《實(shí)驗(yàn)探究加速度與力質(zhì)量的關(guān)系》教案

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1、學(xué)習(xí)必備歡迎下載實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系、教材分析:新課標(biāo)較原有的教學(xué)大綱更注重對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力、探索能力、自己總結(jié)觀察現(xiàn)象的能力的培養(yǎng)，以本節(jié)課為例，以前是驗(yàn)證牛頓第二定律， 注重的是知識(shí)的再現(xiàn)，而現(xiàn)在變?yōu)樘骄浚?注重的是問(wèn)題的提出與發(fā)現(xiàn)。本節(jié)課以實(shí)驗(yàn)的形式出現(xiàn)，不僅鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，更重要的是如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)， 如何提出問(wèn)題，以及如何操作，如何進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，分析并得出實(shí)驗(yàn)結(jié) 果，這些才是現(xiàn)代中學(xué)生最應(yīng)該掌握的方法和技巧。至于學(xué)生自己設(shè)計(jì)的方案不管是否符合要求，不管實(shí)驗(yàn)后能否得出正確的結(jié)論，都要加以鼓勵(lì)，因?yàn)閷W(xué)生在設(shè)計(jì)和實(shí)際操作中的親身體驗(yàn)才是最重要的。二、三維目標(biāo)：1知識(shí)與技能1）理解

2、物體運(yùn)動(dòng)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(guò)實(shí)驗(yàn)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(dòng)手操作能力.2.過(guò)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(shí)驗(yàn).2）學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，自己根據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn).3）對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，看一下實(shí)驗(yàn)結(jié)果能驗(yàn)證什么問(wèn)題.3情感態(tài)度與價(jià)值觀1.通過(guò)探究實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)實(shí)事求是、尊重客觀規(guī)律的科學(xué)態(tài)度.2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)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(duì)精神.三、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：1教學(xué)重點(diǎn)1）控制變量法的使用.2）如何提出實(shí)驗(yàn)方案并使實(shí)驗(yàn)方案合理可行.3）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析與處理.2.

3、教學(xué)難點(diǎn)1）如何提出實(shí)驗(yàn)方案并使實(shí)驗(yàn)方案合理可行.2）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析與處理.四、教學(xué)方法：探究、講授、討論、練習(xí)五、教學(xué)用具：多媒體課件，小軋一端帶滑輪長(zhǎng)木板、帶小鉤或小盤(pán)的細(xì)線兩條；鉤碼（規(guī)格：10 g學(xué)習(xí)必備歡迎下載20 g,用作牽引小車(chē)的力）；砝碼（規(guī)格：50g100 g200g，用來(lái)改變小車(chē)的質(zhì)量）；刻度尺、 計(jì)算器，鉛筆；文件夾；粗線繩（用來(lái)牽引小車(chē)）.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、學(xué)生電源、紙帶、氣墊導(dǎo)軌、學(xué)習(xí)必備歡迎下載微機(jī)輔助實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一套.六、課時(shí)安排：新授課（1課時(shí)）七、教學(xué)過(guò)程:1.新課導(dǎo)入利用多媒體投影圖421;分組定性討論：組1：物體質(zhì)量一定，力不同，物體加速度有什么不同？組2:力大小相

4、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(qǐng)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(shí)，物體的加速度應(yīng)該隨著力的增大而增大.師：請(qǐng)組2的代表回答你們組討論的問(wèn)題，組2生：當(dāng)力大小相同時(shí)，物體質(zhì)量越大，運(yùn)動(dòng)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(dòng)狀態(tài)改變快慢取決于哪些因素？定性關(guān)系如何？生I: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(shí)一次是固定力不變，一次是固定質(zhì)量不變， 這樣做有什么好處呢？生

5、：方便我們的研究.師：這是研究多個(gè)變量之間關(guān)系的非常好的方法，我們把它稱(chēng)作控制變量法.我們以前在什么地方學(xué)到過(guò)這種方法？生1:在初中我們?cè)谔骄课矬w的密度與質(zhì)量、體積之間的關(guān)系時(shí).生2:在研究電流與電壓、電阻的關(guān)系時(shí).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.2.新課教學(xué)（A）加速度與力的關(guān)系師:設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，保持物體的質(zhì)量不變，測(cè)量物體在各個(gè)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(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，并說(shuō)明實(shí)驗(yàn)的原理.分組討論：組I生1:我們是根據(jù)課本上的參考案例設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的（在投影儀上展示實(shí)驗(yàn)裝置如圖422）.m學(xué)習(xí)必備歡迎下載夾子 心百車(chē)殲

6、七 /卜車(chē) _圖4-2-2組1生2:我們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理如下；因?yàn)閮蓚€(gè)小車(chē)的初速度都為零，拉力大小不同，但對(duì)每個(gè)小車(chē)來(lái)說(shuō)保持不變，所以小車(chē)應(yīng)該做勻加速直線運(yùn)動(dòng).根據(jù)初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的位移公式x=|at2可知，加速度和位移成正比，只要測(cè)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(pán)中的砝碼求出來(lái).師：下面請(qǐng)組2的代表發(fā)言.組2生1:我們?cè)O(shè)計(jì)的方法和組1的差不多，我們是用了一輛小車(chē)，小車(chē)后面連接一紙 帶，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄小車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況，根據(jù)所打的點(diǎn)計(jì)算小車(chē)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?cè)谀景逑旅鎵|了一個(gè)小木塊，當(dāng)小車(chē)沒(méi)有拉力

7、時(shí)讓它在木板上勻速運(yùn)動(dòng).師：這個(gè)同學(xué)的想法很好， 這樣小車(chē)受到的繩子的拉力就等于小車(chē)受到的合力，下面請(qǐng)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(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)都是物體的初速度為零，我們可以利用氣墊導(dǎo)軌設(shè)計(jì)一個(gè)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(guò)軌道中間的兩個(gè)光電門(mén)，記錄經(jīng)過(guò)光電門(mén)的速度和兩個(gè)光電門(mén)的距離，根據(jù)公式x=2 2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.2a師:好的，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前還應(yīng)該先設(shè)計(jì)自己的實(shí)驗(yàn)表格來(lái)記錄一下自己的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).那么你是怎樣設(shè)計(jì)表格使你的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得以記錄的呢？生1:水平面長(zhǎng)木板與小車(chē)，車(chē)后用繩控制小車(chē)運(yùn)動(dòng)，兩車(chē)質(zhì)

8、量相同.表格設(shè)計(jì)如下：小車(chē)l小車(chē)2次數(shù)拉車(chē)砝碼(s)位移xcm拉車(chē)砝碼(s)位移X2/cm12345生2:用一輛小車(chē)，測(cè)量加速度次數(shù)拉車(chē)砝碼（g）加速度a1拉車(chē)砝碼（e）加速度a21234學(xué)習(xí)必備歡迎下載5師：好，現(xiàn)在大家就根據(jù)自己設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，把數(shù)據(jù)填人設(shè)計(jì)的表格內(nèi).學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，老師巡回指導(dǎo)，幫助實(shí)力較弱的小組完成實(shí)驗(yàn)師：現(xiàn)在請(qǐng)各小組簡(jiǎn)要進(jìn)行一下實(shí)驗(yàn)報(bào)告.組1生1:我們根據(jù)課本上的參考案例進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，因?yàn)橐阎≤?chē)的加速度和位移成正比，通過(guò)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(duì)應(yīng)力的比值.組1生3:通過(guò)我們的討論

9、，我們發(fā)現(xiàn)用作圖的方法能更好地表示位移（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(guò)處理小車(chē)后面的紙帶，計(jì)算出小車(chē)的加速度， 通過(guò)作圖驗(yàn)證了小車(chē)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(shí)驗(yàn)結(jié)論是圖象非常接近一條過(guò)原點(diǎn)的直線.師：大家做得都非常好，那么你們?cè)趯?shí)驗(yàn)中遇到的困難是什么呢？能不能想出辦法來(lái)克服？組1生：當(dāng)拉小車(chē)的砝碼的質(zhì)量較大時(shí)，繩子容易打滑，從而影響了位移的測(cè)量. 我們用松香涂抹在繩子上，效果不錯(cuò).組2生:我們?cè)谧鰧?shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)了這樣一個(gè)問(wèn)題，即當(dāng)砝碼的

10、質(zhì)量和小車(chē)的質(zhì)量差不多時(shí)，aF圖象不能再是一條直線，而是發(fā)生了彎曲.師：這組同學(xué)的問(wèn)題非常好， 實(shí)際上砝碼和盤(pán)的重力并不嚴(yán)格等于小車(chē)受到的拉力，簡(jiǎn)單證明如下：設(shè)砝碼及盤(pán)的質(zhì)量為m,小車(chē)的質(zhì)量為M，則分別對(duì)它們進(jìn)行受力分析，對(duì)小車(chē)，受拉力和摩擦力， 對(duì)砝碼和盤(pán)，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(dòng)，而實(shí)際上砝碼及盤(pán)實(shí)際的運(yùn)動(dòng)應(yīng)該是做加速運(yùn)動(dòng)，所以說(shuō)重力和拉力并不相等， 而是應(yīng)該重力大于拉力，而我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中認(rèn)為二者相等， 所以實(shí)驗(yàn)的誤差有一部分來(lái)源于此.控制的方法就是盡可能地使砝碼和盤(pán)的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)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

11、.組3生：雖然用氣墊導(dǎo)軌做實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較精確，但實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理比較復(fù)雜.師：我們可以用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，使數(shù)據(jù)處理變得簡(jiǎn)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(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù).師：以上我們是通過(guò)控制物體的質(zhì)量不變來(lái)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(shí)驗(yàn)，通過(guò)控制物體所受的力不變來(lái)探究物體的加速度和質(zhì)量的關(guān)系.(B)加速度與質(zhì)量的關(guān)系學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，老師巡回指導(dǎo)，幫助實(shí)力較弱的小組實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)由于和以上的實(shí)驗(yàn)方法非常類(lèi)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？學(xué)習(xí)必備歡迎下載生：物體加速度在物體受力不變時(shí)，和物體的質(zhì)量成反比.師：這時(shí)候我們應(yīng)該怎樣通過(guò)

12、圖象來(lái)驗(yàn)證問(wèn)題呢？1生：我們?nèi)绻鱝M圖象則圖象是曲線，我們可以作a亦圖象來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，1物體的加速度和質(zhì)量成反比，所以aM圖象應(yīng)該是一條過(guò)原點(diǎn)的直線.(C)由實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出的結(jié)論師：通過(guò)大家的實(shí)驗(yàn)，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(gè)定理性的結(jié)論呢？?jī)H靠少量的實(shí)驗(yàn)是不行的， 應(yīng)該通過(guò)更為精

13、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，這是我們下節(jié)課要學(xué)的牛頓第二定律的內(nèi)容.八、課堂訓(xùn)練：1.在水平路面上，一個(gè)大人推一輛重車(chē)，一個(gè)小孩推一輛輕車(chē)，各自做勻加速運(yùn)動(dòng)(阻力不計(jì))甲、乙兩同學(xué)在一起議論，甲同學(xué)說(shuō)：大人推力大，小孩推力小，因此重車(chē)的加 速度大乙同學(xué)說(shuō)，重車(chē)質(zhì)量大，輕車(chē)質(zhì)量小，因此輕車(chē)的加速度大你認(rèn)為他們的說(shuō)法是 否正確？請(qǐng)簡(jiǎn)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(chē)的質(zhì)量也大，因此重車(chē)的加速度也不一定就大.小車(chē)的質(zhì)量小，但是小孩的推力也小，因而輕車(chē)的加

14、速度也不一定大.判斷誰(shuí)的加速度大，必須看各自的質(zhì)量和合外力.2在做“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，計(jì)算出各紙帶的加速度后，將測(cè)得的反映加 速度a和力F關(guān)系的有關(guān)資料記錄在表1中將測(cè)得的反映加速度a和質(zhì)量M關(guān)系的資料 列在表2中.表1-2a/(ms )1.984.065.958.12F/N1.002.003.004.00表2a/(ms-2)2.042.663.233.9810.500.670.801.00M/kg學(xué)習(xí)必備歡迎下載1(1)根據(jù)表中所列數(shù)據(jù)，分別畫(huà)出aF圖象和aM圖象從圖象可以判定：當(dāng)M定時(shí)，a與F的關(guān)系為 _ ;當(dāng)F定時(shí),a與M的關(guān)系為_(kāi)(3)由aF圖象可知，M=_ 1(4)由a亓圖

15、象可知，F(xiàn)=_九、課堂小結(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高中第一次接觸控制變量法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(jì)實(shí)驗(yàn)的方法.3.物體的質(zhì)量一定時(shí)，合外力越大，物體的加速度也越大；合外力一定時(shí)，物體的質(zhì) 量越大，其加速度越小，且合外力的方向與加速度的方向始終一致.4實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法.十、作業(yè):1.完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告.2.設(shè)計(jì)一種方案，測(cè)量自行車(chē)啟動(dòng)時(shí)的平均加速度1一、板書(shū)設(shè)計(jì)：與加速度有關(guān)的因素1.物體受的合外力：2物體的質(zhì)量實(shí)驗(yàn)方法控制變量法實(shí)驗(yàn)過(guò)程與結(jié)論物體的質(zhì)量一定時(shí)，合 外力越大，物體的加速 度也越大合外力一定時(shí)，物體 的質(zhì)量越大，其加速 度越小答案：(1)aF圖象和3 3 300005000300005000No,&No,&氐4.4. (2)正比關(guān)系 s-2)a1圖象分別如圖424甲、乙所示; 反比關(guān)系；F/NLOO 2.00 3+00 4.00(3)0.50 kg;(4)4.02N s-2)4.003.002.001.000.50乙乙