中需要解决的问题：
外部因素
直接描述 内部因素
了解运动 状态变化
把握运动状 态变化规律
探究a与F、m间 的关系（定量）
问题： a与F、m之间的定量关系是什么？
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猜想与假设 猜想是物理智慧中最活跃的成份，是物理探究过 程中的一个重要环节 。
说明a、F、m都与物体的运动状态 改变有关，也就是说它们之间存在 着一定的关系
k y x
k y 2 x
以a为纵坐标，F为横坐标，把表一中的各组数据在坐标系 中描点。如果这些点是在一条过原点的直线上，说明a与F 成正比，如果不是这样，则需要进一步分析。
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a 和m不是线性关系
直~曲：能够区分 换 化“曲”为 “元” m~1/ m HIGH S C H O O L “直”
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（1）a与F的关系（M一定） （2）a与M的关系（F一定）
F（mg） 1 2 a F/a 1 2 3 4 5 M a M· a
3
4 5
NANJING
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数据处理与分析 列表法 图象法
y kx
y kx
2
解 读
一切物体总保持 匀速直线运动状 态或静止状态 除非作用在它上 面的力迫使它改 变这种状态
揭示物体 固有属性
惯性
表明力的 作用效果
变速
匀直
物体不愿改变速度
物体属性
速度恒定
静止 外力迫使物体变速 外力效果
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提出问题
从牛顿第一定律中,a、F、m 的物理意义究竟该如何理解？ F：迫使—— a：描述—— m：抵抗—— 物体 运动 状态 变化 ——的原因 ——的快慢Leabharlann Baidu——的本领
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教师专业成长与知识结构图
职初型教师
原理性知识 案例知识
策略知识
经验型教师
原理性知识
案例知识
策略知识
专家型教师
原理性知识
案例知识
策略知识
原理知识：教学原理、规则、教学法知识等。 案例知识：教学的特殊案例、个别经验。 策略知识：运用原理于案例的策略，反思能力。
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为什么要进行探究式教学？
这是一种费时的教学，但如果我 们的目标是培养学生能创造性地解决问
题和发现理论，那么这是我们所拥有的
唯一方法。
[美] 艾伦· 柯林斯
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过去的课程：以传授知识、强调运用知识解决
（3）同意.在v-t图象中，速度越大时，加速度越小，小车受到的合力越 小，则小车受空气阻力越大.
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案例2 探究求合力的方法 验证平行四边形定则 原来的教材
图示为橡皮条 GE在两个力的共同作用下， 沿着直线 GC 伸长 …… 所以力 F 等于 F1 和 F2 的合力。 在力F1和F2的方向上各作线段OA和OB， 使它们的长度分别表示力 F1和 F2。以 OA和 OB为邻边作平行四边形。量出这个平行四 边形的对角线的长度。
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评估与交流 （1） 利用打点计时器等器材做这个实验时，同学们在数据处 理时得到了如下的三个图象，分析说明实验中产生图示现象的 可能原因。
a a v
O
图甲
F
O
图乙
1/M
O
图丙
t
（2）外力能否不用砝码的重力来替代，而直接把测力计 固定在小车上读出？ （3）如果研究的是小车和砝码组成的系统的加速度与外力 m M 这一条件吗？ 之间的关系，还需要满足
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（2）从纸带上选取若干计数点进行测量，得出各计数点的 时间t与速度v的数据如下表：
请根据实验数据作出小车的v-t图像。
（3）通过对实验结果的分析，该同学认为：随着运动速度 的增加，小车所受的空气阻力将变大，你是否同意他的观 点？请根据v-t图象简要阐述理由。
猜想背景
创设情境 竞赛用的小汽车，质量与一般的小汽车相仿，但 因为安装了强大的发动机，牵引力巨大，很容易加速。一般 小汽车从静止加速到100km/h,只需十几秒的时间，而满载的 大货车加速就慢得多。
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1.a与F的关系（m一定）
F越大a越大： a与F成正比(a=kF) a=kF2 … …
●为平行四边形定则做铺垫，并为理解 矢量的概念做心理准备。
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通过介绍橡皮筋伸长的实验让学生了解实 验的思路。 不详细介绍实验步骤。 以探究注意问题实施启发和指导作用。 用滑轮、砝码组成的实验装置不宜作为学 生实验用。 让学生想到平行四边形的结论有些困难。
为什么作平行四边形？
可以看出，合力F的大小和方向可以用 对角线OC表示出来。
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教材的不同写法代表 了不同的教学理念 ――改变学习方式
矢量（力）——循序渐进
思考与讨论
通过实验“得出” 矢量的加法法则， 给出矢量的科学 定义。
在图3.4-1中，假如这桶水的重量是200 N，两 个孩子合力的大小一定也是200 N。现在的问题是： 如果两个孩子用力的大小分别是 F1 和 F2 ， F1 和 F2 两个数值相加正好等于200 N吗？
（3）纸带上打的点间距离的测量、拉线或纸带不与木板平行 等造成的误差。
NANJING ZHONGHUA HIGH SCHOOL
实验结论 在小车质量不变的情况下，加速度与力成正比； 在小车受力不变的情况下，加速度与质量成反比。
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SCHOOL
●不能叫做“探究牛顿第二定律”