高中物理人教必修一4. 實驗：探究加速度與力、質量的關系教案

1、4.2 實驗：探究加速度與力、質量的關系教材分析牛頓第一定律告訴我們力是產(chǎn)生加速度的原因。而運動狀態(tài)的改變難易又與其自身的質量有關，因此本節(jié)探究加速度與力、質量的關系。由于是探究他們的比例關系，在數(shù)據(jù)處理這里學生會存在很大的困難，所以教師要充分的講解數(shù)據(jù)處理的一般原則。實驗操作上，使用打點計數(shù)器還是比較簡單的，就是測量他所受的合力上會有些不理解，平時都是在書本上進行受力分析求合力，現(xiàn)在是真正的實物，所以教師要做好充分的演示講解和平衡摩擦力等。教學目標與核心素養(yǎng)物理觀念：理解實驗思路的合理性，以及用圖象處理實驗數(shù)據(jù)的有效性?？茖W思維：經(jīng)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，體驗

2、如何平衡摩擦阻力、減少系統(tǒng)誤差的操作方法?？茖W探究：體通過探究實驗，培養(yǎng)實事求是、尊重客觀規(guī)律的科學態(tài)度?？茖W態(tài)度與責任：通過探究激發(fā)學生的求知欲和創(chuàng)新精神。教學重點與難點重點：1、控制變量法的使用。如何提出實驗方案并使實驗方案合理可行。實驗數(shù)據(jù)的分析與處理。難點：1、如何提出實驗方案并使實驗方案合理可行。實驗數(shù)據(jù)的分析與處理。教學方法教師啟發(fā)引導與探究法相結合，并輔以問題法、演示法、歸納法等。教學準備小車、打點計時器、電源、紙帶、復寫紙、一端帶有滑輪的長木板、砝碼盤、托盤天平、砝碼、架子、刻度尺、多媒體課件等。教學過程一、新課引入由牛頓第一定律，我們知道力是產(chǎn)生加速度的原因，慣性只與質量有關

3、，質量越大慣性越難改變。這分別是加速度與力的關系和加速度與質量的關系。這說明，加速度與力、質量之間必然存在一定的關系。下面我們來探究加速度與力、質量之間的定量關系。教學設計說明：直接應用課本的問題情景導入，有圖有真相。二、新課教學（一）實驗思路問題提出你認為應該如何完成這個探究實驗？比如，研究什么物體？如何測量該物體受到的力？如何測量該物體的加速度？怎樣分析數(shù)據(jù)？請說出你的設計思路并和同學們討論確定實驗探究方案。實驗目的：主要有兩個加速度a與力F的關系，加速度a與質量m的關系，使用控制變量法來進行研究。實驗設計：需要測量的物理量有a、F、m。分別主要通過天平、打點計時器、力的的合成來測得。3、

4、進行實驗4、利用表格分析數(shù)據(jù)。用圖所示的裝置可以完成這個探究實驗。將小車置于水平木板上，通過滑輪與槽碼相連。小車可以在槽碼的牽引下運動。1、加速度a與力F的關系生活經(jīng)驗：用大的力推物體，物體會獲得大的加速度；而用小的力推相同的物體，物體會獲得小的加速度。問題：加速度和力之間存在什么樣的關系呢？通過多媒體課件動圖展示：拉力不同的情況下小車的運動情況。保持小車質量不變，通過改變槽碼的個數(shù)改變小車所受的拉力。小車所受的拉力可認為與槽碼所受的重力相等。測得不同拉力下小車運動的加速度，分析加速度與拉力的變化情況，找出二者之間的定量關系。2、加速度a與力m的關系生活經(jīng)驗：用力推質量大的物體，物體會獲得小的

5、加速度；而用相同的力推質量小的物體，物體會獲得大的加速度。問題：加速度可能與質量成反比?通過多媒體課件動圖展示：質量不同的情況下小車的運動情況。保持小車所受的拉力不變，通過在小車上增加重物改變小車的質量。測得不同質量的小車在這個拉力下運動的加速度，分析加速度與質量的變化情況，找出二者之間的定量關系。（二）物理量的測量1、質量的測量實驗室主要是使用天平，而小車的質量的改變主要是通過增減砝碼來改變的。2、加速度的測量有三個方法，方法1，小車做初速度為0的勻加速直線運動。則測量小車加速度最直接的辦法就是用刻度尺測量小車移動的位移x。并用秒表測量發(fā)生這段位移所用的時間t，然后由位移公式求出加速度a。方

6、法2，運用第一章學習過的打點計時器器來測量。我們實驗室也是經(jīng)常采用這種方法。方法3，讓兩個小車做初速度為0的勻加速直線運動。與方法1類似，只不過它不用測得具體數(shù)值，只需要得出位移與加速度的比值即可，測量加速度就轉換成測量位移了。三種方法看情況來選擇做，1和2是可以結合起來用的，打點計時器連著紙帶就是可以用來測量位移和時間的，所以1、2都是一起用的。3、力的測量孤力物體是不存在的，所以實驗中的F是合力。受力分析發(fā)現(xiàn)小車的受力還是比較多的，所以我們不能單單只看一個，而是求他們的合力出來。下面看兩個案例。參考案例1、用阻力補償法探究加速度與力、質量的關系把木板的一側墊高，以補償打點計時器對小車的阻力

7、及其他阻力。調節(jié)木板的傾斜度，使小車在不受牽引時能拖動紙帶沿木板勻速運動。如圖所示受力分析，調整角度另重力的分力等于阻力，這樣其它力平衡掉以后，相當于小車只受拉力T，而拉力T等于砝碼的重力。這樣通過改變槽碼的個數(shù)可以成倍地改變小車所受的拉力，與此相對應，處理紙帶。保持小車受的拉力不變，通過增減小車中的重物改變小車的質量。處理紙帶。最后結合加速度測量的方法1、2求得加速度。參考案例2、通過位移之比測量加速度之比將兩輛相同的小車放在水平木板上，前端各系一條細線，線的另一端跨過定滑輪各掛一個小盤，盤中可以放不同的重物。把木板一端墊高，參考案例1的方法補償阻力的影響。兩小車后端各系一條細線，用一個物體

8、，例如黑板擦，把兩條細線同時按壓在木板上(圖4.2-3)。抬起黑板擦，兩小車同時開始運動，按下黑板擦，兩小車同時停下來。用刻度尺測出兩小車移動的位移x、X。由于兩小車運動時間t相同，從它們的位移之比就可以得出加速度之比。在盤中重物相同的情況下，通過增減小車中的重物改變小車的質量。運用方法3求得加速度與位移之比。（三）進行實驗1、加速度a與力F的關系以案例1為實驗，進行設計表格，通過改變槽碼的個數(shù)可以成倍地改變小車所受的拉力，把測得的加速度填表。2、加速度a與質量m的關系以案例1為實驗，設計表格，通過增減小車中的重物改變小車的質量，把測得的加速度填表。（四）數(shù)據(jù)分析列表格之后就是建坐標，之后描點連線。為了更直觀地判斷加速度a與拉力F的定量關系，我們以a為縱坐標、F為橫坐標建立直角坐標系。根據(jù)各組實驗數(shù)據(jù)在坐標紙上描點。如果這些點在一條過原點的直線說明加速度a與拉力F成正比。如果不是再進行分析。結論：加速度a與力F成正比、與質量m成反比?？茖W方法：控制變量（閱讀）板書設計4.2 實驗：探究加速度與力、質量的關系一、實驗思路用控制變量法探究加速度a與力F的關系和加速度a與質量m的關系。二、物理量的測量：質量、加速度、力的測量三、實驗注意：把木板的一側墊高，小車能拖動紙帶沿木板勻速運動，小車的質量要遠大于鉤碼的質量。教學反思1、對于測量拉力這個比較難以