高中物理4.2實驗：探究加速度、力和質(zhì)量的關(guān)系教案新人教版必修1

1、高中物理課堂教學(xué)教案 年 月 日課 題§4.2 實驗:探究加速度、質(zhì)量和力的關(guān)系課 型新授課（1課時）教 學(xué) 目 標(biāo)知識與技能 1理解物體運(yùn)動狀態(tài)的變化快慢，即加速度大小與力有關(guān)，也與質(zhì)量有關(guān) 2通過實驗探究加速度與力和質(zhì)量的定量關(guān)系3培養(yǎng)學(xué)生動手操作能力過程與方法 1指導(dǎo)學(xué)生半定量的探究加速度和力、物體質(zhì)量的關(guān)系，知道用控制變量法進(jìn)行實驗 2學(xué)生自己設(shè)計實驗，自己根據(jù)自己的實驗設(shè)計進(jìn)行實驗 3對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，看一下實驗結(jié)果能驗證什么問題， 情感態(tài)度與價值觀 1通過探究實驗，培養(yǎng)實事求是、尊重客觀規(guī)律的科學(xué)態(tài)度 2通過實驗探究激發(fā)學(xué)生的求知欲和創(chuàng)新精神 3培養(yǎng)與人合作的團(tuán)隊精神教

2、學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn) 1控制變量法的使用 2如何提出實驗方案并使實驗方案合理可行 3實驗數(shù)據(jù)的分析與處理 教學(xué)難點(diǎn) 1如何提出實驗方案并使實驗方案合理可行 2實驗數(shù)據(jù)的分析與處理 教 學(xué) 方 法 探究、講授、討論、練習(xí)教 學(xué) 手 段教具準(zhǔn)備 多媒體課件，小軋一端帶滑輪長木板、帶小鉤或小盤的細(xì)線兩條；鉤碼(規(guī)格：10 g20 g，用作牽引小車的力)；砝碼(規(guī)格：50e100 g200g，用來改變小車的質(zhì)量)；刻度尺；文件夾；粗線繩(用來牽引小車)打點(diǎn)計時器、學(xué)生電源、紙帶、氣墊導(dǎo)軌、微機(jī)輔助實驗系統(tǒng)一套教 學(xué) 活 動新課導(dǎo)入利用多媒體投影圖421；分組定性討論組I：物體質(zhì)量一定，力不同，物體加速

3、度有什么不同?組2：力大小相同，作用在不同質(zhì)量的物體上，物體加速度有什么不同?師：請組1的代表回答一下你們討論的結(jié)果組1生：當(dāng)物體質(zhì)量一定時，物體的加速度應(yīng)該隨著力的增大而增大師：請組2的代表回答你們組討論的問題，組2生：當(dāng)力大小相同時，物體質(zhì)量越大，運(yùn)動狀態(tài)越難以改變，所以質(zhì)量越大，加速度越小師：物體運(yùn)動狀態(tài)改變快慢取決于哪些因素?定性關(guān)系如何?生l：應(yīng)該與物體的質(zhì)量和物體所受的力有關(guān)系力越大，加速度越大；質(zhì)量越大，加速度越小生2：這里指的力應(yīng)該是物體所受的合力，以上圖為例，物體所受的重力和支持力相等，不參與加速度的提供師：剛才進(jìn)行多媒體演示時一次是固定力不變，一次是固定質(zhì)量不變，這樣做有什

4、么好處呢?生：方便我們的研究 師：這是研究多個變量之間關(guān)系的非常好的方法，我們把它稱作控制變量法我們以前在什么地方學(xué)到過這種方法? 生1：在初中我們在探究物體的密度與質(zhì)量、體積之間的關(guān)系時 生2：在研究電流與電壓、電阻的關(guān)系時師：好，我們這節(jié)課就用這種方法進(jìn)行探究加速度和力、質(zhì)量之間的關(guān)系新課教學(xué)一、加速度與力的關(guān)系師：設(shè)計一個實驗，保持物體的質(zhì)量不變，測量物體在各個不同的力的作用下的加速度，分析加速度與力的關(guān)系大家分組討論并且每組設(shè)計一個實驗方案，并說明實驗的原理分組討論 組l生1：我們是根據(jù)課本上的參考案例設(shè)計實驗的(在投影儀上展示實驗裝置如圖422)組1生2：我們設(shè)計實驗的實驗原理如下；

5、因·為兩個小車的初速度都為零，拉力大小不同，但對每個小車來說保持不變，所以小車應(yīng)該做勻加速直線運(yùn)動根據(jù)初速度為零的勻加速直線運(yùn)動的位移公式x=at2/2可知，加速度和位移成正比，只要測量位移就可以得到加速度與受力之間的關(guān)系，力的大小可以根據(jù)盤中的砝碼求出來師：下面請組2的代表發(fā)言組2生1：我們設(shè)計的方法和組1的差不多，我們是用了一輛小車，小車后面連接一紙帶，用打點(diǎn)計時器記錄小車的運(yùn)動情況，根據(jù)所打的點(diǎn)計算小車的加速度，然后再看所受的力和加速度的關(guān)系組2生2：為了消除摩擦力的影響，我們在木板下面墊了一個小木塊，當(dāng)小車沒有拉力時讓它在木板上勻速運(yùn)動師：這個同學(xué)的想法很好，這樣小車受到的繩

6、子的拉力就等于小車受到的合力，下面請組3的同學(xué)代表發(fā)言組3生1：前面兩組的同學(xué)設(shè)計實驗時都是物體的初速度為零，我們可以利用氣墊導(dǎo)軌設(shè)計一個更為一般的方法，讓導(dǎo)軌傾斜不同的角度，滑塊所受的力就是重力的分力，讓滑塊滑過軌道中間的兩個光電門，記錄經(jīng)過光電門的速度和兩個光電門的距離，根據(jù)公式x=(v2v02)/2a可以求出加速度的大小，從而可以得到加速度和力的關(guān)系師：好的，在進(jìn)行實驗之前還應(yīng)該先設(shè)計自己的實驗表格來記錄一下自己的實驗數(shù)據(jù)那么你是怎樣設(shè)計表格使你的實驗數(shù)據(jù)得以記錄的呢?生1：水平面長木板與小車，車后用繩控制小車運(yùn)動，兩車質(zhì)量相同表格設(shè)計如下：參考表格 小車l 小車2 次數(shù) 拉車砝碼(s)

7、 位移x1cm 拉車砝碼(s) 位移x2cm 1 2 3 4 5生2：用一輛小車，測量加速度 次數(shù) 拉車砝碼(g) 加速度a1 拉車砝碼(e) 加速度a2 1 2 3 4 5師：好，現(xiàn)在大家就根據(jù)自己設(shè)計的方案進(jìn)行實驗，把數(shù)據(jù)填人設(shè)計的表格內(nèi)學(xué)生進(jìn)行實驗，老師巡回指導(dǎo)，幫助實力較弱的小組完成實驗師：現(xiàn)在請各小組簡要進(jìn)行一下實驗報告 組1生1：我們根據(jù)課本上的參考案例進(jìn)行了實驗，因為已知小車的加速度和位移成正比，通過驗證位移和受力之間的關(guān)系，即可得出加速度和受力的關(guān)系 師：實驗數(shù)據(jù)是怎樣進(jìn)行處理的呢?組1生2：我用的是位移和對應(yīng)力的比值組1生3：通過我們的討論，我們發(fā)現(xiàn)用作圖的方法能更好地表示位

8、移(即加速度)和力的關(guān)系關(guān)系圖表如圖423所示；可得在研究物體質(zhì)量不變的情況下，物體的加速度與物體所受的外力成正比組2生：我們通過處理小車后面的紙帶，計算出小車的加速度，通過作圖驗證了小車的加速度和物體所受的合力成正比組3生：我們用氣墊導(dǎo)軌作出的加速度和所受力的關(guān)系圖象，實驗結(jié)論是圖象非常接近一條過原點(diǎn)的直線師：大家做得都非常好，那么你們在實驗中遇到的困難是什么呢?能不能想出辦法來克服?組1生：當(dāng)拉小車的砝碼的質(zhì)量較大時，繩子容易打滑，從而影響了位移的測量我們用松香涂抹在繩子上，效果不錯組2生：我們在做實驗時發(fā)現(xiàn)了這樣一個問題，即當(dāng)砝碼的質(zhì)量和小車的質(zhì)量差不多時，aF圖象不能再是一條直線，而是

9、發(fā)生了彎曲師：這組同學(xué)的問題非常好，實際上砝碼和盤的重力并不嚴(yán)格等于小車受到的拉力，簡單證明如下：設(shè)砝碼及盤的質(zhì)量為m，小車的質(zhì)量為M，則分別對它們進(jìn)行受力分析，對小車，受拉力和摩擦力，對砝碼和盤，受重力和拉力，那么它們之間的關(guān)系是什么呢?如果相等，根據(jù)物體受合力為零則物體做勻速運(yùn)動，而實際上砝碼及盤實際的運(yùn)動應(yīng)該是做加速運(yùn)動，所以說重力和拉力并不相等，而是應(yīng)該重力大于拉力，而我們在實驗中認(rèn)為二者相等，所以實驗的誤差有一部分來源于此控制的方法就是盡可能地使砝碼和盤的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車及砝碼的質(zhì)量，具體的分析方法我們將在下一節(jié)學(xué)到組3生：雖然用氣墊導(dǎo)軌做實驗結(jié)果比較精確，但實驗數(shù)據(jù)處理比較復(fù)雜師：我

10、們可以用計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，使數(shù)據(jù)處理變得簡單化，大家在課下討論一下看如何用數(shù)據(jù)處理軟件處理實驗中得到的數(shù)據(jù)師：以上我們是通過控制物體的質(zhì)量不變來探究物體的加速度與物體所受力之間的關(guān)系，下面同學(xué)們繼續(xù)做實驗，通過控制物體所受的力不變來探究物體的加速度和質(zhì)量的關(guān)系 二、加速度與質(zhì)量的關(guān)系 學(xué)生進(jìn)行實驗，老師巡回指導(dǎo)，幫助實力較弱的小組實現(xiàn)實驗由于和以上的實驗方法非常類似，所以可以直接讓學(xué)生得出結(jié)論師：大家得出的結(jié)論是什么?生：物體加速度在物體受力不變時，和物體的質(zhì)量成反比師：這時候我們應(yīng)該怎樣通過圖象來驗證問題呢?生：我們?nèi)绻鱝M圖象則圖象是曲線，我們可以作a1M圖象來解決這個問題，物體的加速

11、度和質(zhì)量成反比，所以a1M圖象應(yīng)該是一條過原點(diǎn)的直線三、由實驗結(jié)果得出的結(jié)論師：通過大家的實驗，排除誤差的影響，大家討論總結(jié)一下加速度和物體所受的力以及物體質(zhì)量之間的關(guān)系分組討論生1：我們可以得出這樣的結(jié)論：物體的加速度和物體所受的力成正比，和物體的質(zhì)量成反比生2：應(yīng)該是和物體所受的合力成正比生3：我想力是矢量，加速度也是矢量，加速度的方向應(yīng)該和物體所受力的方向相同師：(總結(jié))大家的發(fā)言非常好，那么我們得出的結(jié)論是不是一個定理性的結(jié)論呢?僅靠少量的實驗是不行的，應(yīng)該通過更為精確的實驗和更多次的實驗進(jìn)行證明，不過我們大家在現(xiàn)有水平下能夠得出這個結(jié)論是非常了不起的，這是我們下節(jié)課要學(xué)的牛頓第二定律

12、的內(nèi)容課堂訓(xùn)練在水平路面上，一個大人推一輛重車，一個小孩推一輛輕車，各自做勻加速運(yùn)動(阻力不計)甲、乙兩同學(xué)在一起議論，甲同學(xué)說：大人推力大，小孩推力小，因此重車的加速度大乙同學(xué)說，重車質(zhì)量大，輕車質(zhì)量小，因此輕車的加速度大你認(rèn)為他們的說法是否正確?請簡述理由答：甲、乙兩同學(xué)的結(jié)論和理由都不全面和充分，物體的加速度決定于物體所受的合外力和物體的質(zhì)量大人的推力雖然大，但車的質(zhì)量也大，因此重車的加速度也不一定就大小車的質(zhì)量小，但是小孩的推力也小，因而輕車的加速度也不一定大判斷誰的加速度大，必須看各自的質(zhì)量和合外力小結(jié)本節(jié)我們學(xué)習(xí)了：1力是物體產(chǎn)生加速度的原因2用控制變量法探究物體的加速度與合外力、質(zhì)量的關(guān)系；設(shè)計實驗的方法3物體的質(zhì)量一定時，合外力越大，物體的加速度也越大；合外力一定時，物體的