42《实验：探究加速度与力、质量的关系》教案(新人教版必修1)_2730.docx

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1、4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系从容说课 新课标和教学大纲一个很大不同就是新课标注重的是对学生动手能力、探索能力、自己总结观察现象的能力加强了，以这一节课为例，以前是验证牛顿第二定律，注重的是知识的再现；而现在变为探究加速度与力、质量之间的关系，注重的是问题的提出与发现.本节课以实验的形式出现，不仅锻炼学生的动手能力，更重要的是如何设计实验，如何提出问题，这些才是现代中学生最应该掌握的方法和技巧.实验过程中要引导学生自己独立完成实验，独立进行实验数据的处理，最后讨论实验结果，看在哪些方面做得好，哪些方面存在问题.应该放手让学生自主设计实验，即使实验方案不符合要求，也要加以鼓励，因为学生

2、在设计和实际操作过程中的体验是很重要的.这节课的教学可以打破以前传统的一节课进行45分钟的方法，把两节课连在一起放在实验室里进行.用大约一节课的时间进行分析设计实验方案，找出可行的实验方案，在剩余的时间进行实际的操作.操作过程中要时刻注意学生可能出现的问题，加以纠正，并指导学生用计算机进行实验数据的处理.三维目标 知识与技能1.理解物体运运动状态的变变化快慢，即即加速度大小小与力有关，也也与质量有关关.2.通过实验探探究加速度与与力和质量的的定量关系.3.培养学生动动手操作能力力.过程与方法1.指导学生半半定量的探究究加速度和力力、物体质量量的关系.知知道用控制变变量法进行实实验.2.学生自己

3、设设计实验，自自己根据自己己的实验设计计进行实验.3.对实验数据据进行处理，看看一下实验结结果能验证什什么问题.情感态度与价值值观1.通过探究实实验，培养实实事求是、尊尊重客观规律律的科学态度度.2.通过实验探探究激发学生生的求知欲和和创新精神.3.培养与人合合作的团队精精神.教学重点 1.控制变量法法的使用.2.如何提出实实验方案并使使实验方案合合理可行.3.实验数据的的分析与处理理.教学难点 1.如何提出实实验方案并使使实验方案合合理可行.2.实验数据的的分析与处理理.教具准备 多媒体课件，小小车，一端带带滑轮长木板板、带小钩或或小盘的细线线两条；钩码码（规格：110 g、20 g，用用作

4、牵引小车车的力）；砝砝码（规格：50 g、100 gg、200 gg，用来改变变小车的质量量）；刻度尺尺；文件夹；粗线绳（用用来牵引小车车）.打点计计时器、学生生电源、纸带带、气垫导轨轨、微机辅助助实验系统一一套.课时安排 2课时教学过程 新课导入利用多媒体投影影图421：图421分组定性讨论组1：物体质量量一定，力不不同，物体加加速度有什么么不同？组2：力大小相相同，作用在在不同质量的的物体上，物物体加速度有有什么不同？师：请组1的代代表回答一下下你们讨论的的结果.组1生：当物体体质量一定时时，物体的加加速度应该随随着力的增大大而增大.师：请组2的代代表回答你们们组讨论的问问题.组2生：当力

5、大大小相同时，物物体质量越大大，运动状态态越难以改变变，所以质量量越大，加速速度越小.师：物体运动状状态改变快慢慢取决于哪些些因素？定性性关系如何？生1：应该与物物体的质量和和物体所受的的力有关系.力越大，加加速度越大；质量越大，加加速度越小.生2：这里指的的力应该是物物体所受的合合力，以上图图为例，物体体所受的重力力和支持力相相等，不参与与加速度的提提供.师：刚才进行多多媒体演示时时一次是固定定力不变，一一次是固定质质量不变，这这样做有什么么好处呢？生：方便我们的的研究.师：这是研究多多个变量之间间关系的非常常好的方法，我我们把它称作作控制变量法法.我们以前前在什么地方方学到过这种种方法？生

6、1：在初中我我们在探究物物体的密度与与质量、体积积之间的关系系时.生2：在研究电电流与电压、电电阻的关系时时.师：好，我们这这节课就用这这种方法进行行探究加速度度和力、质量量之间的关系系.新课教学一、加速度与力力的关系师：设计一个实实验，保持物物体的质量不不变，测量物物体在各个不不同的力的作作用下的加速速度，分析加加速度与力的的关系.大家家分组讨论并并且每组设计计一个实验方方案，并说明明实验的原理理.分组讨论组1生1：我们们是根据课本本上的参考案案例设计实验验的（在投影影仪上展示实实验装置如图图4222）.图422组1生2：我们们设计实验的的实验原理如如下：因为两两个小车的初初速度都为零零，拉

7、力大小小不同，但对对每个小车来来说保持不变变，所以小车车应该做匀加加速直线运动动.根据初速速度为零的匀匀加速直线运运动的位移公公式x=at2可知，加速速度和位移成成正比，只要要测量位移就就可以得到加加速度与受力力之间的关系系，力的大小小可以根据盘盘中的砝码求求出来.师：下面请组22的代表发言言.组2生1：我们们设计的方法法和组1的差差不多，我们们是用了一辆辆小车，小车车后面连接一一纸带，用打打点计时器记记录小车的运运动情况，根根据所打的点点计算小车的的加速度，然然后再看所受受的力和加速速度的关系.组2生2：为了了消除摩擦力力的影响，我我们在木板下下面垫了一个个小木块，当当小车没有拉拉力时让它在

8、在木板上匀速速运动.师：这个同学的的想法很好，这这样小车受到到的绳子的拉拉力就等于小小车受到的合合力，下面请请组3的同学学代表发言.组3生1：前面面两组的同学学设计实验时时都是物体的的初速度为零零，我们可以以利用气垫导导轨设计一个个更为一般的的方法，让导导轨倾斜不同同的角度，滑滑块所受的力力就是重力的的分力，让滑滑块滑过轨道道中间的两个个光电门，记记录经过光电电门的速度和和两个光电门门的距离，根根据公式x=可以求出加加速度的大小小，从而可以以得到加速度度和力的关系系.师：好的，在进进行实验之前前还应该先设设计自己的实实验表格来记记录一下自己己的实验数据据.那么你是是怎样设计表表格使你的实实验数

9、据得以以记录的呢？生1：水平面长长木板与小车车，车后用绳绳控制小车运运动，两车质质量相同.表表格设计如下下：参考表格小车1小车2次数拉车砝码（g）位移x1/cmm拉车砝码（g）位移x2/cmm12345生2：用一辆小小车，测量加加速度次数拉车砝码（g）加速度a1拉车砝码（g）加速度a212345师：好，现在大大家就根据自自己设计的方方案进行实验验，把数据填填入设计的表表格内.学生进行实验，老老师巡回指导导，帮助实力力较弱的小组组完成实验师：现在请各小小组简要进行行一下实验报报告.组1生1：我们们根据课本上上的参考案例例进行了实验验，因为已知知小车的加速速度和位移成成正比，通过过验证位移和和受力

10、之间的的关系，即可可得出加速度度和受力的关关系.师：实验数据是是怎样进行处处理的呢？组1生2：我用用的是位移和和对应力的比比值.组1生3：通过过我们的讨论论，我们发现现用作图的方方法能更好地地表示位移（即即加速度）和和力的关系.关系图表如如图423所示：图423可得在研究物体体质量不变的的情况下，物物体的加速度度与物体所受受的外力成正正比.组2生：我们通通过处理小车车后面的纸带带，计算出小小车的加速度度，通过作图图验证了小车车的加速度和和物体所受的的合力成正比比.组3生：我们用用气垫导轨作作出的加速度度和所受力的的关系图象，实实验结论是图图象非常接近近一条过原点点的直线.师：大家做得都都非常好

11、，那那么你们在实实验中遇到的的困难是什么么呢？能不能能想出办法来来克服？组1生：当拉小小车的砝码的的质量较大时时，绳子容易易打滑，从而而影响了位移移的测量.我我们用松香涂涂抹在绳子上上，效果不错错.组2生：我们在在做实验时发发现了这样一一个问题，即即当砝码的质质量和小车的的质量差不多多时，aF图象不能再再是一条直线线，而是发生生了弯曲.师：这组同学的的问题非常好好，实际上砝砝码和盘的重重力并不严格格等于小车受受到的拉力，简简单证明如下下：设砝码及及盘的质量为为m，小车的质质量为M，则分别对对它们进行受受力分析，对对小车，受拉拉力和摩擦力力，对砝码和和盘，受重力力和拉力，那那么它们之间间的关系是

12、什什么呢？如果果相等，根据据物体受合力力为零则物体体做匀速运动动，而实际上上砝码及盘实实际的运动应应该是做加速速运动，所以以说重力和拉拉力并不相等等，而是应该该重力大于拉拉力，而我们们在实验中认认为二者相等等，所以实验验的误差有一一部分来源于于此.控制的的方法就是尽尽可能地使砝砝码和盘的质质量远小于小小车及砝码的的质量，具体体的分析方法法我们将在下下一节学到.组3生：虽然用用气垫导轨做做实验结果比比较精确，但但实验数据处处理比较复杂杂.师：我们可以用用计算机进行行数据处理，使使数据处理变变得简单化，大大家在课下讨讨论一下看如如何用数据处处理软件处理理实验中得到到的数据.师：以上我们是是通过控制

13、物物体的质量不不变来探究物物体的加速度度与物体所受受力之间的关关系，下面同同学们继续做做实验，通过过控制物体所所受的力不变变来探究物体体的加速度和和质量的关系系.二、加速度与质质量的关系学生进行实验，老老师巡回指导导，帮助实力力较弱的小组组实现实验由于和以上的实实验方法非常常类似，所以以可以直接让让学生得出结结论.师：大家得出的的结论是什么么？生：物体加速度度在物体受力力不变时，和和物体的质量量成反比.师：这时候我们们应该怎样通通过图象来验验证问题呢？生：我们如果作作aM图象则图象象是曲线，我我们可以作aa1M图象来解决决这个问题，物物体的加速度度和质量成反反比，所以aa1M图象应该是是一条过

14、原点点的直线.三、由实验结果果得出的结论论师：通过大家的的实验，排除除误差的影响响，大家讨论论总结一下加加速度和物体体所受的力以以及物体质量量之间的关系系.【分组讨论】 生1：我们可以以得出这样的的结论：物体体的加速度和和物体所受的的力成正比，和和物体的质量量成反比.生2：应该是和和物体所受的的合力成正比比.生3：我想力是是矢量，加速速度也是矢量量，加速度的的方向应该和和物体所受力力的方向相同同.师：（总结）大大家的发言非非常好，那么么我们得出的的结论是不是是一个定理性性的结论呢？仅靠少量的的实验是不行行的，应该通通过更为精确确的实验和更更多次的实验验进行证明，不不过我们大家家在现有水平平下能

15、够得出出这个结论是是非常了不起起的，这是我我们下节课要要学的牛顿第第二定律的内内容.【课堂训练】 在水平路面上，一一个大人推一一辆重车，一一个小孩推一一辆轻车，各各自做匀加速速运动（阻力力不计）.甲甲、乙两同学学在一起议论论，甲同学说说：大人推力力大，小孩推推力小，因此此重车的加速速度大.乙同同学说，重车车质量大，轻轻车质量小，因因此轻车的加加速度大.你你认为他们的的说法是否正正确？请简述述理由.答：甲、乙两同同学的结论和和理由都不全全面和充分，物物体的加速度度决定于物体体所受的合外外力和物体的的质量.大人人的推力虽然然大，但车的的质量也大，因因此重车的加加速度也不一一定就大.小小车的质量小小

16、，但是小孩孩的推力也小小，因而轻车车的加速度也也不一定大.判断谁的加加速度大，必必须看各自的的质量和合外外力.小结本节我们学习了了：1.力是物体产产生加速度的的原因.2.用控制变量量法探究物体体的加速度与与合外力、质质量的关系；设计实验的的方法.3.物体的质量量一定时，合合外力越大，物物体的加速度度也越大；合合外力一定时时，物体的质质量越大，其其加速度越小小，且合外力力的方向与加加速度的方向向始终一致.4.实验数据的的处理方法.布置作业1.完成实验报报告.2.设计一种方方案，测量自自行车启动时时的平均加速速度.课外训练1.甲、乙两同同学在“探究加速度度与合外力FF的关系”时，分别得得到如图42

17、4所示示的图象，这这说明了什么么？图4242.关于本节课课的实验操作作，下列说法法中符合实际际的是A.通过同时改改变小车的质质量m及受到的拉拉力F的研究，能能归纳出加速速度、力、质质量三者之间间的关系B.通过保持小小车质量不变变，只改变小小车的拉力的的研究，就可可以归纳出加加速度、力、质质量三者之间间的关系C.通过保持小小车受力不变变，只改变小小车质量的研研究，就可以以得出加速度度、力、质量量三者之间的的关系D.先不改变小小车质量，研研究加速度与与力的关系；再不改变小小车受力，研研究加速度与与质量的关系系，最后归纳纳出加速度、力力、质量三者者之间的关系系3.在做实验时时，首先要细细心地调整装装置，以使小小车做匀速运运动，然后才才进行实验，这这样做的目的的何在？参考答案1.答：甲、乙乙两物体质量量不同，且mm甲m乙.2.D3.平衡摩擦力力，减小误差差板书设计2 实验：探探究加速度与与力、质量的的关系与加速度有关的的因素1.物体受的合合外力 2.物体体的质量实验方法控制变量法实验过程与结论论物体的质量一定定时，合外力力越大，物体体的加速度也也越大合外力一定时，物物体的质量越越大，其加速速度越小活动与探究探究主题：控制制变量法在物物理实验中的的应用与意义义.通过查资料或上上互联网搜索索等手段写一一篇与之相关关的科技小论论文.