高中物理必修一 4.2《實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系》教案3（新人教版）

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1114.2 實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系新課標(biāo)要求（一）知識(shí)與技能1、理解物體運(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。（二）過(guò)程與方法1、使學(xué)生掌握在研究三個(gè)物理量之間關(guān)系時(shí)，用控制變量法實(shí)現(xiàn)。2、指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)原理去設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出結(jié)論3、幫助學(xué)生會(huì)分析數(shù)據(jù)表格，利用圖象尋求物理規(guī)律。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀1、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。2、使學(xué)生養(yǎng)成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，樂(lè)于探究自然界的奧秘，能體驗(yàn)探索自然規(guī)律的艱辛與喜悅。3、培養(yǎng)學(xué)生的合作意識(shí)，相互學(xué)習(xí)，交流，共同提高的學(xué)習(xí)態(tài)度教學(xué)重點(diǎn)1、怎樣測(cè)量物體的加速度2、怎樣提供和測(cè)量物體所受的力教學(xué)難點(diǎn)指導(dǎo)學(xué)生選器材，設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。作出圖象，得出結(jié)論教學(xué)方法1、提出問(wèn)題，導(dǎo)入探究原理自主選器材，設(shè)定方案，進(jìn)行操作，總結(jié)歸納進(jìn)行交流。2、對(duì)學(xué)生操作過(guò)程細(xì)節(jié)進(jìn)行指導(dǎo)，對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程的疑難問(wèn)題進(jìn)行解答。教學(xué)用具：多媒體、小車、一端帶滑輪長(zhǎng)木板、鉤碼、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、學(xué)生電源、紙帶、刻度尺、氣墊導(dǎo)軌、微機(jī)輔助實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一套。教學(xué)過(guò)程（一）引入新課教師活動(dòng)：利用多媒體投影下圖：定性討論：物體質(zhì)量一定，力不同，物體加速度有什么不同？力大小相同，作用在不同質(zhì)量物體上，物體加速度有什么不同？物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變快慢取決哪些因素？定性關(guān)系如何？學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生討論后回答：第一種情況，受力大的產(chǎn)生加速度大，第二種情況：質(zhì)量大的產(chǎn)生加速度小。 學(xué)生再思考生活中類似實(shí)例加以體會(huì)。點(diǎn)評(píng)：教師還可舉日常生活中一些實(shí)例，如賽車和普通小汽車質(zhì)量相仿，但塞車安裝了強(qiáng)大的發(fā)動(dòng)機(jī)，牽引力巨大，可產(chǎn)生很大加速度。再如并駕齊驅(qū)的大貨車和小汽車在同樣大的制動(dòng)力作用下，小汽車容易剎車通過(guò)類似實(shí)例使學(xué)生獲得感性認(rèn)識(shí)：加速度大小既與力有關(guān)，也與質(zhì)量有關(guān)，為下一步定量研究做好鋪墊（二）進(jìn)行新課1、物體加速度與它受力的定量關(guān)系探究教師活動(dòng)：現(xiàn)在我們探究物體加速度與力、質(zhì)量的定量關(guān)系（用控制變量法）。保持物體的質(zhì)量不變，測(cè)量物體在不同力的作用下的加速度，探究加速度與力的定量關(guān)系。請(qǐng)同學(xué)生據(jù)上述事例，猜測(cè)一下它們最簡(jiǎn)單關(guān)系。學(xué)生猜測(cè)回答：加速度與力可能成正比。教師活動(dòng)：如何測(cè)量加速度a？需什么器材？請(qǐng)同學(xué)樣設(shè)計(jì)方案。學(xué)生回答：第二章我們已探究過(guò)小車速度隨時(shí)間變化規(guī)律，可用該實(shí)驗(yàn)器材測(cè)加速度。小車在鉤碼牽引下作勻加速運(yùn)動(dòng)，利用打出紙帶求加速度。教師活動(dòng)：現(xiàn)實(shí)中，除了在真空中拋體（僅受重力）外，僅受一個(gè)力的物體幾乎不存在，但一個(gè)單獨(dú)的力作用效果與跟它等大、方向相同的合力作用效果相同，因此實(shí)驗(yàn)中力F的含義可以是物體所受的合力。如何為運(yùn)動(dòng)物體提供一個(gè)恒定合力？如何測(cè)？請(qǐng)同學(xué)們想辦法。教師引導(dǎo)：可利用前邊測(cè)加速度的器材，在鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量條件下，鉤碼重力大小等于對(duì)小車?yán)Γㄖ劣跒槭裁匆院笤儆懻摚?，但必須設(shè)法使木板光滑，或使用氣墊導(dǎo)軌以減少摩擦直至忽略不計(jì)。這樣小車受的合力就等于鉤碼重力。教師對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)方案的可行性進(jìn)行評(píng)估，篩選出最佳方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生思考，設(shè)計(jì)可行方案測(cè)量，也可借鑒教師提供案例進(jìn)行設(shè)計(jì)。教師活動(dòng)：指導(dǎo)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，把小車在不同拉力下的加速度填在設(shè)計(jì)好的表格中。學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，取得數(shù)據(jù)。教師活動(dòng)：如何直觀判斷加速度a與F的數(shù)量關(guān)系？指導(dǎo)學(xué)生以a為縱坐標(biāo)，以F為橫坐標(biāo)建立坐標(biāo)系，利用圖象找規(guī)律。利用實(shí)物投影展示某同學(xué)做的圖象，讓大家評(píng)價(jià)。學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生在事先發(fā)給的坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，畫(huà)圖象，看圖象是否是過(guò)原點(diǎn)的直線，就能判斷a與F是否成正比。分析研究表格中數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。2、物體的加速度與其質(zhì)量的定量關(guān)系探究教師活動(dòng)：保持物體所受力相同，測(cè)量不同質(zhì)量的物體在該力作用下的加速度，探究加速度與質(zhì)量關(guān)系，請(qǐng)同學(xué)們用最簡(jiǎn)單關(guān)系猜測(cè)一下二者是什么關(guān)系？教師解釋：若a與m成反比，其實(shí)是a與1m成正比，alm的圖象應(yīng)是什么？學(xué)生猜測(cè)回答：加速度與質(zhì)量可能成反比。應(yīng)該是過(guò)原點(diǎn)直線。教師活動(dòng)：保持鉤碼質(zhì)量一定，即拉力大小一定，如何改變小車質(zhì)量？將不同質(zhì)量的小車的加速度填入設(shè)計(jì)好的表格中，建立a一1m坐標(biāo)系作圖象。學(xué)生回答：在小車上加砝碼。學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，測(cè)出不同質(zhì)量時(shí)加速度。在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，作alm圖象，據(jù)alm圖象建否是過(guò)原點(diǎn)直線就能判斷加速度是否與質(zhì)量成反比。點(diǎn)評(píng)：由于學(xué)生剛開(kāi)始從事探究實(shí)驗(yàn)，缺乏經(jīng)驗(yàn)，需要教師指導(dǎo)，比如設(shè)計(jì)方案，利用圖象處理數(shù)據(jù)，學(xué)生一無(wú)經(jīng)歷，二不習(xí)慣，所以宜采用定向探究，逐步使學(xué)生走向自由探究。3、對(duì)實(shí)驗(yàn)可靠性進(jìn)行評(píng)估教師活動(dòng)：如果同學(xué)們猜想是正確的，那么根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以a為縱坐標(biāo)，以F橫坐標(biāo)，或以a為縱坐標(biāo)，1m為橫坐標(biāo)，作出圖象都應(yīng)該是過(guò)原點(diǎn)的直線，但實(shí)際描的點(diǎn)并不嚴(yán)格在某直線上，也不一定過(guò)原點(diǎn)。若真是aF，alm得需多次實(shí)驗(yàn)才能證實(shí)。學(xué)生討論結(jié)果，看書(shū)討論相關(guān)問(wèn)題。課余作業(yè)1、課后完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。2、預(yù)習(xí)第三節(jié)牛頓第二定律。教學(xué)體會(huì)思維方法是解決問(wèn)題的靈魂，是物理教學(xué)的根本；親自實(shí)踐參與知識(shí)的發(fā)現(xiàn)過(guò)程是培養(yǎng)學(xué)生能力的關(guān)鍵，離開(kāi)了思維方法和實(shí)踐活動(dòng)，物理教學(xué)就成了無(wú)源之水、無(wú)本之木。學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)就成了鏡中花，水中月。附錄1實(shí)驗(yàn)分析牛頓第二定律是動(dòng)力學(xué)的核心規(guī)律，是本章重點(diǎn)和中心內(nèi)容，而探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系是學(xué)習(xí)下一節(jié)的重要鋪墊。該實(shí)驗(yàn)的器材選取、方案設(shè)定，因第二章使用過(guò)，學(xué)生自然會(huì)想到用該器材測(cè)加速度。但測(cè)力有一定困難，還需平衡摩擦。為此可借助氣墊導(dǎo)軌避免這一點(diǎn)。另外，測(cè)加速度可在氣墊導(dǎo)軌上安放兩個(gè)光電計(jì)時(shí)門(mén)，通過(guò)微機(jī)輔助系統(tǒng)記錄，小車通過(guò)兩個(gè)計(jì)時(shí)門(mén)的時(shí)間間隔，測(cè)出兩計(jì)時(shí)門(mén)間距離，可由求加速度a，數(shù)據(jù)完全可由微機(jī)處理，甚至aF，a1m圖象由微機(jī)處理作出，收到事半功倍的效果。附錄2學(xué)生分析該實(shí)驗(yàn)是探索規(guī)律的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系的定量關(guān)系是未知的，但通過(guò)實(shí)例，對(duì)加速度與力和質(zhì)量的定性關(guān)系是可以理解的。怎樣定量研究需在教師指導(dǎo)下，學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)腦進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，教師只是一個(gè)引導(dǎo)者、評(píng)判者，只要學(xué)生的設(shè)計(jì)方案合理，親身體驗(yàn)探究過(guò)程，至于能否得出正確結(jié)果并不重要。 111