高中物理第四章牛顿运动定律4.2实验探究加速度与力质量的关系教案4新人教必修

探究加速度与力、质量的关系实验 【教学目标】 1. 通过讨论，学生能够说出至少两种研究加速度与力、质量的关系的实验方案。 2. 学生利用DIS实验仪器，采用控制变量法，作出加速度与力，加速度与质量的图像关系。 3. 经历实验的操作和测量过程，经历利用图像处理实验数据的过程，学生能说出加速度与力、质量的定性关系，并体会在处理加速度与质量的非线性关系时所采用的倒数（化曲为直）的方法， 4. 学生能指出实验中产生误差的原因，并能对其进行分析，从中体验如何平衡摩擦阻力、减小系统误差的操作办法，以及体会探究过程中的科学严谨和合理性。 【教学实录】 一. 情景创设，问题引动 教师提问：(PPT呈现问题)根据表格内数据，讨论加速度与什么因素有关？）

技术参数 F1赛车 本田CR-V 百公里加速时间（s） 2.5 11.43 发动机(马力) 900 155 车重（kg) 605 1590 学生讨论并回答：与质量和动力 教师提供佐证：（PPT呈现新闻报道） 二．我们的猜想 学生相互讨论：加速度与物体的质量和外力之间的定性关系 学生回答：质量一定时，受力越大，其加速度越大 受力一定时，质量越小，其加速度越大。 教师提问：要研究三个物理量之间的关系，可采用的方法？ 学生回答：控制变量法 教师提问：请具体阐述该方法的具体细节 学生回答：在保证物理质量一定的情况下，改变外力来研究外力与加速度的关系；接着控制外力一定的情况下，改变物体的质量，研究质量与加速度的关系。 三．我们的探究 第一步：明确几个问题： 1.实验要探究什么? a 与F的关系；a与m的关系，采用的方法是：控制变量法； 2.如何探究? 测量哪些物理量？怎么测？ 3.如何由实验得出结论? 怎么搜集数据和处理数据？ 教师提问：怎样产生外力？并且这个外力要可测量？ 学生回答：可以挂重物，外力的大小就是重物的重力。 教师提问：重物对小车的拉力等于小车受到的合外力吗？（给出右图） 学生回答：不是，还有摩擦力 教师提问：那么怎样才能消除摩擦力的影响？ 学生回答：抬高斜面，用重力的下滑分力来平衡摩擦力。 教师提问：当小车的质量改变后，是否还要重新调节平衡呢？ 学生讨论，教师总结并板演 cossinmgmg

可见，与质量m无关

第二步：选择方案 教师提问：你有什么方法可以用来测量物体的加速度？ 学生回答：测出物体的运动位移和时间，再利用公式

22

1atx，求出加速度a;

学生回答：利用打点计时器，求出加速度a； 学生回答：利用传感器（光电门），直接测出物体的加速度a； 第三步：实验操作 教师提供操作器材，以及装置图 教师提问：怎样判断调节平衡到位？ 学生讨论并回答：可以利用光电门看小车通过两个光电门的加速度是否是0. 教师提供实验中需要的一些数据： 1.质量m一定的情况下，研究a与F的关系 小车的质量一定(m=0.32kg) 次数 牵引力F/N 加速度a 1 0.098（加5g砝码） 2 0.147 （加10g砝码） 3 0.196 （加15g砝码） 4 0.245 （加20g砝码） 5 0.294 （加25g砝码） 2.外力一定的情况下，研究a与M的关系 拉力一定 ( F=0.147N) 实验次数 小车的总质量m/kg 加速度a 1 0.12（空车） 2 0.17（1个载重片） 3 0.22（2个载重片） 4 0.27（3个载重片） 5 0.32（4个载重片） 教师提问：怎样才能更加直观的反应出a~m，a~F的关系？ 学生集体回答：利用图像法。 学生分组实验，探究a与F和a与m的关系 学生实验结果：

第四步：误差分析 教师提问：（电脑呈现某个学生的结果）根据图像，a与F成什么关系？ 学生回答：正比关系 教师提问：正比关系应该过原点，那么该图线过原点吗？ 教师局部放大原点图线，并提问 教师提问：不过原点正常吗？ 学生回答：应该过原点，因为不加拉力的时候，物体的加速度应该为0，不过原点的情况是平衡摩擦力没有做好。 教师总结： （1）平衡摩擦力时，斜面的倾角太大；或者倾角太小 （2）砝码和小桶的质量没有远小于小车的总质量 实际上：绳中的拉力小于重物的重力 教师提问：那么a与m成什么关系？ 学生回答：反比 教师提问：你如何判断它是双曲线的一支呢？ 学生讨论 教师提示，若a与m成反比，则a与1/m成什么关系？ 学生回答：正比关系，即a~1/m的图像是一条直线。 教师总结：（1）质量m一定，加速度a 与合外力F的关系 a ∝F

（2）合外力F一定，加速度a与质量m的关系 a ∝1/m 结论：物体的加速度跟作用力成正比，跟物体 的质量成反比。 即F=kma 【评课反馈】 吴老师在这节课的教学过程中，以问题为纽带，不断提出问题，给学生以探究学习的动力。对于每一个问题，吴老师都是由学生独立思考或通过学生合作交流等获得结果. 通过问题引动，激发学生积极思考，主动探究，学生根据已有知识和经验， 经过自己努力获去新的知识和方法。学生在学习过程中，能充分发挥其主观能动性，积极参与学习活动，积极思考问题，主动探求问题的答案。以下是翟厚岚老师对该节课的具体点评。 两位老师从对教师教学设计的观察思路进行了点评，重点主要是以下四个方面： 一、教学目标是否恰当 教师的教学目标恰当与否将影响课堂中学生对问题是否跟得上，或者说是影响学生思维发散得程度。教学目标就是课堂要研究哪些内容。对于本节课的教学内容，实际上还是比较清晰的，但是由于学生动手操作部分变数较多，教师难以控制课堂进程，导致本节课为了内容的完整而学生操作时间不充分，学生在操作中反应出的地问题还是较多。所以在设计教学目标时，不如舍弃部分内容。例如后面的数据分析，误差分析，这部分内容独立开来完全是可以的。 二、问题的来源 问题从哪里产出，就是让学生明确，为什么要研究这个问题，情境是怎么创设的，怎么提出问题的，能不能让学生通过老师的情境创设体会到“我们要研究的是什么问题，这个问

a 1/m 0 题研究了有什么用”。对于本节课的问题的提出，首先是吴老师用图片展示两车的数据，同时让同学们对其性能进行讨论，特别是对比赛时对赛车最低质量的限度的要求，展示了加速度与力、质量的关系。该处的引入，老师能不能进一步的让学生能够举例，并体会加速度的确是和质量、外力这两件事有关系的，这个引入很精彩，但是后续的归纳还可以变得更加的落实，也就是，这个问题的引入，是我们研究的问题，但是要让学生能够通过老师的举例，引发学生自己能够举例，然后感觉到它们之间的这种关系，同时，这件事情的研究不是我课堂上的任务，而是真是有这个必要，在新课程教学中，这样做是非常有必要的。这样可以把“使学生学”变为“我要学”。 三、教师的教学策略 教师上课的教学策略，也就是教师用什么样的方式，怎样研究这个问题。本节课中，学生在做分组实验的时候，老师在干什么，老师以什么样的方式，什么样的问题介入这一事件的处理，学生是用什么样的方式、方法。教师教学方式、方法上的差异，就会使得课堂进程和学生的活动和接受有很大的差异。本节课上，探究的所有问题，都是在老师的引导下完成，学生没有创新思维的产生，自然对实验的操作细节上没有深入的理解，比如，为什么要调节导轨，以平衡摩擦力，在不理解的情况下接受该内容，最后就出现了有个别小组操作中的遗忘该重要步骤，最终导致数据的偏差严重。所以，该探究实质上是还没有放开，仍然在老师的掌控之下。 四、教师的教学内容 教师的教学内容反映了这究竟是一节什么样的课？听课前我们先要弄清楚这节课的课型，当学生实验课还是一节新授课来处理 。这里面有非常大的差别！原因是，我们提出问题也好，引入研究问题也好，我们要学生设计物理量的测量方式，关键问题是如果要让学生动手的话，下面有个环节必须不能跳过，或者说不能粗糙对待，因为今天的学生实验充分说明了这个问题，这边的学生不把钩码去掉就做实验了，有的不平衡就做实验了，可见学生对操作原理还是不够清楚。本节课若是改成实验课，我们就能更关注实验操作层次上的一些细节问题。其实老师也提供了一些具体要求，譬如，砝码是多少克，应该怎么往上加，但是，学生要接受老师的信息，到转化为自己的行为，到能够认真的操作，实际就是一个内化过程。两个小组只让一个小组做一种实验，这样设计主要是基于老师想要把所有任务在这节课上完成。实际上，完全没有必要把这节课当成一种公开课来上，本来在后面必须要上完成的数据分析、结论推导，包括误差分析等内容，完全可以后移，这样可以给学生充分的时间，让他们自己去完成这个实验。另外，如果不把这节课的学生实验作三者关系的一个探究环节，而是把这节课的重点放在学生本身对实验技能的掌握上，用实验仪器来完成指定任务。学生实验本身也存在这样几个任务：一是学生要明确做什么；二是学生要明确用什么方法做：三是学生要了解用这套仪器怎样做。这也是操作技能方面的要求，从技能目标上讲，实验技能本身也是学生应该要掌握的内容。但这节课学生的实验却在为教师的整节课的完成而服务，而没有把关注点放在学生应该怎样掌握这个实验技能，以用它来完成我们所需的操作上。 听完这节课，翟老师的困惑在于：实验课和讲授课的区别。本节课更倾向于把重点教学内容放在第一位，她认为实验原理的内容可以前移，数据分析和误差可以后移，这样可以给学生足够时间，包括有一组数据不好，老师又选了一组数据，实际上老师完全可以把它作为一个案例呈现给学生，让学生自己讨论，当然因为时间的不足，或者是要完成教师的自己的教学任务，还是学生的问题是因为课堂设计的问题等等，总之开放式探究不能在老师的操控之下，为了课堂表现的完整，而让学生在规定的时间内完成规定的任务来为老师服务，事实上，学生的体会和感受，以及自己能得出结论才是最重要的。所以如果把这节课定性为一节实验课，可能效果要比今天这样上更好。 【教学反思】