實驗探究加速度與力質量關系教學設計高一上學期物理人教版

探究加速度與質量、力的關系教學設計一、教材分析“探究加速度與力、質量的關系”一節(jié)選自人教版普通高中物理必修一第四章第二節(jié)。牛頓第二定律是動力學的核心規(guī)律，是本章重點和中心內容，而探究加速度與力和質量的關系是學習下一節(jié)的重要鋪墊。教材中實驗的基本思路是采用控制變量法，要測量的物理量有質量、加速度和力，測量質量用天平，需要研究的是怎樣測量加速度和力。本節(jié)從引導學生從牛頓第一定律出發(fā)，提出探究加速度與力、質量關系的必要性并從實驗思路設計、物理量的測量、實驗過程和數(shù)據(jù)分析幾個方面導學生完成探究，實驗的基本思路對于學生來說并不困難，因此整個教學過程應該更加重視讓學生體會探究的實質：鼓勵學生提出科學問題;設計更多的實驗方案;引導學生解決實驗中遇到的問題：會試用多種方法處理數(shù)據(jù)，基于實驗數(shù)據(jù)得出結論；以及培養(yǎng)學生對探究過程和結果進行交流、評估、反思的能力。二、學情分析已有基礎：從知識結構上看，學生已認識到加速度與力、質量有關，以及它們之間的定性關系，具備了進一步定量探究的基礎；從科學探究素養(yǎng)上看，學生已接觸過實驗探究，初步熟悉科學探究的要素，對于實驗探究，學生也已有了一定基礎；從認知發(fā)展水平上看，高一學生的認知正處于由直觀認知向邏輯推理過渡階段，學生已經初步具備了分析、歸納的能力。2.學困點：生對定量研究運動規(guī)律的過程還很陌生，對于應用圖像法處理數(shù)據(jù)中圖像的“擬合”原理難以理解。三、教學目標1.通過實驗設計過程，采用控制變量的方法對a、F、m三個物理量間的關系進行定量研究和根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，歸納實驗結論。2.經歷實驗的操作和測量過程，以及通過圖象處理實驗數(shù)據(jù)的過程，理解圖像法處理實驗數(shù)據(jù)的有效性和“化曲為直”的思想方法，體驗如何平衡摩擦阻力、減少系統(tǒng)誤差的操作方法。3.通過探究實驗，體會探究過程的科學性和嚴謹性，培養(yǎng)與人合作、學會分享的團隊精神。四、教學重難點重點:讓學生經歷加速度與力、質量關系的探宄過程，體會探究的本質，培養(yǎng)學生提出問題、批判性思維、交流與合作的能力。難點:從實驗數(shù)據(jù)中分析加速度與力以及加速度與物體質量的關系，從圖像中發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律。五、教學資源帶滑輪的木板、薄墊塊、小車、細繩、重物（小鉤碼或沙桶）、打點計時器、紙帶、交變電流、天平、砝碼、刻度尺六、教學過程【環(huán)節(jié)一復習導入】根據(jù)牛頓第一定律，物體運動狀態(tài)改變的原因是什么？還有什么可以改變物體的運動狀態(tài)？分別得出“力是改變物體運動狀態(tài)的原因”和“質量越大，慣性越大，物體的運動狀態(tài)越難改變”。以這兩個問題引出加速度與力、質量有關。思考：加速度與質量、力有何關系？請同學們作出猜想，引出本節(jié)主題。【環(huán)節(jié)二新課學習】活動一：實驗思路1.實驗中需要測量哪些物理量？2.用什么測量工具，如何進行測量？3.實驗過程中，需要記錄哪些數(shù)據(jù)？4.如何分析測量得到的數(shù)據(jù)？教師引導學生交流以上問題。然后結合課件強調重點，呈現(xiàn)關鍵信息。實驗：探究加速度與力、質量的定量關系實驗目的探究加速度與力、質量的關系實驗方法“加速度”與“力”、“質量”二個物理量均有關系，應該如何探究它們的關系？引出“控制變量法”。實驗器材帶滑輪的木板、薄墊塊、小車、細繩、重物（小鉤碼或沙桶）、打點計時器、紙帶、交變電流、天平、砝碼、刻度尺實驗原理思考：如何測量加速度、力、質量？質量可由天平測量；加速度和力如何測量？活動二：物理量的測量加速度方法一：測量位移x及時間t，由計算a方法二：紙帶法。由△x=aT2計算a（本次實驗采用方法二）方法三：比值法。由于測出兩個初速度為零的勻加速運動在相同時間內發(fā)生的位移x1,x2，位移之比就是加速度之比力學生思考并討論以下問題（1）如何給小車施加一個可以測量的恒力F呢？（2）細線給小車提供的拉力是小車受到合力嗎？（3）如何調整裝置能夠消除阻力的影響，使繩的拉力就是小車受到的合力呢？（4）如何用實驗方法判斷阻力剛好被平衡呢？（5）懸掛的重物的重力大小等于繩的拉力嗎？活動三：分組進行實驗實驗步驟1.用天平測出小車的質量。2.安裝好實驗裝置，平衡摩擦力。3.把細線系在小車上并繞過滑輪懸掛槽碼，將車拉到打點計時器附近。4.先打開計時器電源，再釋放小車，得到紙帶，并記下鉤碼重量。5.改變槽碼的重量，重復以上的步驟幾次。6.控制槽碼質量不變，改變小車質量，再測幾組數(shù)據(jù)。7.設計表格，記錄實驗數(shù)據(jù)。注意事項：1.用天平測出小車的質量。2.安裝好實驗裝置，平衡摩擦力。3.把細線系在小車上并繞過滑輪懸掛槽碼，將車拉到打點計時器附近。4.先打開計時器電源，再釋放小車，得到紙帶，并記下鉤碼重量。5.改變槽碼的重量，重復以上的步驟幾次。6.控制槽碼質量不變，改變小車質量，再測幾組數(shù)據(jù)。7.設計表格，記錄實驗數(shù)據(jù)。活動四：數(shù)據(jù)分析1.探究加速度與力的關系（小車質量一定）在誤差允許的范圍內，加速度與力成正比。即：小車質量一定時:a∝F2.探究加速度與質量的關系(小車所受拉力一定)請學生思考：看這條圖線，能確定a與m的定量關系嗎？這真的是一條雙曲線嗎？在誤差允許的范圍內，加速度與力成正比。即：小車所受拉力一定時:a∝1/m實驗結論：m一定