《探究加速度与力、质量的关系》教学设计
《探究加速度与力、质量的关系》教学实验方案设计
间 运 动 的 时 间ｔ ． 再 根据ｓ ～１ ａ ｔ ‘ 即可算出滑块 的加速度 ； 滑 块
２
的 质 量 用 天平 称 量 ：滑 块 所 受 外 力 的 大小 在 误 差 范 围 内 近似 等 于 拖 动 滑块 的 “ 小重物 ” 重力 的大小（ 条件是 “ 小重物 ” 的质
量 要 比滑 块 的质 量 小 很 多 ） 。 其 具 体操 作 分 为三 步 ：
的结 论 。
：
《 探 究 加速 度 与 力 、 质 量 的 关 系》 教 学 实 验 方 案 设 计
５ ６ ３ ０ ０ ０ ）
二、 控制物体（ 滑块 ） 所 受 的外 力 不 变 （ Ｆ ＝ ０ ． １ ０ Ｎ ） ， 探 究 加 速 度 与 质 量 的关 系 的实 验 数 据 记 录 如 下 表
一
、
控制物体 （ 滑块 ） 的质 量 不 变 （ Ｍ＝ Ｏ ． ６ ０ ｋ ｇ ） ， 探 究 加 速度
与 力 的 关 系 的 实验 数 据 记 外力（ Ｎ）
Ｏ ． Ｏ ５ Ｏ ． １ ０ Ｏ ． １ ５ Ｏ ２ ０
时间（ ｓ ）
１ ’
３ ４
０ ． ４ ０ Ｏ ． ３ ０
１ ． 作 出 相 应 的 函数 图像 ； ２ ． 学生归纳实验结论 ： 在物体受 到的作用力一定 时 ． 物 体 加 速 度 的大 小 跟 它 的 质量 成 反 比 。
三 、 由学 生 根 据 一 、 二的结论归 纳得Ｈ ｛ 物体 加速度与力 、 质 量 的关 系 ： 物 体 加 速 度 的 大 小跟 它受 到 的 作用 力 成 正 比 、 跟 它 的质 量 成 反 比。 实验方案反思 ： 教材提供的方案 （ 一） 中的 “ 光 滑水 平 面 上 ” 是 一 种 理 想 化 的模 型 ． 本 实验 方 案 用水 平气 垫 导 轨 等 效 替 代 光 滑水 平 面 ． 是 对 学 生 进 行 科 学 技 术 革 新 ，创 造 条 件 把 实 际 问题 模 型 化 的一 次科学观 、 模 型 观 的思 想 教 育 。 该 实 验 方 案 的系 统 误 差 主 要 源 于 实 验 条 件 的控 制 。控 制 条件一 ： 气 垫导轨的水平调节 ： 控制条 件二 ： “ 小 重物 ” 的 质 量 要 比滑 块 的 质 量 小 很 多 （ 一 般 要 求 滑 块 的 质 量 比“ 小重物 ” 的 质 量 至 少 大 十 倍 以上 ） 。 用该实验方案教学《 探究加速度与力 、 质 量 的关 系 》 ， 在 绝 大 多 数 学 校 的实 验 室 应 该 具 备 所 需 的 实 验 器 材 和 实 验 条 件 ， 实验 可 操 作 性 强 ， 定量效果好 。 其 中实 验 数 据 的 处 理 和 函数 图 像 的描 绘 ， 若 由 计算 机辅 助 完 成 则 会 收 到 事 半 功 倍 的 效 果 ， 从 而 提 高课 堂 教 学 的有 效性 。
探究加速度与力、质量的关系教案
第四章运动和力的关系实验：探究加速度与力、质量的关系物理观点：理解实验思路的合理性，以及用图象处理实验数据的有效性。
科学思维：经历实验的操作和测量过程，以及通过图象处理实验数据的过程，体验如何平衡摩擦阻力、减少系统误差的操作方法。
科学探究：体通过探究实验，培养实事求是、尊重客观规律的科学态度。
科学态度与责任：通过探究激发学生的求知欲和创新精神1.教学重点；（1）控制变量法的使用（2）如何提出实验方案并使实验方案合理可行2.教学难点实验数据的分析与处理学生分组实验的器材：木板、小车、打点计时器、电源、小筒、细线、砝码、天平、刻度尺、纸带等。
(①附有滑轮的长木板2块；②小车2个；③带小钩或小盘的细线2条；④钩码(槽码)，规格：10 g、20 g，用做牵引小车的力；⑤砝码，规格：50 g、100 g、200 g，用做改变小车质量；⑥刻度尺；⑦1 m～2 m粗线绳，用做控制小车运动)一、引入新课牛顿第一定律告诉我们物体在不受力的情况下保持的运动状态是静止或匀速运动。
那么，同学们考虑过没有物体在受到力的情况下的运动状态是怎样的呢？这节课我们就来研究这个问题。
思考的问题：1、物体运动状态的改变是指哪个物理量的改变？标志物体运动状态变化快慢的物理量是什么？2、对于任何物体，在它们受到相同作用力时，决定它们状态变化难易水准的唯一性因素是什么？二、新课内容提出问题:物体的加速度a与所受到的合外力F、物体质量m有怎样的关系？猜测与假设：m 一定时，F 大，a大a与F成正比F 一定时，m 大，a小a 与m成反比实验探究a、F、m的关系问题1怎样测量（或比较）物体的加速度?方法一：假如物体做初速度为零的匀加速直线运动，则可利用刻度尺测量位移和秒表测量时间，然后由公式a=(2x)/t2可算出方法二：利用打点计时器实行实验，根据纸带上打出的点可测量加速度方法三：利用比值法。
因为a=(2x)/t2测出两个初速度为零的匀加速运动在相同时间内发生的位移x1,x2，位移之比就是加速度之比问题2：如何为运动的物体提供一个恒定的合力？又如何测出这个合力呢？方法一：粗糙斜面上，用悬吊重物的方法为小车提供拉力, 通过改变增减重物的质量就可改变小车受到的拉力一端垫高，用重力的分力G1将摩擦力f 平衡抵消掉问题3：如何为运动的物体提供一个恒定的合力？又如何测出这个合力呢？方法二：光滑水平面上利用重物下落拉动小车运动，通过增减重物重量就能够改变小车所受的合力。
实验探究加速度与力和质量的关系教案
§4.2 实验：探究加速度与力和质量的关系一、教学目标：1、知识与技能（1）学会用控制变量法探究加速度与力和质量之间的关系（2）能利用纸带计算小车在运动的过程中的加速度（3）从实验中得出加速度与力成正比，与质量成反比2、过程与方法（1）体验科学探究的基本步骤（2）学会使用常见的研究方法——控制变量法3、情感态度与价值观（1）使学生在互相协作中，发扬团队精神（2）培养学生尊重事实，实事求是的科学研究作风二、教学重点、难点1、教学重点重点：用控制变量法探究加速度与力和质量之间的关系2、教学难点难点：如何平衡摩擦力三、设计思路本课题设计思路旨在让学生体验科学研究的基本步骤。
通过复习牛顿第一定律等已经学过的知识引出课题——探究加速度与力和质量的关系。
在教师的引导下，学生通过讨论、交流，，设计实验方案，给出所需的实验器材,进行实验验证。
教学策略：通过教师的讲解和演示以及学生亲自动手操作,使学生能够相互合作,同时又有教师指导的情况下.正确处理数据,得出实验结论.体验科学探究的乐趣.四、教学资源演示实验器材：光滑的水平板（一端带有定滑轮）;钩码，细绳，打点计时器,学生电源,纸带,复写纸,小车.五、教学过程引入新课教师提问:我们知道物体的运动状态是用速度描述的呢?那么物体运动状态改变的快慢,其实也就是支物体速度改变的快慢.我们是用加速度来描述.那么大家想想看,影响物体速度改变的快慢的因素有哪些呢?学生回答:物体的质量和物体所受的力进一步引导学生,提问:那么在其他因素相同的情况下:质量大的物体速度改变的快,还是质量小的物体速度改变的快呢?学生通过思考,根据牛顿第一定律知道:质量是物体惯性的量度,质量大的物体惯性大,运动状态难改变.让学生尝试利用日常生活事例说明:相同牵引力的情况下,同一辆车,空车时速度增大的快,而满载时速度增大的慢.说明其他因素相同的情况下,质量小的物体速度容易改变.也就是质量小的物体加速度大.再次提问:那么在其他因素相同的情况下;物体受力大速度改变的快呢?还是受力小的物体速度改变的快呢? 学生通过思考,根据生活经验:物体受力小,运动状态难改变.加速度就小.反之也成立.让学生尝试利用日常生活事例说明:相同质量的情况下,同一辆车,牵引力大的时候速度增大的快,而牵引力小的时候速度增大的慢.说明其他因素相同的情况下,牵引力大的物体速度容易改变.也就是牵引力大的物体加速度大.通过以上复习提问;让学生从定性上知道:物体的加速度与它的质量以及所受的合外力的关系.即加速度与质量成反比而与所受的合外力成正比.新课教学在上面通过复习定性知道了加速度a与物体的质量m和物体所受的合外力f的关系,但是科学要求严谨性,所以我们要定量的知道a与m和f的关系.因此我要通过实验得到这三者之间具体是什么关系.那下面我们就要针对这个目标,该怎么来研究加速度a与物体的质量m和物体所受的合外力f 的关系呢?需要用什么方法呢.学生根据在初中学习过的研究电阻与电压和电流的关系中知道要想研究某个物理量与几个因素的关系时,要采用一种常见的物理实验方法--------控制变量法.接下来设计实验:(一)、实验思路1、a与f的关系(保持物体的质量不变)2、a 与m的关系(保持物体所受的合外力不变)(二) 、实验器材光滑的水平板（一端带有定滑轮）;钩码，细绳，打点计时器,学生电源,纸带,复写纸,小车.在这个过程教师要能够引导学生根据实验的设计思路需要,给出实验器材,而且要知道这些器材的用途.(三) 设计装置该实验装置中，水平方向是不是只受到钩码的拉力作用？还有没有其他力？这个力对实验有没有影响？如何消除这一影响呢？通过引导学生对影响实验的各种因素进行分析，让学生进一步体会所学的知识的实践意义，培养他们的创新能力。
实验探究加速度与力和质量的关系教案
以下是一个实验探究加速度与力和质量的关系的简要教案：
实验名称：探究加速度与力和质量的关系
实验目的：
1. 了解力对物体运动状态的影响；
2. 探究加速度与施加的力和物体质量之间的关系。
实验材料：
1. 平滑水平桌面
2. 小推车或滑轮组
3. 牵引绳
4. 弹簧测力计
5. 不同质量的金属块
实验步骤：
1. 在水平桌面上放置小推车或滑轮组。
2. 用牵引绳连接弹簧测力计和小推车，并确保绳子通过滑轮组。
3. 给小推车施加不同大小的拉力，记录每次施加的力值。
4. 将不同质量的金属块放在小推车上，保持拉力不变，记录金属块的质量和推车的加速度。
5. 重复实验多次，以获得可靠的数据。
实验数据处理：
1. 根据实验数据绘制力与加速度的图表，分析它们之间的关系。
2. 计算不同质量下的加速度，比较结果并总结规律。
实验注意事项：
1. 确保实验台面光滑水平，减少外界干扰。
2. 每次实验前都要校准弹簧测力计，确保准确性。
3. 实验时要小心操作，避免受伤。
思考问题：
1. 根据实验结果，你觉得加速度与施加的力和物体质量之间有何关系？
2. 实际生活中还有哪些情况符合你在本实验中得出的结论？
通过这个实验，学生可以直观地感受到力对物体运动状态的影响，理解加速度与力和质量之间的关系。
同时，培养学生的实验设计能力和数据分析能力。
探究加速度与力,质量的关系教案
《探究加速度与力、质量的关系》教案教学目标：（一）知识与技能了解影响加速度大小的因素;能通过实验探究得出物体的加速度与所受的外力成正比,与物体的质量成反比。
要重视学生实验技能的提高,培养学生获取知识和设计实验的能力。
（二）探究过程与方法通过控制变量法,使学生充分体会探究问题,与小组成员合作设计实验方案,操作实验,借助多媒体辅助,利用图象法对实验数据进行处理,讨论分析与交流,最后总结出实验结论。
（三）情感态度与价值观使学生经历科学探究的过程,体会探究过程中所用的科学方法,体验成功的喜悦;激发学生的学习兴趣。
教学重点：1、使学生掌握控制变量法的使用;2、加速度与力、质量的关系的探究过程。
教学难点:引导学生在猜想的基础上进行实验设计,提出可行的实验方案、完成实验并得出实验结果。
教学方法：学生分组实验讨论法合作法分析处理法导学法教学器材：教学设备:多媒体教室、课件学生分组实验器材:气垫导轨、气源、两个光电门和与之配套的数字计时器,滑块、滑片、细线、小桶、天平、砝码、细沙、弹簧秤、小车、木块、钩码、一端带有滑轮的长木板、打点器、纸带、秒表、毫米刻度尺、垫木、橡皮筋等。
教学过程一、引入1、质量接近的普通轿车从0加速到100Km/h 时至少10s而F1赛车需要时间不超过 2.5s?为什么赛车的加速度比较大?2、并驾齐驱的大货车和小汽车在同样大的制动力作用下,哪种车更容易刹车?请同学们从生活经验出发提出自己的看法,并举例说明。
总结：从以上两例中我们可以得到结论：当力的大小一定时，质量越大，加速度越小。
当物体质量一定时，力越大，加速度越大。
（提出问题）物理学并不满足于这样的定性的描述，物体的加速度与它受的力、它的质量有什么定量的关系？二、正课（1）.实验方案的确定（教师活动）那么我们应采用什么方法来研究加速度的大小与物体的受力和物体的质量之间的定量关系呢？（学生活动）可以先研究加速度与物体受力的关系，再研究加速度与物体的质量的关系。
教学设计2：4.2 实验 探究加速度与力、质量的关系
2实验：探究加速度与力、质量的关系一、教材分析这是一节学生实验课，目的是为了让学生体会物理探究过程中所用的科学方法。
书中没有给出确定的实验方案，要学生自己设计，但是给出了实验的基本思路：控制变量法。
学生在初中已经接触过控制变量法，难度应该不大。
二、教学目标知识与技能1．理解物体运动状态的变化快慢，即加速度大小与力有关，也与质量有关．2．通过实验探究加速度与力和质量的定量关系．3．培养学生动手操作能力．过程与方法1．指导学生半定量的探究加速度和力、物体质量的关系，知道用控制变量法进行实验．2．学生自己设计实验，自己根据自己的实验设计进行实验．3．对实验数据进行处理，看一下实验结果能验证什么问题.情感态度与价值观1．通过探究实验，培养实事求是、尊重客观规律的科学态度．2.通过实验探究激发学生的求知欲和创新精神．3. 培养与人合作的团队精神．三、教学重难点教学重点1．控制变量法的使用．2．如何提出实验方案并使实验方案合理可行．3．实验数据的分析与处理．教学难点1．如何提出实验方案并使实验方案合理可行．2．实验数据的分析与处理．四、学情分析学生对控制变量法应以掌握，关键是实验设计，实验操作能力不强，应让其做好充分的课前预习五、教学方法探究、讲授、讨论、练习六、课前准备多媒体课件，小车（20辆，每辆车上贴上质量为200g，贴上“参照车”与“实验车”字样），一端带有滑轮的长木板（20个），一次性小塑料口杯及棉线套（20个，质量可忽略），50g 规格钩码10盒（每盒10个），托盘天平砝码20盒，刻度尺（米尺），线绳若干，铁文件夹10个，计算机和大屏幕投影系统一套，计算器。
七、课时安排1课时八、教学过程（一）预习检查、总结疑惑（二）情境导入、展示目标利用多媒体投影图4—2—1；分组定性讨论组I：物体质量一定，力不同，物体加速度有什么不同?组2：力大小相同，作用在不同质量的物体上，物体加速度有什么不同?师：请组1的代表回答一下你们讨论的结果．组1生：当物体质量一定时，物体的加速度应该随着力的增大而增大．师：请组2的代表回答你们组讨论的问题，组2生：当力大小相同时，物体质量越大，运动状态越难以改变，所以质量越大，加速度越小．师：物体运动状态改变快慢取决于哪些因素?定性关系如何?生l：应该与物体的质量和物体所受的力有关系．力越大，加速度越大；质量越大，加速度越小．生2：这里指的力应该是物体所受的合力，以上图为例，物体所受的重力和支持力相等，不参与加速度的提供．师：刚才进行多媒体演示时一次是固定力不变，一次是固定质量不变，这样做有什么好处呢?生：方便我们的研究．师：这是研究多个变量之间关系的非常好的方法，我们把它称作控制变量法．我们以前在什么地方学到过这种方法?生1：在初中我们在探究物体的密度与质量、体积之间的关系时生2：在研究电流与电压、电阻的关系时．师：好，我们这节课就用这种方法进行探究加速度和力、质量之间的关系．首先来看本届的学习目标知识与技能1．理解物体运动状态的变化快慢，即加速度大小与力有关，也与质量有关．2．通过实验探究加速度与力和质量的定量关系．3．培养学生动手操作能力．过程与方法1．指导学生半定量的探究加速度和力、物体质量的关系，知道用控制变量法进行实验．2．学生自己设计实验，自己根据自己的实验设计进行实验．3．对实验数据进行处理，看一下实验结果能验证什么问题，情感态度与价值观1．通过探究实验，培养实事求是、尊重客观规律的科学态度．2．通过实验探究激发学生的求知欲和创新精神．3.培养与人合作的团队精神．（三）合作探究、精讲点拨一、加速度与力的关系师：设计一个实验，保持物体的质量不变，测量物体在各个不同的力的作用下的加速度，分析加速度与力的关系．大家分组讨论并且每组设计一个实验方案，并说明实验的原理．分组讨论组l生1：我们是根据课本上的参考案例设计实验的(在投影仪上展示实验装置如图4—2—2)．组1生2：我们设计实验的实验原理如下；因·为两个小车的初速度都为零，拉力大小不同，但对每个小车来说保持不变，所以小车应该做匀加速直线运动．根据初速度为零的匀加速直线运动的位移公式x=at2/2可知，加速度和位移成正比，只要测量位移就可以得到加速度与受力之间的关系，力的大小可以根据盘中的砝码求出来．师：下面请组2的代表发言．组2生1：我们设计的方法和组1的差不多，我们是用了一辆小车，小车后面连接一纸带，用打点计时器记录小车的运动情况，根据所打的点计算小车的加速度，然后再看所受的力和加速度的关系．组2生2：为了消除摩擦力的影响，我们在木板下面垫了一个小木块，当小车没有拉力时让它在木板上匀速运动．师：这个同学的想法很好，这样小车受到的绳子的拉力就等于小车受到的合力，下面请组3的同学代表发言．组3生1：前面两组的同学设计实验时都是物体的初速度为零，我们可以利用气垫导轨设计一个更为一般的方法，让导轨倾斜不同的角度，滑块所受的力就是重力的分力，让滑块滑过轨道中间的两个光电门，记录经过光电门的速度和两个光电门的距离，根据公式x=(v2－v02)/2a可以求出加速度的大小，从而可以得到加速度和力的关系．师：好的，在进行实验之前还应该先设计自己的实验表格来记录一下自己的实验数据．那么你是怎样设计表格使你的实验数据得以记录的呢?生1：水平面长木板与小车，车后用绳控制小车运动，两车质量相同．表格设计如下：参考表格生2：用一辆小车，测量加速度师：好，现在大家就根据自己设计的方案进行实验，把数据填人设计的表格内．学生进行实验，老师巡回指导，帮助实力较弱的小组完成实验师：现在请各小组简要进行一下实验报告．组1生1：我们根据课本上的参考案例进行了实验，因为已知小车的加速度和位移成正比，通过验证位移和受力之间的关系，即可得出加速度和受力的关系．师：实验数据是怎样进行处理的呢?组1生2：我用的是位移和对应力的比值．组1生3：通过我们的讨论，我们发现用作图的方法能更好地表示位移(即加速度)和力的关系．关系图表如图4—2—3所示；可得在研究物体质量不变的情况下，物体的加速度与物体所受的外力成正比．组2生：我们通过处理小车后面的纸带，计算出小车的加速度，通过作图验证了小车的加速度和物体所受的合力成正比．组3生：我们用气垫导轨作出的加速度和所受力的关系图象，实验结论是图象非常接近一条过原点的直线．师：大家做得都非常好，那么你们在实验中遇到的困难是什么呢?能不能想出办法来克服?组1生：当拉小车的砝码的质量较大时，绳子容易打滑，从而影响了位移的测量．我们用松香涂抹在绳子上，效果不错．组2生：我们在做实验时发现了这样一个问题，即当砝码的质量和小车的质量差不多时，a—F图象不能再是一条直线，而是发生了弯曲．师：这组同学的问题非常好，实际上砝码和盘的重力并不严格等于小车受到的拉力，简单证明如下：设砝码及盘的质量为m，小车的质量为M，则分别对它们进行受力分析，对小车，受拉力和摩擦力，对砝码和盘，受重力和拉力，那么它们之间的关系是什么呢?如果相等，根据物体受合力为零则物体做匀速运动，而实际上砝码及盘实际的运动应该是做加速运动，所以说重力和拉力并不相等，而是应该重力大于拉力，而我们在实验中认为二者相等，所以实验的误差有一部分来源于此．控制的方法就是尽可能地使砝码和盘的质量远小于小车及砝码的质量，具体的分析方法我们将在下一节学到．组3生：虽然用气垫导轨做实验结果比较精确，但实验数据处理比较复杂．师：我们可以用计算机进行数据处理，使数据处理变得简单化，大家在课下讨论一下看如何用数据处理软件处理实验中得到的数据．师：以上我们是通过控制物体的质量不变来探究物体的加速度与物体所受力之间的关系，下面同学们继续做实验，通过控制物体所受的力不变来探究物体的加速度和质量的关系．二、加速度与质量的关系学生进行实验，老师巡回指导，帮助实力较弱的小组实现实验由于和以上的实验方法非常类似，所以可以直接让学生得出结论．师：大家得出的结论是什么?生：物体加速度在物体受力不变时，和物体的质量成反比．师：这时候我们应该怎样通过图象来验证问题呢?生：我们如果作a—M图象则图象是曲线，我们可以作a—1／M图象来解决这个问题，物体的加速度和质量成反比，所以a—1／M图象应该是一条过原点的直线．三、由实验结果得出的结论师：通过大家的实验，排除误差的影响，大家讨论总结一下加速度和物体所受的力以及物体质量之间的关系．[分组讨论]生1：我们可以得出这样的结论：物体的加速度和物体所受的力成正比，和物体的质量成反比．生2：应该是和物体所受的合力成正比．生3：我想力是矢量，加速度也是矢量，加速度的方向应该和物体所受力的方向相同．师：(总结)大家的发言非常好，那么我们得出的结论是不是一个定理性的结论呢?仅靠少量的实验是不行的，应该通过更为精确的实验和更多次的实验进行证明，不过我们大家在现有水平下能够得出这个结论是非常了不起的，这是我们下节课要学的牛顿第二定律的内容．（四）反思总结、当堂检测在水平路面上，一个大人推一辆重车，一个小孩推一辆轻车，各自做匀加速运动(阻力不计)．甲、乙两同学在一起议论，甲同学说：大人推力大，小孩推力小，因此重车的加速度大．乙同学说，重车质量大，轻车质量小，因此轻车的加速度大．你认为他们的说法是否正确?请简述理由．答：甲、乙两同学的结论和理由都不全面和充分，物体的加速度决定于物体所受的合外力和物体的质量．大人的推力虽然大，但车的质量也大，因此重车的加速度也不一定就大．小车的质量小，但是小孩的推力也小，因而轻车的加速度也不一定大．判断谁的加速度大，必须看各自的质量和合外力．[小结]本节我们学习了：1．力是物体产生加速度的原因．2．用控制变量法探究物体的加速度与合外力、质量的关系；设计实验的方法．3．物体的质量一定时，合外力越大，物体的加速度也越大；合外力一定时，物体的质量越大，其加速度越小，且合外力的方向与加速度的方向始终一致．4．实验数据的处理方法．九、板书设计表格数据分析十、教学反思学生实验控制比较难，可能出现各种情况，课前教师应做好充分准备。
探究加速度与力、质量关系教学设计
探究加速度与力、质量关系教学设计加速度是物体在单位时间内改变速度的量，是动力学中的基本量。
而力和质量则是物体受到的作用和物体自身的属性。
要探究加速度与力、质量之间的关系，需要从牛顿运动定律入手进行教学。
教学目标：1. 了解牛顿运动定律；2. 掌握加速度、力、质量之间的关系；3. 应用公式计算物体的加速度、力、质量等基本参数。
教学步骤：步骤一：了解牛顿运动定律引导学生了解牛顿运动定律的三个基本规律，即惯性定律、动力学定律和相互作用定律，包括每个定律的内容和具体应用。
让学生了解物体运动的基本规律，为后续知识的学习做好铺垫。
步骤二：介绍加速度、力、质量的基本概念通过实例引导学生了解加速度、力、质量的概念与物理量，并提供标准的量纲和单位，帮助学生正确认识和使用这些概念。
同时，介绍加速度、力、质量之间的数学关系和表达式，例如F=m*a、a=F/m等等。
步骤三：课堂探究在课堂上进行实验，通过改变物体质量和所施加的力的大小来观察其加速度的变化。
让学生在实践中体验学习，并将实验数据整理记录下来，通过统计分析帮助学生更好地理解加速度、力、质量之间的关系。
步骤四：应用实践尝试引导学生通过实际例子计算物体的加速度、力、质量等基本参数，在实际应用中掌握这些知识的具体运用。
例如给定物体的质量和所施加的力，要求学生计算物体的加速度和加速度的方向。
教学方法：1. 多媒体讲解：利用图片、视频等多媒体形式来具体地展示概念和原理，提高学生的理解力和学习兴趣。
2. 实验探究：通过实验让学生实践学习，在实践中体验并理解加速度、力、质量之间的关系。
3. 师生互动：教师可以在课堂上进行举手示意答题互动，增加学生的参与度，让学生更好地理解概念以及掌握解题方法。
教学评估：在课程结束后，教师可以通过考试、问答、小组讨论等形式进行评估，检测学生是否达到教学目标。
同时也可以在教学过程中随时给予学生反馈和指导，帮助学生及时纠正错误并调整学习策略，让教学更加高效和有针对性。
第二节 探究加速度与力、质量的关系教案
第四章运动和力的关系第二节探究加速度与力、质量的关系一、教学目标1.知识与技能：理解并掌握牛顿第二定律的基本内容，即加速度与力、质量之间的关系。
学会通过实验方法探究加速度、力、质量三者之间的定量关系。
能够运用控制变量法设计实验，并准确记录和分析实验数据。
2.过程与方法：通过实验操作和数据分析，培养学生的动手能力和科学探究精神。
引导学生运用逻辑推理和数学方法处理实验数据，得出科学结论。
3.情感态度与价值观：激发学生对物理学的兴趣和好奇心，培养严谨的科学态度。
培养学生团队合作和沟通交流的能力，增强团队协作精神。
二、教学重难点1.教学重点：牛顿第二定律的内容及其理解。
通过实验探究加速度与力、质量之间的关系。
2.教学难点：实验设计的合理性，确保控制变量的准确性。
数据处理和分析，正确得出加速度、力、质量之间的定量关系。
三、教学方法实验探究法：通过设计实验，让学生亲手操作，探究加速度与力、质量之间的关系。
讨论交流法：引导学生分组讨论实验设计、数据记录和分析方法，培养团队合作和沟通能力。
归纳总结法：通过实验数据和逻辑推理，归纳总结出牛顿第二定律。
四、教学用具实验器材：小车、打点计时器、纸带、刻度尺、砝码、弹簧秤、斜面等。
多媒体设备：用于展示实验步骤、数据记录表格和实验结果。
五、教学过程1.导入新课：通过回顾牛顿第一定律，引出物体运动状态改变需要力的作用，进而提出加速度与力、质量之间可能存在的关系。
2.讲授新课：介绍牛顿第二定律的基本内容，即F=ma，其中F为物体受到的合力，m为物体的质量，a为物体的加速度。
讲解控制变量法的原理及其在物理实验中的应用。
3.实验设计：引导学生分组讨论实验设计，确定实验步骤和注意事项。
强调控制变量法在实验中的应用，即分别探究加速度与质量、加速度与力的关系时，需要保持另一个变量不变。
4.实验操作：学生分组进行实验，记录实验数据。
教师巡回指导，确保实验操作的正确性和安全性。
5.数据分析：学生根据实验数据，运用数学方法（如比例法、图像法等）分析加速度与力、质量之间的关系。
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《实验：探究加速度与力、质量的关系》教学设计高中物理组：潘永红【教学目标】一、知识与技能1．理解物体运动状态的变化快慢即加速度大小与力有关，与质量也有关。
2．通过实验探究加速度与力和质量的定量关系。
3．培养学生动手操作能力。
二、过程与方法1．指导学生半定量地探究加速度与力和质量的关系，知道用控制变量法进行实验。
2．引导学生自己设计实验，并根据设计进行实验。
3．对实验数据进行处理，并能根据数据结果得出结论。
三、情感、态度、价值观1．通过实验，培养实事求是、尊重客观规律的科学态度。
2．通过探究激发学生的求知欲和创新精神。
3．培养与人合作的团队精神。
【教学重点】1．控制变量法的使用。
2．如何提出实验方案，并使实验方案合理可行。
3．实验数据的分析和处理。
【教学难点】1．在老师引导下提出切实可行的实验方案。
2．实验的操作过程。
【教学用具】小车，一端带有滑轮的长木板，钩码1盒（每盒10个），配重码两个，铁夹，线绳若干。
【教学过程】一、导入：师：牛顿第一定律定性地描述了物体的运动和力的关系，物体的运动不需要力来维持，力是使物体运动状态发生改变的原因。
当物体受到的合外力不为0时，将使物体的运动状态发生改变。
而物体运动状态（也就是运动速度）发生改变时，物体具有加速度，所以说物体受到的合外力不为0是物体产生加速度的原因，即力是物体产生加速度的原因。
师：上节课的学习中我们还了解到：质量是物体惯性的量度，质量越大，惯性越大，而惯性越大就代表物体的运动状态越难改变。
运动状态难改变就是说速度变化慢即加速度小。
所以质量也将决定物体加速度的大小。
师：从上面的分析我们知道，物体的加速度与合外力和质量有关，而且大体知道它们之间是怎样的关系：质量一定时，受力越大，其加速度越大。
例如，竞赛用的小汽车，质量与一般小汽车相仿，但因为安装了强大的发动机，能够获得巨大的牵引力，可以在四五秒内从静止加速到100km/h；受力一定时，质量越小，加速度越大，例如，同样牵引力下空车的加速比装满货物的车的加速度大。
但是物体学研究不满足这样的定性关系。
我们还想知道它们之间有怎样的定量关系。
下面我们通过实验探究这个问题。
师：如果某个物理量与好几个物理之间均有关系，那如何单独研究它与其中一个物理量的关系呢？生：控制变量法控制变量法：要研究某两个量之间的关系，必须保证其它所有的量都不变。
比如我们如果要探究加速度与合外力的关系时一定要保证这两个量之外的所有量均不变，这样才能确定加速度的变化仅仅是由合外力的变化引起的。
二、实验准备：实验器材：小车、打点计时器、纸带、一端带滑轮的长木板、细线、砝码、钩码、刻度尺、天平师：本节课我们探究的内容是加速度与力、质量的关系，那实验中肯定要测量计算加速度、质量、合外力这三个物理量。
师：对于物体运动的加速度的测量计算，哪位同学有好的思路建议？生：可以跟前面测量匀变速直线运动加速度一样用打点计时器。
师：不错，这是一个非常好的建议。
本节探究实验我们就是采用打点计时器来测量计算小车的加速度。
师：对于小车质量的测量，我想大家应该知道用什么样的测量仪器吧？生：用天平！师：很好，就是用天平。
现在我们已经解决了两个物理量的测量计算。
那还有最后一个，就是如何测量计算小车所受的合外力，这是今天这节课的一个重点，也是一个难点。
师：在思考如何测量物体所受的合外力前我们先思考如何才能给小车提供一个恒定的合外力。
大家可以根据老师给你们的实验仪器来思考回答这个问题。
生：把附有滑轮的长木板平放在水平实验桌上，将细绳一端与小车相连，一端绕过滑轮，下面挂上钩码。
小车在钩码的牵引力下运动。
通过增减钩码数改变小车的受力；通过往小车上增减砝码改变小车的质量。
师：这位同学回答得非常好，非常全面。
通过增减钩码数改变小车的受力，那我们如何来测量小车所受的合外力呢？是不是钩码的重力就是小车所受的合外力呢？生：小车受四个力，重力、支持力、摩擦力、绳子的拉力。
重力和支持力相互抵消，物体的合外力就等于绳子的拉力减去摩擦力。
小车所受的合外力不是钩码的重力师：那看起来比较麻烦，还要再去计算摩擦力，算摩擦力时又要μ和压力N。
总之这样要得到合外力的实验数据太麻烦困难了。
能不能有好一点的解决方法呢？这里主要是摩擦力惹的麻烦，有没有办法把摩擦力的影响给消除了呢？生：不可能吧？物体在现实中不可能不受摩擦力！师：我们虽然不能消除摩擦力，但我们可以消除摩擦力的作用效果，通过前面的学习中我们已经了解到，一对平衡力的作用效果是可以相互抵消的，我们能不能用一个与摩擦力平衡的力来抵消摩擦力的作用效果呢，使摩擦力有等于没有。
师：其实答案我早就给你们了，大家还记得这样一道题吗？如图一个木块正在倾角为θ为的三角斜面上匀速下滑，试求斜面的动摩擦因数。
解：N 、摩擦力f 。
这三个力的合力为0。
如何利用这个关系呢？我们可以将重力分解，分解后则有N mg =θcos ，θθθμθμμθtan cos sin cos sin ==⇒==mg N mg ，所以动摩擦因数为tan θ。
问：如果此时给物体加上一个沿斜面向下的力F ，那物体现在受到的合外力是多少？解：加了一个力以后刚才的那三个力都没有变，所以它们的合力还是0，再加上一个力F ，所以物体现在的合力是F 。
平衡摩擦力：我们将长木板倾斜一定角度θ，θ应该等于μarctan ，此时物体在斜面上受到的合外力为0。
做实验时肯定无法这么准确，我们只要把木板倾斜到物体在斜面上大致能够匀速下滑（可以根据纸带上的点来判断），这就说明此时物体合外力为0，摩擦力被重力的沿斜面向下的分力（下滑力）给抵消了。
由于小车的重力G 、支持力N 、摩擦力f 相互抵消，那小车实验中受到的合外力就是绳子的拉力了。
师：那如何来测量绳子的拉力呢？生：看钩码的重力就行了，钩码的重力不就是绳子的拉力吗？师：是吗？那请同学们先回答我一个问题：什么情况下绳子的拉力等于钩码的重量？或当绳子拉力等于钩码重力时，钩码做的是什么运动？ 生：当绳子拉力等于钩码重力时，钩码做的是匀速直线运动或静止。
师：实验钩码做的是匀速直线运动吗？生：不是！钩码与小车一样做匀加速直线运动，绳子的拉力应该小于钩码的重力。
师：那怎么办呢？理论计算发现当砝码质量比小车质量小得多时（≤1/6），绳子的拉力近似等于砝码的重力，即小车受到合外力近似等于砝码的重力。
这个结论在我们学完本章之后自己就可以证明。
三、探究过程1、探究加速度与合外力关系时，只要保持质量不变，改变钩码个数，得到两次实验的钩码重力之比，再通过纸带得出两次加速度之比，看钩码重力之比是不是等于加速度之比，如果是，说明加速度与合外力成正比。
2、探究加速度与质量关系时，保证钩码数量不变即合外力不变，改变质量，得到两次质量之比，再通过纸带得到两次加速度之比，看加速度之比是不是等于质量之反比，如果是，说明加速度与质量成反比。
师：在不需要计算出具体加速度数值的情况下如何从纸带上计算两次加速度之比呢？生：如果能让两次实验的时间相同，则根据初速度为0的匀加速直线运动时在相同时间内的位移之比等于加速度之比。
21121t a s =22221t a s = 2121a a s s =师：这位同学设想得很好，怎样才能让两次实验的时间相同呢？我给大家提四、进行实验，处理数据1、实验一 探究加速度与力的关系表一：两车质量都是250g表二：两车质量都是250g组别12 32、实验二探究加速度与质量的关系表三：两车挂的钩码质量都是20g蓝色小车红色小车车组别 车和车上砝码总质量/g （代表质量m 1）位移x 1/cm 车和车上砝码总质量/g （代表质量m 2）位移x 2/cm 1 2 3表四：两车挂的钩码质量都是20g组别1 2 3蓝色小车 红色小车组别 绳上挂的钩码 （代表力F 1/N ） 位移x 1/cm 绳上挂的钩码（代表力F 2/N ） 位移x 2/cm 1 2 3五、分析实验数据和误差分析 让学生分析表二和表四，并得出结论结论：在这个实验中，我们根据日常经验和观察到的事实，首先猜想物体的加速度与它所受的合外力及它的质量有最简单的关系，即与合外力成正比，与质量成反比。
F a ∝，ma 1∝。
如果这个猜想正确，那么根据实验数据以a 为纵坐标、以F 为横坐标，和以a 为纵坐标、以m 1为横坐标作出的图象，都应该是经过原点的一条直线。
但实际情况往往不是这样：描出的点有些离散，并不是严格地位于某条直线上；用来拟合这些点的直线并非准确地通过原点。
这时我们会想，自然规律真的是F a ∝和ma 1∝吗？如果经过多次实验，图象中的点都十分靠近某条直线，面这些直线又都十分接近原点，那么实际的规律很可能就是这样的。
可见，到这时为止，我们的结论仍然带有猜想和推断的性质。
只有根据这些结论推导出的很多新结果都与事实一致时，它才能成为“定律”。
本节实验只是让我们对于自然规律的探究有所体验，实际上一个规律的发现不可能是几次简单的测量就能得出的。
由此看来，科学前辈们在根据有限的实验事实宣布某个定律时，既需要谨慎，也需要勇气。