1、七彩教育網 教學資源分享平臺，無需注冊、無需登錄即可下載主題二 探究運動和力的奧妙在我們的周圍，到處可以看到物體在運動：足球在綠茵場上滾動，運動員在運動場上奔跑，汽車在公路上飛馳，江水咆哮著奔向遠方，鳥兒在飛翔，樹葉在搖動連我們腳下的地球，也在不停地自轉、公轉。遠到宇宙深處，近至咫尺之間，大到廣袤蒼穹，小到微觀粒子，自然界中一切物體都在不停地運動和變化。自然界的一切物體都處于永恒的運動中。運動是宇宙中的普遍現象；物理學研究的內容之一；是物質的運動和轉化的規律。“探究運動和力的奧秘”可以說是人們通過物理學認識宇宙的起點，也是學生萌發對自然界的好奇和探究欲望的起點。在追尋對這個奧秘探究的過程中，人

2、們學會如何描述物體的運動，并且引至速度概念的建立、運動和力的知識體系的建立，還認識和學習牛頓運動定律及應用牛頓運動定律解決問題。“探究運動和力的奧秘”這個主題主要是針對初中教材中“運動和力”這章的內容。在學完本章后學生將繼續“力和機械”“壓強和浮力”“功和機械能”等內容的學習。所以，通過對“運動和力”的探究性學習，會為學生后面進行力學內容的學習，在知識、方法、能力等方面打下基礎。可見，“探究運動和力的奧秘”無論是對于我們認識物質的運動，還是對于學生的學習都是一個至關重要的學習內容。課程標準要求：“能用速度描述物體的運動，能用速度公式進行簡單計算。認識力的作用效果。通過實驗探究，理解物體的慣性。

3、能表述牛頓第一定律。知道二力平衡條件。了解物體運動狀態變化的原因。” 基于上述課程標準的要求確定了“探究運動和力的奧秘”這一探究活動主題。 “探究運動和力的奧秘”分為四個子課題，分別是“怎樣比較物體運動的快慢”、“測力計的刻度都是均勻的嗎”、“慣性是朋友還是殺手”、“怎樣使二力平衡”。學生在這四個子主題的學習中，首先了解物理學中和生活中怎樣比較物體運動的快慢，理解平均速度；然后在探究和制作活動中感受力的作用效果，理解物體的慣性；最后通過對二力平衡的研究，體會物理知識與實際生活的密切聯系。學生通過主題探究學習可以拓展知識，提高對物理的學習興趣，學會一些研究物理問題的方法，同時增強應用所學知識提高

4、解決和分析問題的能力。學生從生活經驗中已經知道了一些常見物體的運動，對運動現象也有一些初步的感性認識。如：運動有快有慢。“速度”這一名詞已從朦朧到有所認識，并知道運動的物體速度越大運動越快；運動所用時間越短表明運動就越快。這是學生對運動現象認識的前概念。通過課堂上“運動的描述”一節的學習，會使學生的眼界一下開闊，使他們對運動的認識從人行、車跑、狗跳擴展到自然界及宇宙。在學生認識到運動是宇宙的普遍現象的同時，“探究運動和力的奧秘”這一問題自然會萌發于學生心中，并成為他們想要了解的問題。通過前面的訓練，學生已經初步接觸了科學探究的過程，如何設計實驗，如何觀察實驗現象，怎樣根據實驗現象和實驗數據分析

5、得結論等，這些都為本探究活動的展開奠定了基礎。 能用速度描述物體的運動，能用速度公式進行簡單計算； 知道在測量范圍內彈簧伸長和拉力的正比關系； 能用實驗的方法探究橡皮筋的伸長與所受拉力的關系； 能從利弊兩方面認識物體的慣性； 能用二力平衡條件解決某些具體問題。 運用多種方法確定物體的重心； 通過探究活動，學習擬訂簡單的科學探究計劃和實驗方案； 學習從物理現象和實驗中歸納簡單的科學規律，有初步的觀察能力和分析概括能力。 能保持對自然界的好奇，具有科學的求知欲，樂于參與觀察、實驗等科學實踐活動； 養成實事求是、尊重自然規律的科學態度。 運動、力、運動和力的關系，這些內容貼近學生生活，但又是學生的生

6、活經驗和物理規律矛盾最多的地方，因此是力學所要解決的中心課題。探究運動和力的奧秘主題設計，從龜兔賽跑的故事引入，激發學生探究運動快慢的興趣，體驗生活中用平均速度和瞬時速度來比較快慢，設計了第一個子主題怎樣比較物體運動的快慢？；對運動的進一步思考，學生最容易將其與力相聯系，所以設計的第二個子主題通過測力計的刻度都是均勻的嗎？幫助學生加深對力的作用效果的認識；前兩個子主題分別探究“運動”及“力”的問題，它們之間的關系，最易引發學生思考其與生活經歷的重重矛盾，于是設計了第三個子主題慣性是朋友還是殺手？，探究活動通過安排體驗性的系列實驗和對生活實際的調查、思考，使學生對慣性和慣性定律有進一步的認識。實

7、際生活中不受力的情景是不存在的，從理解二力平衡和體現物理與實際生活相聯系的理念出發，又設計了怎樣使二力平衡？的子主題。四個子主題均圍繞著“探究運動和力的奧秘”這一主題的展開。子主題1：怎樣比較物體運動的快慢？（案例）4課時子主題2：測力計的刻度都是均勻的嗎？2課時子主題3：慣性是朋友還是殺手？1周子主題4：怎樣使二力平衡？3課時一個彈簧測力計、一根直橡皮筋（不要使用橡皮圈，可使用自行車的氣門芯）、刻度尺、木板、小鐵釘、白紙。課本、文具盒、橡皮或鋼筆帽、一根線（約1米）、膠帶、乒乓球、杯子(里面裝沙或裝水)、硬紙板、一元硬幣、錘子或硬棒。硬紙板一塊或若干塊、針、細線、剪刀、鉛筆、橡皮、刻度尺。彈

8、簧測力計1用途：測力的大小（經常在物理力學中使用）2主要結構：彈簧、掛鉤、刻度盤、指針、外殼。3原理：在彈性限度內，彈簧的伸長與彈簧受到的拉力成正比（利用二力平衡間接測量重力）4常用彈簧測力計的量程和分度值: 彈簧測力計的量程：5牛 彈簧測力計的分度值：0.2N（每一大格1N，每一大格分成5等分，每一小格為0.2N）5使用： 使用前，“三看清”：看清測力計的量程、 分度值以及指針是否對準零刻線，若不是，應調零，調零一般方法是通過移動指針來調零。 測量前，用手輕輕地來回拉動幾次，避免指針、拉桿、彈簧和外殼之間的摩擦而影響測量的準確性，可以用標準砝碼來檢查示數是否準確。 使用時：彈簧測力計的軸線與

9、力的方向一致。 讀數時，應保持測力計處于靜止或勻速直線運動狀態。視線必須與刻度面垂直。6注意事項： 根據被測力的大小選擇量程合適的彈簧測力計，不能超量程測量（會損壞彈簧測力計），又不要量程過大（容易增大產生較大的測量誤差）。 使用時，應使彈簧沿其軸線方向自由伸縮，不要猛拉。 一次測量時間不易過長，以免彈簧疲勞。 讀數時，讀出彈簧測力計上分度值所表示的數值，可以估讀一位。 7制作方法 用直徑0.5毫米的鋼絲放火爐火中均勻加熱，直至發紅，然后拿出慢慢冷卻。冷卻后將它一匝挨一匝地密繞在直徑15毫米的圓鐵捧上，所繞長度40毫米。再放火爐火中燒紅。然后拿出放入冷水或機油中淬火即成彈簧。 取一塊31080

10、5毫米的木板為底板，上端釘一塊80155毫米的小木板。在小木板的中心裝一個羊眼圈為提環。把彈簧的一端焊接在提環上，另一端焊一根直徑為2.5毫米、長為150毫米的鐵絲。這段鐵絲的下端有掛鉤，上端與彈簧焊接處再裝上一薄鐵片作指針。指針應與鐵絲垂直，在鐵絲上的位置可調節。在底板上裝一個彎成半圓形的小鐵絲框，框住鐵鉤，以免鐵鉤左右搖擺。 在底板上貼一張白紙條標定刻度。掛鉤上不掛重物時指針所指的位置定為零刻度，然后依次在掛鉤上掛上1.0牛、2.0牛、3.0牛、4.0牛、5.0牛等鉤碼，每掛上一個鉤碼，對準指針畫上刻度，再把各刻度間的距離做適當的等分。觀察法觀察法是指研究者根據一定的研究目的、研究提綱或觀

11、察表，用自己的感官和輔助工具去直接觀察被研究對象，從而獲得資料的一種方法。科學的觀察具有目的性和計劃性、系統性和可重復性。在科學實驗和調查研究中，觀察法具有如下幾個方面的作用：擴大人們的感性認識；啟發人們的思維；導致新的發現。觀察的類型很多，依觀察者是否參與被觀察對象的活動，可分為參與觀察與非參與觀察；依對觀察對象控制性強弱或觀察提綱的詳細程度，可分為結構性觀察與非結構性觀察；按是否具有連貫性，可分為連續性觀察和非連續性觀察；依觀察地點和組織條件，可分為自然觀察和實驗觀察等。實驗法1. 定義實驗方法和觀察方法相比較所不同的是，實驗方法是指人們根據一定的科學研究目的，利用科學儀器設備，在人為控制

12、或模擬的特定條件下，排除各種干擾，對研究對象進行觀察的方法。2. 實驗法的基本類型隨著自然科學的不斷進步、實驗手段的日益提高，實驗方法的種類也越來越多。按照科學實驗方法的不同方面，可以分為許多種類型。以實驗在科學研究過程中的不同作用進行分類，可以分為析因實驗、判決實驗、探索實驗、比較（對照）實驗、中間實驗等。從實驗結果的性質進行分類，可以分為定性實驗、定量實驗和結構分析實驗。定性實驗是指為了測定研究對象的性質及其組成部分而安排的實驗。其目的就是為了判定某種組成部分是否存在，或是否起作用。它的特點是回答“有沒有”或者“是不是”等問題。這種實驗在科學研究中經常使用。科學史上很多著名的實驗都屬于定性

13、實驗，如戴維用氧化二氮作麻醉劑的實驗，美國科學家富蘭克林揭開雷電之謎的實驗等等。定量實驗是指在測定研究對象的組成成分的基礎上，進一步測定各組成成分之間的數量關系，確定含有某一組成成分的數值等實驗。在化學實驗中，往往不僅要了解某一化合物的化學組分，而且在此基礎上還要進一步確定其各組分的含量，或者了解化學反應中各組分參與反應的消耗量，或者了解各組分的最佳配方比例等等。在物理學實驗中往往要確定某一物質的物理特性，如溶點、沸點、冰點以及其他一些物理學常用數值等，這些都屬于定量實驗的范圍。法國化學家拉瓦錫就是在大量定量實驗基礎上，建立氧化還原理論的。定性實驗和定量實驗雖然是不同性質的實驗，但是它們之間又

14、是不可割裂的。定性實驗是定量實驗的基礎，只有在確定了某一物質的組成成分以后，才能進一步測定其含有的數值。同時，也只有經過定量實驗，才能對這一物質的整體性質有所了解。因此，從定性實驗發展到定量實驗，這是認識不斷深化的表現。特別當定量實驗與數學方法相結合之后，它在科學技術發展過程中的作用日益突出，運用的范圍也日益廣泛，這是現代科學技術發展的重要特點之一。實驗方法離不開儀器的幫助，而儀器的精密度直接影響實驗的效果，這對定量實驗尤為突出。定量實驗的精確與否，又會直接引起研究對象性質判別上的差異。實驗方法還可以按照實驗場所的不同進行分類，如地面實驗、空間實驗、地下實驗等。還可以按照實驗對象的不同進行分類

15、，如化學實驗、物理實驗、生物實驗等。總之，實驗方法根據其分類的標準不同可以進行多種區分。并且隨著生產的發展和科學技術的進步，實驗方法的種類將不斷豐富。測量法測量法概念：簡單地說是人們對事物的區分過程。測量就是按照一定的法則，用數學方法對事物的屬性進行數量化描述的過程。物理學是一門以實驗為基礎的學科，而在物理實驗中，就要粗略或精確地，直接或間接地測量一些物理量。為此，學好和做好物理量的測量，是做好物理實驗的最基本的方法和重要保證，也是學好物理課的關鍵。因自然界中的物理現象千姿百態，所以，各物理量的形式及其測量方法也就多種多樣，各自不同。物理量的測量方法可分兩大類，即直接測量法（又叫基本測量法）和

16、間接測量法（又叫特殊測量法）。凡是能利用測量儀器、儀表等工具，直接測量、讀出物理量值的方法叫直接測量法。例如，電路中的電流及電源電動勢的大小，就可用電流表和電壓表直接測出數值。又如，時間的長短、物體的長度，就可用鐘表和直尺直接測出數據。還有一些物理量，因受某些條件限制，不能或不易用儀器、儀表等直接測出。但根據有關物理及幾何知識，能利用儀器、儀表或一些特殊工具，先直接測出與某有關的其他物理量，再根據這些已測量與待測量間的特定關系，讀出或計算出待測物理量的值，這種方法叫間接測量法。在間接測量中，根據不同情況它又可分為以下七種方法：即等效法、公式法、曲直互換法、化暗為明法、積累法、分散法及圖像法。圖

17、像法物理規律可以用文字來描述，也可以函數式來表示，還可以用圖像來描述。利用圖像描述物理規律，解決物理問題的方法就稱之為圖像法。圖像法通過圖像來確定物理量之間的關系，是一種科學探究的基本方法。用圖像法來描述物理過程具有形象直觀的特點，可以清晰地描述出其變化的動態特征，把物理量之間的相互依賴關系和線性關系、周期性等清晰地呈現出來，通過圖像的比較，學生能夠較容易的理解物理過程發現物理規律，這種直觀印象有時能透過事物的本質，誘使人們做更深入的探討，利用圖像法思路清晰可以使得物理問題簡化明了，還能起到一般計算法所不能起到的作用，可以使物理概念得到進一步拓展，而且圖像法能將物理學科和其它學科有機地結合起來

18、，啟迪學生的創新意識，培養創造能力，提高學生的綜合能力。當然圖像法也有一些不足之處，主要表現在下面幾個方面：學生容易搞不清楚縱軸和橫軸所代表的物理量，不能夠明確要描述的是哪兩個物理量之間的關系。比如學生就有可能把簡諧運動和簡諧波的圖像認為是相同的。學生很容易誤解成圖線就是表示物體實際運動的軌跡。如勻速直線運動的ST圖像是一條斜向上的直線，但物體實際運動的軌跡可能是水平的，并不一定是向上爬坡的。在利用圖像法的過程中，要求學生根據實際問題靈活地建立坐標系，確定兩個合適的物理量來作出圖像。如果坐標軸所代表的物理量選擇的不合理，反而不能夠簡化實驗。學生不能夠真正的從物理意義上去認識圖像，不能夠由圖像的

19、形狀看出物理過程的特征，不能夠由截距、斜率、圖線所圍的面積、兩圖線交點等有特殊意義的方面看出其中隱含的物理意義。調查法調查法，是指調查者以正確的理論與思想作指導，通過訪談、開座談會、問卷、測驗等手段，有計劃地廣泛了解（包括口頭的或書面的，直接的或間接的）、掌握有關某一事物的歷史、現狀和發展趨勢，或有關的成果和經驗、問題和教訓，并在大量掌握材料的基礎上，進行分析綜合，得出科學的結論。可分為：(1)現狀調查是針對調查對象的當前狀況、特征及規律而展開的綜合性的專門調查研究。(2)發展調查是根據一定目的，研究一定對象隨時間變化而表現出的特征和規律。它也可分為二種形式：一是縱向發展研究，目的是研究對象在

20、不同時間階段的特征和規律；一是橫向發展調查研究，目的是研究同一時間內不同對象的特征和規律。(3)訪談調查是以談話為主要方式來了解某人、某事、某種行為或態度的一種調查方法。(4)問卷調查是以書面提出問題的方式搜集資料的一種研究方法，即調查者就調查項目編制成表式，分發或郵寄給有關人員，請示填寫答案，然后回收整理、統計和研究。(5)個案調查是指在對象總體中只選擇一個單位、一個人來進行有關教育內容的全面調查分析，即以解剖麻雀的方法，了解總體的一般情況。(6)抽樣調查是指以對象總體中抽出部分作為樣本進行考察，并由樣本情況推斷總體情況的調查方式。該方法根據需要，還可以區分為隨機抽樣調查與非隨機抽樣調查。(

21、7)全面調查指對研究對象的總體中每一個單位進行調查的一種調查形式。文獻資料研究法亦稱“歷史研究法”。利用各種渠道對文獻和資料進行合理的搜集與應用以獲的間接理論知識的一種方法。它是各種類型的研究課題都需要采用的方法，并且都是每個課題本身在選題階段、研究設計階段，研究實施階段與研究總結階段都必須應用的方法。根據文獻資料的構成形式。通常可分為文字資料、文物資料、聲像資料三大類。文獻檢索的步驟和方法文獻檢索的目的是使文獻檢索者及時而準確地獲得所需要的文獻，要達到此目的，就必須采用科學的步驟和方法。1文獻檢索的程序（1）分析研究課題，明確查找要求即明確研究課題所需的文獻內容、性質、水平等情況；然后形成主

22、題概念，再確定檢索的學科范圍。主題概念越準確、學科范圍越具體就越有利于檢索。（2）選擇檢索工具檢索工具有印刷版的全國報刊索引報刊分類索引等；電子版的數據庫有中文科技期刊數據庫中國期刊全文數據庫中國期刊題錄數據庫和中國專利數據庫等。（3）確定檢索策略、途徑和方法即根據檢索分析的結果，制定出一個合理的檢索方法，使實行的檢索行動有目的、有計劃和有步驟地進行。如：在哪個圖書館查、用印刷版索引還是用數據庫以及核心刊和時間段的選擇等。（4）索取原始文獻這是整個檢索過程中的最后一步，即根據查到的文獻線索，查找原始文獻的收藏地，借閱復印或下載打印等。2文獻檢索的途徑查找文獻資料可根據文獻的不同特征，從各個角度

23、查找。如：文獻的外表特征（題名、責任者、出版社等）或內容特征（分類、主題、關鍵詞等），數據庫的檢索方法是在字段處限定檢索途徑，如：篇名、作者、關鍵詞、機構、中文文摘、引文、中文刊名等，然后按限定的途徑錄入檢索詞。3文獻檢索的方法確定檢索途徑后，為了迅速、準確地找到所需的文獻資料，必須掌握一定的檢索方法。（1）常用法：是利用文摘或題錄等各種文獻檢索工具查找文獻的方法。按時間順序查找，可順查、倒查和抽查。順查法。這是一種以課題起始年代為起點從遠到近按時間順序的查法。查找前要摸清該課題提出的背景和大致時間，從問題發生的年代查起，這樣一卷卷或一年年地查找，直到認為文獻夠用為止。這種逐年順查的方法有利于

24、查全，不遺漏；缺點是比較費時間，檢索效率低。倒查法。與順查法相反，就是由近而遠地按時間逆序查找。這種方法適用于一些新的課題或有新內容的老課題。查找時效率高，省時省力，但容易遺漏有用的文獻。抽查法。這是一種針對學科發展特點，抓著該學科發展迅速、文獻發表較多的年代，抽出一段時間，逐年檢索。（2）引文法：也叫追溯法或擴展法。這是一種傳統的獲取文獻的方法。即利用已知的有關文獻后所附的“引用參考文獻”進行追溯查找。這是檢索者最常用的一種方法，它可以擴大文獻的檢索范圍，節省查找書目、索引等檢索工具的時間，由遠及近將一批有關文獻查出來。使用這種方法要注意：最好選擇述評和專著這類高質量的文獻，它們所附的參考文獻多而全，準而精，相當一個專題索引，從這里選擇切題的資料進行追溯，會提高檢索效果。（3）綜合法：也稱“循環法”或“分段法”，就是將上述兩種方法結合使用，即先通過選定的檢索工具查找出一批文獻，然后再利用文獻所附的參考文獻來追溯查找，如此交替地往前推移。這種方法兼有常用法和引文法的優點，可以查得全而準，檢索效率高。流程圖用圖表來表示人或事物的運動過程叫做流程圖，流程