探究加速度与力、质量的定量关系(7页).doc

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1、-牛顿第二定律课堂教学案例前言：牛顿第二定律是在实验的基础上建立起来的重要规律，它是动力学的核心，也是学习其他动力学规律的基础。在学习了这一内容之前，学生已经掌握了力、质量、加速度、惯性等概念；知道质量是惯性的量度，力是改变物体运动状态的原因；会分析物体受力和具备一定的实验操作技能，在自主学习、合作探究等方面的能力有了一定的提高，对学习物理有了较浓厚的兴趣，现代化教学手段现在已经很普遍，要好好利用这一手段，本节课采用了数据采集器通过计算机的辅助，直接呈现结果，采用了启发式教育和学生自主学习与探究的方法，并通过分析将前面实验中的不足加以弥补，完成对牛顿第二定律的探究过程，同时将从实验上升到物理规

2、律的过程呈现给学生，最终得到牛顿第二定律的数学表达式F=ma教学案例正文一、教学目标1、知识与技能（1）、理解牛顿第二定律的内容和公式。（2）、理解1N力的大小的定义（3）、了解实验在探究牛顿第二定律实验中的作用2、过程与方法（1）、经历从实验到理论的全过程，理解和体会科学研究方法。（2）、学习用数学公式表达实验规律的方法。3、情感、态度与价值观（1）、经历探究过程并使学生获得成功的喜悦。（2）、领略科学探究中的艰辛，培养学生自信、坚定的品质。（3）、了解信息技术在物理实验中的运用，激发学生的学习热情。二、教学重难点1、重点：对牛顿第二定律的理解、掌握及简单的应用2、对牛顿第二定律瞬时性和矢量

3、性的确切理解教学过程与评析反思三、教学过程：1、课堂引入：（猜想加速度a与那些物理量有关）实施过程：师:同学们，大家喜不喜欢运动啊？ 生：喜欢!师：不错哈，运动可以让身体更健康，大家要保持运动。那老师问大家一个问题，为什么刘翔在奥运会比赛中，会穿最轻的鞋子，并把身上所有不必要的东西都拿掉？生：因为这样东西较少，能够跑得快一些！师：很好啊，我们说因为拿掉东西，身体较轻，他起跑才能较快达到最大速度！你们想啊，如果他背着一个大书包，能一下子就跑那么快吗？生：（大笑）不能！师：有这个小事件，我们可以得出一个什么样的结论啊？生：（静想）物体速度变化的快慢跟质量有关系。师：很好！那是质量大，速度变化就快，

4、还是质量小，速度变化就慢呢？生：质量越大，速度变化的越慢师：回答正确，同学们，你们小时候有没有玩过石头啊？你们有没有跟同伴玩过把石头往上扔，看谁仍得高呢？ 生：有！师：那你们有没有发现一个事情，当你们长大后，还去玩石头，长大后玩石头仍的高度比小时候仍的高度哪一个比较高啊？ 生：当然是长大后啊！师：为什么？ 生：长大后力气比较大啊！师：力越大，就能仍得越高啊，也就是说：对石头的合外力越大，物体刚开始达到的速度就越大，运动状态改变越快！大家回答得很好，那么，由上面两个例子，我们可以初步猜想，物体运动状态变化快慢(即加速度a)跟哪些亮有关呢？他们之间的关系式什么样的呢？生：跟物体的质量还有所受合外力

5、有关！质量越大，物体运动状态越难改变，所受合外力越大，物体运动状态改变越快。过程评析：课堂引入猜想的过程中，紧贴生活事件，充分利用物理来源于生活的优越性，让学生更容易理解，更容易接受新知识，引用有趣的事件来促进课堂的学习气氛，为接下来的新课教学做好前提气氛准备，就是本次引入有趣生活实例的意图！2、新课实验（探究a与F、m的定量关系）（1）、思考实验方案实施过程：师：我们既然知道运动状态的改变，即加速度a与合外力F和物体的质量m有关系，已经有了一个定性的认识，那么，他们之间的定量关系式怎么样的呢？我们能不能用一些实验来确定他们之间的关系呢？生：（静思！）师：现在大家用分钟的时间，全班分成组，每组

6、成员互相讨论，看能否用用实验来确定他们之间的关系及表达式！等一会儿看看哪一组的方案最好！师：在思考方案的时候，要尽量想到使用那些器材、如何进行操作、如何采集数据，并把方案写在纸上！（各组人员积极讨论，探究热情高涨，教师巡看学生方案，并给学生一定的指导与鼓励）（2）确定实验方案实施过程：师：哪一组想出来了呢？来跟大家分享分享啊！勇敢地到讲台来回答，机会把握在自己手上！（其中，第二组和第四组学生没有设计出方案,第一组和第三组设计的方案差不多）生：（第三组学生站到讲台上）我们组的实验方案是这样的，主要分为两步进行研究：a：保持研究对象的质量M一定时，研究加速度a与合外力F的关系b：保持研究对象受到的

7、合外力F一定时，研究加速度a与质量M的关系最后，综合两次研究结果，进行计算推理，便可以找出加速度a与质量M、合外力F三者之间的关系师：基本思路是正确的，那么你们组的实验方案实施过程是怎么样的？生：（第三组）具体可以通过第二章中，用钩码来拉小车在长木板上运动，并通过小车的运动纸带来测出小车的加速度a这个实验来探究。师：说得很好啊！那你顺便把你组的方案需要的设备、以及方案的实施过程说给大家听听，大家要注意，在他说的时候 ，你们要注意他说的是否正确，并把错误的地方给他纠正改善过来！生：（第三组）实验需要的设备有：小车、电火花打点计时器、纸带、长木板、细绳、小桶、钩码、刻度尺。实验过程是：先用天平测出

8、小桶与钩码的质量，让小桶拉小车运动，从运动的纸带中计算出小车的运动加速度，再改变钩码的质量，改变合外力的大小，再从新打出来的小车的运动纸带算出小车的加速度，重复几次实验并画出a-F图像：对于质量M和a的关系，可以保持小桶和钩码质量不变，通过改变小车的重量来测出几个不同质量的加速度，并画出a-M图像！师：说得特别好啊！大家用最热烈的掌声送给第三组。现在大家想一下，对刚才第二组的方案，大家有没有一些建议，认为这个方案在哪些地方需要改善的有没有？生：（第一组），设备中还要多一个垫木。师：为什么呢？生：因为小车运动过程中还有受到摩擦力！要用垫木把长木板垫起，可以用重力的分力来平衡掉摩擦力！师：回答得很

9、不错，大家掌声送给这位同学。还有没有需要改善的啊？生：（第四组学生）有，我在预习的过程中，得出要画a-1/M图像比较好。师：为什么呢？你的理由是什么生：解析：物体运动的加速度a与物体的质量m是成反比的关系，因此a-m图象是一条双曲线，而图象是一条直线，作出a-m图象，不易判断加速度跟质量的反比关系；而作出图象则容易判断加速度跟质量的反比关系.师：回答的非常好啊，看来今天大家都预习得很充分。还有一个大家需要注意的，那就是钩码质量必须远小于小车质量，（至于为什么，以后再讨论）。由上面我们综合起来，就用第二组的实验方案来探究a与F、M的关系式。过程评析：充分利用启发式教育，以学生为主体，老师为引导，

10、让学生经过自己的思考得出结论与方案，充分发掘学生的主观能动性与团体合作能力！这样能大大提高学生的学习兴趣与探究热情，从而加大学生对本节课学习程度的掌握！（3）进行实验与结论的得出实施过程：（由于时间原因，不可能让很多学生都来做实验，本节课主要是老师演示，学生分析，至于学生动手实验的，安排在下课后，有兴趣的可以上来做实验）教师把实验仪器摆放好在讲台上。如下图所示：打点计时器纸带 a、先测量小车加速度a与合外力F的关系，控制小车质量不变，通过改变钩码质量来改变合外力F的大小，打出四条不同合外力F的纸带，并把四条纸带分给各小组去计算加速度的a大小（在第二章中有交给学生用纸带求出匀变速直线运动加速度的

11、方法），同学们算出来后把答案给老师，老师在黑板上绘制如下表格，并由表格绘制出a-F图像。a-F表格次数项目1234F/N1.984.065.958.12a/（ms-2）1.002.003.004.00 绘制a-F图像：b：控制小车所受合外力F不变（钩码的重量不变），通过改变小车的重量M来改变小车的加速度，分别打出四条不同小车质量M的纸带，分给各小组下去计算小车的加速度。然后教师在黑板上画出a-1/M表格，并绘制出a-1/M图像a-1/M表格次数项目1234a/ms-22.042.663.233.98/kg-10.500.670.801.00绘制a-1/M图像师：由上面实验和表格的内容，我们可以

12、得出什么结论呢？物体的加速度a和合外力F的关系是什么关系呢？生：正比例关系。 师：对，因为a-F图像是一条倾斜的直线，因此他们成正比例关系。那么加速度a与物体的质量M成什么关系呢/生;成反比例关系，因为a跟1/M成正比例，所以a跟M成反比例。过程评析：为了节约时间，直接把纸带分给各组学生计算，老师在黑板上描图，这样可以更高效率地使实验加快进度，学生在这个过程中也锻炼到计算加速度的能力与实验分析能力，在观察教师实验的过程中，都睁大眼睛，细心观察，激情饱满！（4）牛顿第二定律的数值表达式：实施过程：师：综合上述实验中得到的两个关系以及通过数学推演等方法，得到下述结论：物体的加速度跟作用力成正比，跟

13、物体的质量成反比，且加速度的方向跟引起这个加速度的力的方向相同。用公式表示为：或者 即：其中，大家需要注意的有一下这些方面： a) 如果每个物理量都采用国际单位，那么，；即：b) 力的单位（牛顿）的定义：使质量为1千克的物体产生1m/s2的加速度的力叫做1牛顿。师:现在大家思考下面四个问题，看看是否正确。 a) 只有物体受到力的作用，物体才具有加速度。 b) 力恒定不变，加速度也恒定不变。 c) 力随着时间改变，加速度也随着时间改变。d) 力停止作用，加速度也随即消失。生：（全班人员沉思了几分钟）正确师：为什么呢？生：因为小车在没有受到力的时候，都是静止或匀速直线运动，当受到力的时候就有加速度

14、，力改变时，加速度大小也跟着改变。师：很好啊，由此可见，物理加速度的方向跟合外力一样，当合外力改变时，物体的加速度也跟着改变，我们说这个就是加速度的瞬时性与矢量性。四、小结（一）、实验探究a与F和M的关系1、探究方法：控制变量法2、实验结论：物体质量M不变，a正比于F 物体受合外力F不变，a正比于1/M（二）、牛顿第二定律1、表述：物体的加速度跟所受合外力成正比，跟物体的质量成反比，且加速度的方向跟引起这个加速度的力的方向相同。2、公式：F=ma3、性质：瞬时性与矢量性4、力的单位（牛顿）的定义：使质量为1千克的物体产生1m/s2的加速度的力叫做1牛顿。五、作业课本53页练习二教学评析与反思：

15、本节课先通过学生生活中的画面，然后通过实例大胆猜测（或作出假设），再通过实验来搜集实验数据，利用图象对数据分析，最后得出结论，.让学生深刻体会了探究实验的模式，培养了学生实事求是的科学态度，乐于探究自然界的奥秘，本节课也让学生亲自设计实验方案，培养了学生的实验能力、动手能力.。牛顿第二定律的数学表达式简单完美，要记住并不难，但要全面深入理解该定律中各物理量的意义和相互联系，对学生来说是比较困难的，所以本节课更有必要通过实验来让学生明白这道公式的由来，以加深对公式的理解和掌握。整堂课中，学生学习积极性高，课堂气氛活跃，这样比起单单的用理论来讲解牛顿第二定律更有好处。教学展望：在以后的物理教学中，教师要尽量让物理课与生活联系起来，每一道公式的来由，能否用生活中有趣的例子来加以教学，这都是对基础差的学生的一种重要教学手段。实验室物理中重中之重的环节，通过实验，不仅可以让学生很形象地看到规律的得出，还可以促进学生的学习兴趣与探究热情，活跃课堂气氛，让学生不会觉得物理很枯燥，这样子更能投入到物理的学习中来。-第 7 页-