高中物理人教必修一4. 實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關系教學設計

1、第四章 運動和力的關系4.2 實驗:探究加速度與力 質(zhì)量的關系牛頓第二定律是在實驗基礎上建立起來的重要規(guī)律，它是動力學的核心規(guī)律，也是學習其它動力學規(guī)律的基礎。“通過實驗，探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關系，理解牛頓第二定律?！北緱l目要求學生通過實驗，探究加速度、質(zhì)量、力三者的關系，強調(diào)讓學生經(jīng)歷實驗探究過程。在教材的編排上本節(jié)探討加速度相關因素入手，學生設計探究實驗，對現(xiàn)象進行分析歸納，最后總結出加速度與力、質(zhì)量的關系，這樣的編排符合學生的認知規(guī)律.【物理觀念】樹立相互作用觀念，通過實驗探究加速度與力和質(zhì)量的定量關系；【科學思維】讓學生感悟控制變量法、圖象法等科學研究方法的應用；【科學探究

2、】對實驗數(shù)據(jù)進行處理，看一下實驗結果能驗證什么問題；【科學態(tài)度與責任】通過實驗，培養(yǎng)學生實事求是、尊重客觀規(guī)律的科學態(tài)度?！窘虒W重點】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【教學難點】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PPT加速度的大小與物體受力的大小，物體的質(zhì)量有關，如何研究這三個變量之間的關系呢？用控制變量法研究a、F、m三者之間的關系，先保持物體的質(zhì)量m不變，研究加速度a與受 力F的關系，再保持受力F不變，研究加速度a與物體的質(zhì)量m的關系，最后把研究的結果綜合起來，即可得物體的加速度a與物體所受外 力F，物體的質(zhì)量m三個量

3、之間的關系。1.怎樣測量物體的加速度？2.物體的質(zhì)量用什么測量？3.怎樣給小車提供一個恒定的合力？參考方案一：用打點計時器探究平衡摩擦力：三、【實驗器材】打點計時器，紙帶及復寫紙，小車，一端附有滑輪的長木板，小盤和砝碼，細繩，低壓交流電源，導線，天平，刻度尺三、實驗步驟1.用天平測出小車和砝碼的總質(zhì)量M,小盤和砝碼的總質(zhì)量m,把數(shù)值記錄下來.2.按如圖所示把實驗器材安裝好,只是不把懸掛小盤的細繩系在車上,即不給小車施加牽引力.3.平衡摩擦力:在長木板不帶定滑輪的一端下面墊一塊木板.反復移動木板的位置,直至小車在斜面上運動時可以保持勻速直線運動狀態(tài).這時,小車拖著紙帶運動時受到的摩擦阻力恰好與小

4、車所受的重力在斜面方向上的分力平衡.4.把細繩系在小車上并繞過滑輪懸掛小盤,先接通電源再放開小車,打點計時器在紙帶上打下一系列的點,打完點后切斷電源,取下紙帶,在紙帶上標上紙帶號碼。5.保持小車和砝碼的質(zhì)量不變,在小盤里放入適量的砝碼,把小盤和砝碼的總質(zhì)量m記錄下來,重復步驟4.在小桶內(nèi)再放入適量砝碼,記錄下小盤和砝碼的總質(zhì)量m,再重復步驟4.6.重復步驟5兩次,得到三條紙帶.7.在每條紙帶上都選取一段比較理想的部分,標明計數(shù)點,測量計數(shù)點間的距離,算出每條紙帶上的加速度的值.8.用縱坐標表示加速度a,橫坐標表示作用力F,作用力的大小F等于小盤和砝碼的總重力,根據(jù)實驗結果在坐標平面上畫出相應的

5、點,如果這些點是在一條過原點的直線上,便證明了加速度與作用力成正比.9.保持小盤和砝碼的質(zhì)量不變,在小車上加砝碼,重復上面的實驗,用縱坐標表示加速度a,橫坐標表示小車和砝碼總質(zhì)量的倒數(shù),根據(jù)實驗結果在坐標平面上畫出相應的點.如果這些點是在一條過原點的直線上,就證明了加速度與質(zhì)量成反比.四、數(shù)據(jù)處理：1、探究加速度與合外力的關系實驗基本思路：保持物體的質(zhì)量不變，測量物體在不同的合力作用下物體的加速度，分析加速度與合外力的關系。2、加速度與質(zhì)量的關系實驗的基本思路：保持物體所受的合外力相同，測量不同質(zhì)量的物體在該力的作用下的加速度，分析加速度與質(zhì)量的關系。注意事項1.一定要做好平衡摩擦力的工作,也

6、就是調(diào)出一個合適的斜面,使小車的重力沿著斜面方向的分力正好平衡小車受的摩擦阻力.在平衡摩擦力時,不要把懸掛小盤的細線系在小車上,即不要給小車加任何牽引力,并要讓小車拖著打點的紙帶運動.2.實驗步驟2、3不需要重復,即整個實驗平衡了摩擦力后,不管以后是改變小盤和砝碼的總質(zhì)量還是改變小車和砝碼的總質(zhì)量,都不需要重新平衡摩擦力.3.每條紙帶必須在滿足小車與車上所加砝碼的總質(zhì)量遠大于小盤和砝碼的總質(zhì)量的條件下打出.只有如此,小盤和砝碼的總重力才可視為小車受到的拉力.4.改變拉力和小車質(zhì)量后,每次開始時小車應盡量靠近打點計時器,并應先接通電源,再放開小車,且應在小車到達滑輪前按住小車.5.作圖象時,要使

7、盡可能多的點分布在所作直線上,直線外的點應盡可能對稱分布在所作直線兩側(cè).6.作圖時兩軸標度比例要選擇適當,各量須采用國際單位.這樣作圖線時,坐標點間距不至于過密,誤差會小些.實驗探究（方案二）實驗器材：小車、一端帶滑輪的長木板、粗線、砝碼、小盤、天平、刻度尺、寬口夾子。實驗原理:在實驗中，我們可以根據(jù)兩個小車的運動時間相同，結合運動學公式,得到加速度的比值等于運動位移的比值，在實驗中我們就可以不必求出加速度而是直接求位移的比就可以表示加速度的比值關系，從而使實驗數(shù)據(jù)的處理變得簡單，直觀。保持物體的質(zhì)量不變，測量物體在不同的力作用下的加速度，分析加速度與力的關系思考：為什么x2 /x1可以表示小車2的a？為什么F2 / F1可以表示小車2的F?保持物體所受的力相同，測量不同質(zhì)量的物體在該力作用下的加速度，分析加速度與質(zhì)量的關系思考：為什么x2 /x1可以表示小車2的a