探究加速度與力

1、探究加速度與力、質(zhì)量的半定量關(guān)系（一）四川省中江中學(xué)許興亮教材依據(jù)教育科學(xué)出版社高中物理必修第三章第二節(jié)教學(xué)流程提出假設(shè)猜想設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并分組探究師生交流，完善實(shí)驗(yàn)方案繼續(xù)探究，采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并論證猜想教師小結(jié)評(píng)估，布置作業(yè)創(chuàng)設(shè)情景、提出問(wèn)題復(fù)習(xí)舊課、引入新課教學(xué)目標(biāo)一、知識(shí)與技能1.理解加速度大小與力有關(guān)，同時(shí)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)量的半定量關(guān)系。3.培養(yǎng)學(xué)生分析、動(dòng)手和總結(jié)的能力。二、過(guò)程與方法知道用控制變量法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，指導(dǎo)學(xué)生探究該實(shí)驗(yàn)。觀察實(shí)驗(yàn)并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得出結(jié)論。三、情感目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、尊重科學(xué)的態(tài)度。激發(fā)學(xué)生探索精神和求知欲。培養(yǎng)團(tuán)體

2、的合作能力。教學(xué)重點(diǎn)正確使用控制變量法。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，以探究未知問(wèn)題正確對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析與處理教學(xué)難點(diǎn)正確實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)具體操作過(guò)程。 教學(xué)器材分別帶有滑輪的兩個(gè)長(zhǎng)板組合體（24組），小車（48個(gè)），50g鉤碼10盒（每盒10個(gè)），托盤天平（1個(gè)即可），刻度尺（24把），20g小桶（48個(gè)），20g砝碼（48個(gè)），細(xì)線若干條（每組至少2條）。 教學(xué)要求本節(jié)為分組實(shí)驗(yàn)24組，每組23人，男女都要有，選出組長(zhǎng)一名，帶課本和鉛筆。教學(xué)過(guò)程一、復(fù)習(xí)舊課，引入新課 教師提問(wèn)：回憶一下上節(jié)課（牛頓第一定律）我們學(xué)習(xí)的內(nèi)容，牛頓第一定律的內(nèi)容是什么？我們又稱它什么定律呢？學(xué)生回答：一切物體總保持勻速

3、直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止，牛頓第一定律又稱慣性定律，慣性只與質(zhì)量有關(guān)。教師總結(jié)：很好，牛頓第一定律其實(shí)說(shuō)明了物體在不受力時(shí)所呈現(xiàn)的兩個(gè)狀態(tài)，兩個(gè)狀態(tài)加速度都等于0，那大家想一下物體如果受力的話會(huì)呈現(xiàn)什么樣的狀態(tài)？加速度還是0嗎？學(xué)生回答：應(yīng)該不是0，因?yàn)榱κ歉淖兾矬w運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。教師：非常好，那么加速度到底和什么因素有關(guān)系呢？我們這節(jié)課就開始探究。二、進(jìn)行新課1.創(chuàng)設(shè)情境問(wèn)題，提出猜想教師：打開課本74頁(yè)，看圖3-2-1，這兒有四幅圖，我們可以將它們分為上下兩組，請(qǐng)同學(xué)們仔細(xì)觀察比較，根據(jù)你的生活體驗(yàn)，加速度和什么有關(guān)系？大家討論。學(xué)生觀察并分組討論大約2分鐘。教

4、師提問(wèn)：通過(guò)你對(duì)幾幅圖的觀察，猜一下加速度和什么物理量有關(guān)系呢？學(xué)生猜想：我們用控制變量法研究。物體質(zhì)量一定，外力越大，加速度越大。物體受力一定，質(zhì)量越大，加速度越小。教師：非常好，那我們現(xiàn)在就用實(shí)驗(yàn)來(lái)證明剛才你們的猜想是否正確！2.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案教師先介紹實(shí)驗(yàn)器材及其原理。教師：我們這有帶有滑輪的兩個(gè)長(zhǎng)板組合體，小車，50g鉤碼，刻度尺，20g小桶，20g的砝碼，細(xì)線，每組兩條細(xì)線，我這還有一臺(tái)托盤天平。這里重點(diǎn)介紹長(zhǎng)板組合體，長(zhǎng)板上面有刻度，在板子的一端有一個(gè)小的紅色開關(guān)按鈕，如果按住紅色按鈕，兩長(zhǎng)板上的繩子會(huì)同時(shí)釋放，松開按鈕，繩子會(huì)被卡住。下面同學(xué)們按分組對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，說(shuō)明加速度和力、

5、質(zhì)量到底有怎樣的關(guān)系？學(xué)生活動(dòng)：分組進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。教師對(duì)每組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行指導(dǎo)。（大約需要10分鐘）3.完善實(shí)驗(yàn)方案教師：剛才看了大家設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，很多同學(xué)都有探究思路：將小車與小桶用細(xì)繩相連，并跨接在滑輪上，這樣就分別在兩個(gè)長(zhǎng)板上連接好了兩個(gè)相同的裝置。為了探究加速度和力的關(guān)系，控制小車質(zhì)量不變，往小桶里加鉤碼，觀察并比較兩個(gè)小車的運(yùn)動(dòng)情況；為了探究加速度和質(zhì)量的關(guān)系，控制小桶質(zhì)量不變，往小車?yán)锛鱼^碼，觀察并比較兩個(gè)小車的運(yùn)動(dòng)情況。但大家有沒(méi)有思考過(guò)以下幾個(gè)問(wèn)題：小繩的拉力是否等于小桶的重力？小車所受合力是否就等于拉力呢？如何給小車提供一個(gè)恒定的合力？有沒(méi)有辦法把小車所受的摩擦力消除

6、呢？在沒(méi)有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的情況下如何觀察加速度的變化情況？ 學(xué)生根據(jù)問(wèn)題討論上述四個(gè)問(wèn)題。（大約需要10分鐘） 教師提問(wèn)，學(xué)生回答。 教師總結(jié)：我們知道小車和小桶都做加速運(yùn)動(dòng)，小桶受力不平衡，重力不等于拉力。而且小車還受摩擦力，所以合力也不等于拉力，應(yīng)為拉力與摩擦力大小之差。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，我們需要平衡摩擦力（需要具體講解如何平衡），還需要設(shè)置小桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。這樣，小車所受的合力大小就近似等于小桶的重力大小。因?yàn)樾≤噺撵o止出發(fā)，則根據(jù)xat2/2得x與a成正比，所以我們可以通過(guò)兩小車位移的比例關(guān)系得出加速度比例關(guān)系。4.完善實(shí)驗(yàn)方案教師：好，既然小車的加速度大小可以看行駛的位移，所受合外

7、力大小等于小桶重力，質(zhì)量也已知。那么，通過(guò)剛才的講解，重新完整地做一遍這個(gè)實(shí)驗(yàn)。學(xué)生完整做實(shí)驗(yàn)步驟：平衡摩擦力。摁住紅色按鈕，將小車?yán)玲尫哦?，松開按鈕，先暫時(shí)將兩小車裝置設(shè)為相同。保持小車質(zhì)量不變，在其中一個(gè)小桶里放20g砝碼，兩個(gè)裝置的外力之比為2:1。摁住紅色按鈕，即釋放小車，在很短的時(shí)間內(nèi)松開按鈕，觀察兩小車位移關(guān)系。重復(fù)步驟，再保持小車所受外力（小桶的重力）不變，在一個(gè)小車上放置4個(gè)砝碼，這樣兩小車質(zhì)量之比為2:1。重復(fù)步驟，同樣觀察兩小車位移情況。 4.采集并分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論 多次測(cè)量數(shù)據(jù)，記下兩小車所行使位移大小即可。結(jié)論：小車質(zhì)量不變，外力（小桶重力）大一倍，加速度大一倍；

8、外力（小桶重力）不變，質(zhì)量大一倍，加速度為一半。5.小結(jié)并布置作業(yè)思考題：小車除了受摩擦力影響之外，還受什么影響導(dǎo)致誤差存在？克服這些影響的方法是什么？利用我們學(xué)過(guò)的實(shí)驗(yàn)器材，思考并設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，得出加速度和力、質(zhì)量之間的數(shù)量關(guān)系。閱讀課本上一些新的實(shí)驗(yàn)儀器，比如計(jì)算機(jī)與傳感器相連，可以直接測(cè)量外力，甚至加速度，了解它們的使用原理。三、教學(xué)反思與體會(huì)優(yōu)點(diǎn)：學(xué)生方面，通過(guò)活動(dòng)性實(shí)驗(yàn)，在學(xué)到理論知識(shí)的同時(shí)，更得到親身體驗(yàn)。體驗(yàn)是每個(gè)學(xué)生成長(zhǎng)過(guò)程所必需的，學(xué)生只有在參與中深刻體驗(yàn)成功，體驗(yàn)挫折，體驗(yàn)合作，體驗(yàn)質(zhì)疑，體驗(yàn)挑戰(zhàn)，才能健康成長(zhǎng)。教師方面，在此過(guò)程中充當(dāng)了引導(dǎo)者、組織者和評(píng)價(jià)者的作用。課堂剛開始引入物理情境，既能很好的抓住學(xué)生，又能對(duì)舊知識(shí)進(jìn)行鞏固。缺點(diǎn)與不足：最好利用多媒體，把一些導(dǎo)學(xué)性的問(wèn)題以P