4.2實(shí)驗(yàn)探究加速度與力質(zhì)量的關(guān)系教學(xué)設(shè)計(jì)高一上學(xué)期物理人教版2

實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系一、教學(xué)目標(biāo)1.物理觀念（1）明確實(shí)驗(yàn)的操作步驟和各種注意事項(xiàng)，理解實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的各種處理方法（2）經(jīng)歷探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系的過(guò)程，設(shè)計(jì)出方便的表格。2.科學(xué)思維學(xué)會(huì)觀察和分析生活中有關(guān)物理知識(shí)的實(shí)例與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，具有初步的觀察能力、分析概括能力。3.科學(xué)探究通過(guò)實(shí)踐和探究，讓學(xué)生感覺(jué)科學(xué)就在身邊。培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)的求知欲，樂(lè)于探索自然現(xiàn)象和日常生活中的物理學(xué)道理的精神，樹(shù)立正確的世界觀和唯物主義觀。4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任培養(yǎng)學(xué)生觀察思考，勇于發(fā)現(xiàn)樂(lè)于探究的學(xué)習(xí)習(xí)慣，以及應(yīng)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。二、教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：如何提出實(shí)驗(yàn)方案并使實(shí)驗(yàn)方案合理可行。教學(xué)難點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析與處理。三、教學(xué)分析學(xué)生們?cè)谇懊嬉呀?jīng)學(xué)習(xí)了力、物體的運(yùn)動(dòng)描述、以及牛頓第一定律。對(duì)力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系有了簡(jiǎn)單的認(rèn)識(shí)。也對(duì)測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的加速度方法和實(shí)際操作都比較熟悉。在本節(jié)教學(xué)中，我們將教材中一節(jié)課的內(nèi)容分解為兩節(jié)課進(jìn)行教學(xué)：第一小節(jié)是探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)方案的確定；第二節(jié)是在實(shí)驗(yàn)室中根據(jù)學(xué)校實(shí)際所有器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的研究，力圖在本節(jié)課讓學(xué)生體會(huì)探究過(guò)程，并且在探究中找到加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。四、教學(xué)過(guò)程活動(dòng)1【導(dǎo)入】視頻導(dǎo)入先請(qǐng)看一段視頻錄象,請(qǐng)同學(xué)們仔細(xì)觀察飛機(jī)、汽車(chē)、摩托車(chē)的啟動(dòng)過(guò)程。請(qǐng)問(wèn)同學(xué)們觀察到什么現(xiàn)象?由此可猜想出什么結(jié)論?下面我們來(lái)看個(gè)演示實(shí)驗(yàn):書(shū)本上撒了些碎紙片,待會(huì)兒請(qǐng)一位同學(xué)先用嘴輕輕地吹,再用力使勁地吹,同學(xué)們會(huì)觀察到什么現(xiàn)象?可能得出什么結(jié)論?如果在書(shū)本上撒碎紙片和糖果,用力使勁吹。同學(xué)們又會(huì)觀察到什么現(xiàn)象?可能又得出什么結(jié)論?活動(dòng)2【講授】教師講授今天就和同學(xué)們一起通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。怎樣才能探究出加速度與力、質(zhì)量之間的關(guān)系呢?哪位同學(xué)來(lái)說(shuō)說(shuō)。(學(xué)生:控制變量法)怎么來(lái)控制變量?(學(xué)生:一、保證質(zhì)量不變,探究加速度與外力的關(guān)系;二、保證外力一定,探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系)。要探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系,必須測(cè)出加速度。而對(duì)加速度的測(cè)量大家并不陌生,根據(jù)以前學(xué)過(guò)的測(cè)量加速度的方法有哪些呢?(學(xué)生:打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、氣墊導(dǎo)軌和光電門(mén)、頻閃照相等方法)今天我們就用氣墊導(dǎo)軌和光電門(mén)來(lái)測(cè)加速度。這就是氣墊導(dǎo)軌,如果在氣墊導(dǎo)軌中通入壓縮空氣,這個(gè)滑塊就和氣墊導(dǎo)軌之間形成了一層薄薄的氣墊,這樣滑塊和導(dǎo)軌間的摩擦就非常的小?，F(xiàn)在時(shí)間請(qǐng)同學(xué)們前后三個(gè)人為一組相互交流討論以下幾個(gè)問(wèn)題:利用這套儀器來(lái)測(cè)加速度依據(jù)是什么,需要測(cè)哪些物理量,怎么來(lái)測(cè)?(學(xué)生:測(cè)出初速度、末速度和時(shí)間即可求出加速度)怎么測(cè)速度呢?我手頭有一套裝置可以幫助同學(xué)們測(cè)速度。裝置的名稱(chēng)叫數(shù)字計(jì)時(shí)器,它可以測(cè)量時(shí)間,怎么來(lái)測(cè)呢,大家注意看,和數(shù)字計(jì)時(shí)器連接有兩個(gè)光電門(mén),當(dāng)滑塊經(jīng)過(guò)兩光電門(mén)后,數(shù)字計(jì)時(shí)器記錄的三個(gè)時(shí)間分別是:1顯示的是遮光框經(jīng)過(guò)第一個(gè)光電門(mén)的時(shí)間;2顯示的是遮光框經(jīng)過(guò)第二個(gè)光電門(mén)的時(shí)間;3顯示的是滑塊從第一個(gè)光電門(mén)到第二個(gè)光電門(mén)的總時(shí)間;因?yàn)檎诠饪騞僅為3cm,則d與△t的比值近似為滑塊經(jīng)過(guò)第一個(gè)光電門(mén)的速度v。,同理可得滑塊經(jīng)過(guò)第二個(gè)光電門(mén)的速度v即可求出加速度。利用這套儀器又如何來(lái)探究:質(zhì)量不變,加速度與外力的關(guān)系;外力一定,加速度與質(zhì)量的關(guān)系?(學(xué)生:用相同的小車(chē)即質(zhì)量一定,通過(guò)增加鉤碼的數(shù)量即增加所受外力F就可探究a與F的關(guān)系可)(學(xué)生:在繩子上掛相同的鉤碼即外力一定,通過(guò)在小車(chē)上增加砝碼即增加小車(chē)的質(zhì)量來(lái)探究a與m的關(guān)系)而每個(gè)探究實(shí)驗(yàn)我們至少測(cè)5組數(shù)據(jù),共10組數(shù)據(jù)。所以為了能在有限的時(shí)間內(nèi)完成探究實(shí)驗(yàn),我們這部分同學(xué)來(lái)探究:質(zhì)量一定,加速度與外力的關(guān)系;而這部分同學(xué)就來(lái)探究:外力一定,加速度與質(zhì)量的關(guān)系?在實(shí)驗(yàn)時(shí),我們認(rèn)為小車(chē)只受到繩子的拉力。所以在做實(shí)驗(yàn)之前還必須進(jìn)行一項(xiàng)什么操作?請(qǐng)舉手回答。(學(xué)生:調(diào)平氣墊導(dǎo)軌)如何調(diào)平呢?請(qǐng)看老師演示。接通電源,用手輕輕地把滑塊壓在導(dǎo)軌上,再輕輕地放開(kāi),如滑塊都向同方向運(yùn)動(dòng),表明導(dǎo)軌不平。仔細(xì)調(diào)節(jié)水平螺釘,直到滑塊在在導(dǎo)軌任意位置上基本保持靜止不動(dòng),或稍有滑動(dòng),但不總是向同一個(gè)方向滑動(dòng)即可。同時(shí),在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中還認(rèn)為拉小車(chē)的力大小等于鉤碼的重力,其實(shí)這要在小車(chē)的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量,至少也要6倍以上的前提下才認(rèn)為這兩個(gè)力近似相等。這個(gè)實(shí)驗(yàn)要求老師已經(jīng)滿足了。接下來(lái)同學(xué)們根據(jù)桌面上表格的要求開(kāi)始實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)時(shí)請(qǐng)把數(shù)據(jù)記錄表格,最先完成的一組請(qǐng)舉手示意,看看哪一組同學(xué)的實(shí)驗(yàn)既快又準(zhǔn),(學(xué)生實(shí)驗(yàn))好,就到這,下面進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄.通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)你覺(jué)得加速度a隨力F的變化有什么關(guān)系?請(qǐng)舉手回答。(學(xué)生:可能成正比)你怎么能看出呢?果真是成正比的話,你們會(huì)怎么來(lái)處理數(shù)據(jù)呢?(學(xué)生:比值法;畫(huà)圖象)為了更直觀地判斷加速度a與力F的數(shù)量關(guān)系,我們來(lái)畫(huà)a—F圖象。如果是正比關(guān)系則a—F圖象應(yīng)該是通過(guò)原點(diǎn)的一條直線.我們根據(jù)這五個(gè)點(diǎn)擬合一條直線,連線的原則是讓盡可能多的點(diǎn)在這條直線上,不在直線上點(diǎn)應(yīng)均勻地分居在直線的兩側(cè).差不多是過(guò)原點(diǎn)的一條直線。這說(shuō)明:加速度大小確實(shí)可能與外力成正比這位同學(xué)非常厲害,真是火眼金睛.再來(lái)看加速度與質(zhì)量的關(guān)系。通過(guò)這組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)哪位同學(xué)可猜測(cè)出加速度與質(zhì)量的關(guān)系如何?(學(xué)生:可能成反比)你是如何猜測(cè)出來(lái)的?(學(xué)生:隨著質(zhì)量的增大,加速度反而減小)但也可能是“a與m成反比”,甚至更復(fù)雜的關(guān)系。我們從最簡(jiǎn)單的情況入手,檢驗(yàn)是否“a與m成反比”。為了更直觀,我仍采用作圖法。若a與m成反比,則a—m圖象應(yīng)是雙曲線,而檢查這條曲線是不是雙曲線并不容易。所以畫(huà)a—圖象,描點(diǎn)連線發(fā)現(xiàn)也是一條非常接近過(guò)原點(diǎn)的直線。從而得出:加速度大小可能與物體的質(zhì)量成反比。那為什么描出的點(diǎn)并不是嚴(yán)格地位于某條直線上;用來(lái)擬合這些點(diǎn)的直線也并非準(zhǔn)確地通過(guò)原點(diǎn)呢?哪位同學(xué)來(lái)回答。(學(xué)生:因?yàn)閷?shí)驗(yàn)存在誤差)非常好!由于實(shí)驗(yàn)原理不完善引起系統(tǒng)誤差。因此小車(chē)質(zhì)量與鉤碼質(zhì)量相差越遠(yuǎn),誤差越小。摩擦力平衡不準(zhǔn)確;質(zhì)量測(cè)量不準(zhǔn);計(jì)數(shù)點(diǎn)間距測(cè)量不準(zhǔn);紙帶拉線不嚴(yán)格與木板平行等等而導(dǎo)致偶然誤差。到這時(shí)為止,我們的結(jié)論仍然帶有猜想和推斷的性質(zhì)。要得出一個(gè)定理性的結(jié)論,僅靠少量的實(shí)驗(yàn)是不行的,應(yīng)該通過(guò)更為精確的實(shí)驗(yàn)和更多次的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行證明。不過(guò),我們大家在現(xiàn)有水平下能夠得出這個(gè)結(jié)論是非常了不起的?！局v授】實(shí)驗(yàn)總結(jié)物體的加速度大小跟它受到的作用力成正比、跟它的質(zhì)量成反比。即:a∝F、a∝1/M練習(xí)：1．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中所采用的科學(xué)方法是（）A．理想實(shí)驗(yàn)法B．等效替代法C．控制變量法D．建立模型法2．為了探究質(zhì)量一定時(shí)加速度與力的關(guān)系。一