加速度与力和质量的关系

《实验：探究加速度与力、质量的关系》 说课稿 一、说教材 1、教材简析 本节课是人教版高中物理，必修1第四章《牛顿运动定律》的第二节。牛顿运动定律是经典物理学的核心内容，是本册书的重点，本节是实验课安排在这里，既能巩固学生对牛顿第一运动定律的认识，又为下一节研究牛顿第二运动定律奠定重要基础。起到承上启下的作用。 《普通高中物理课程标准》涉及本节的内容有：“通过实验，探究加速度与物体质量、物体受力的关系。” 本条目要求学生通过实验，探究加速度、质量、力三者的关系，强调让学生经历实验探究过程。 二、说教学目标 根据新课程改变学科本位、注重科学探究的基本理念，确定本节课具体教学目标如下： 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之间的定量关系； 3．培养学生动手操作能力。 过程与方法 1．使学生掌握在研究三个物理量之间关系时，用控制变量法实现； 2．指导学生根据原理去设计实验，处理实验数据，得出结论； 3．帮助学生会分析数据，利用图像寻求物理规律。 情感态度与价值观 1．通过实验规律的探究激发学生的求知欲和创新精神； 2．使学生养成实事求是的科学态度，乐于探究自然界的奥秘，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦； 3．培养学生的合作意识，相互学习、交流、共同提高的学习态度。 2、教学重点 通过初中两年的学习，学生对科学探究有所认识，但还基本停留在对科学探究的几个环节上，高中阶段我们应该突出让学生体会探究的实质。所以将本节课重点定为组织好学生对“探究加速度与力、质量的关系”的探究活动，教师只是引导者、评判者，只要学生的方案设计合理，亲身体验探究过程，至于能否得出正确结果并不重要。 3、教学难点 指导学生选择器材、设计实验方案、进行实验、作出图像并分析实验误差，得到结论。 三、说教法学法 根据以上对教材的分析，结合学生的实际情况，确定本节采用教师指导下学生自主探究的方法进行教学，使学生亲身经历实验探究的过程，体会探索自然规律的艰辛与喜悦； 采用小组讨论法，培养学生的团结合作的意识，共同学习、交流提高的学习态度。 四、说教学过程 (一)创设情景、形成问题 爱因斯坦说过，“兴趣是最好的老师”，为了激发学生的热情，引发学生的关注，我精心设计了这样的情景，让学生思考：（放视频，加上解说）“超载车，遇到险情时，在同样制动力的作用下，很难停下，酿成车祸；赛车安装了强大的发动机比同质量的小汽车启动快多了．”根据这些情景，同学们能猜想出物体运动状态变化的快慢，也就是加速度的大小与什么物理量有关？学生分析视频情景回答出加速度与力、质量的定性关系，然而物理学并不满足于这样定性的描述，我们还要知道，物体的加速度与它的受力、质量之间究竟有什么样的定量关系。 自然引出探究的课题。这引出课题既符合事物发展从个别到一般的规律，也符合新课程由生活走向物理的基本理念。 (二)、提出假设，进行预测 对加速度与它受到的力、质量之间定量关系的猜想是很有必要的，因为这与实验数据的处理息息相关。如：加速度与它受到的力成正比关系我们就会令横坐标表示物体受到的力，纵坐标表示加速度；加速度与它的质量成反比关系我们就会令横坐标表示物体质量的倒数，纵坐标表示加速度；若加速度与它受到的力成二次方关系令横坐标表示力的二次方，纵坐标表示加速度；总之，不同的关系有不同的处理方法。 在此我引导学生大胆猜想，学生会顺利地做出如下猜想：加速度可能与它受到的力成正比，与它的质量成反比。 “实践是检验真理的唯一方法，你将通过什么方式去检验你的猜想呢？”进入下

一个环节 (三)制定计划，设计方案 实验的方案、器材甚至步骤和结论在旧教材中基本上是直接给出的，而新教材的编写改变过去过分强调学科自身的逻辑体系和概念、规律的严密性等，本实验只给出了实验的基本思路，而没有给出确定的实验方案，实验方案和器材的选用要学生自己设计。 作为提示，书中提醒学生注意两方面的问题，还给出了一个“参考案例”，这个案例是采用常用器材设计的实验，具有普遍意义和具体指导作用。从对未知规律探寻的角度，注重启发和探究，更适合高中学生自主探究。 又因为学生在初中已有使用“控制变量法”研究多个变量问题的经验，所以在此教师经过简单的提醒之后，让学生打开学案，看一下预习题要中的几个问题，然后带着这几个问题去阅读教材７1页“加速度与力的关系”、 “加速度与质量的关系”、“制定实验方案时的两个问题”直到73页上边的“参考案例”，了解一下书中的实验方案，让学生自行设计一种实验方案。提倡立足课本，但不拘泥于课本。 思考问题： 1、研究物体的加速度与它的受力、质量之间关系时用什么物理研究方法？ 2、研究加速度与质量关系时的思路怎样?数据如何处理？ 3、研究加速度与质量关系时的思路怎样?数据如何处理？ 4、如何测定加速度？ 5、怎样提供并测量物体受到的恒力？

学生带着问题自主预习，形成方案 课本上有必要的提示和参考，学生可根据教材上的提示，形成自主学习，教师巡回指导引导学生自学，及时解决问题。 学生独立思考之后，教师要给学生搭建一个交流合作的平台，先组织小组讨论，再让学生代表汇报各小组的设计方案，引发小组间的讨论、师生讨论，通过讨论，寻找每种方案的优点和不足及改进的方法。 学生设计的方案，多数可能都和教材上的方案一样，（放课件）， 方案一：打点计时器 让拖有纸带的小车在装有重物的小桶的拉力之下在光滑木板上做加速运动，通过打点

计时器打出的纸带，能算出小车的加速度； 改进：将水平木块的一端垫高，让小车在木板上匀速滑动，平衡摩擦力，然后再测出小车加速度。 也可能会有学生根据第一章第四节实验：“用打点计时器测速度”课后的 “科学漫步：气垫导轨和数字计时器”设计出方案 方案二：借助气垫导轨、光电门等实验装置 在气垫导轨上安装两个，两个光电门与数字计时器接通。令滑块静止于第一个光电门处，滑块在水平拉力作用下做初速度为零的匀加速运动，当滑块运动到第二个光电门处，再次挡光，数字计时器停止计时。计算器算出加速度。 方案三：应用直接测定加速度的仪噐（由加速度传感器和放大器组成）。 在此，只要学生的方案有道理，能证明问题，就应该得到肯定。如果学生想不到教师可给与提示，如方案二。

方案四：根据在定轮滑的两边用细线挂两个质量不等的重物 m1、m2（设m1那么m1、m2以及连接它们的细线这一整体将往质量大的一边运动，三者的速度和加速度都是一样的。为了便于理解，我把m1、m2以及连接它们的细线看做一辆“小车”来进行研究，“小车”的质量M = m1+m2 , 小车的牵引力 F = m1g — m2g。当保持“小车”的质量M不变（即m1 +m2的和不变），增减m1、m2从而改变“小车”力F的大小就可以研究加速度与力的关系；在保持“小车”牵引力F不变（即 m1g— m2g的差不变），增加 m1、m2从而改变“小车”质量M的大小，就可以研究加速度与质量的关系。 为了便于比比较，仍然采用两个研究对象进行对比，使用架子夹住拖绳来控制研究对象的同时运动和停止。

利用双向力传感器、加速度传感器测出力和加速度，利用传感器和Excel处理画图、通过图像对比得到加速度与力和质量的关系。 实验方案分析：

方案一：经过理性分析，近似认为滑块受力大小为悬挂物的重力，测出滑块的加速度。在悬挂物质量远远小于滑块质量时，力和物体的加速度成很好的线性关系； 方案二：在气垫导轨上滑块受到摩擦力阻力很小，作用在滑块上的合外力基本上就是绳端重物的重力。在这个实验中误差应该是比较小的。 方案三：很方便。方案三：很方便。

方案1——初步验证——发现问题（误差较大）→ 理性分析——实验方案2、3——平衡摩擦力（特殊）→ 进一步思考——实验方案4（进一步提高实验精度）→ 还原到一般情况——实验方案5、6（验证结论的一般性）并再次验证方案1误差的原因——普遍规律（反复验证）

在师生的交流过程中，教师可引发学生讨论实验的可行性，及实验误差的分析，对学生没注意到的关键性问题，重点提出，并引导学生思考，并预料它可能会产生什么不良后果，从而避免实验的盲目性保证实验的成功率，使学生认识到制订计划与设计实验在科学探究中的重要性。最后总结现有条件下的两种可行性方案

进行分组实验。 师生交流，完善实验方案

（四）进行实验，收集数据 ＂纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行＂，a是否与Ｆ成正比例关系，a是否与m成反比例关系呢？还要看同学们的实验结果才见分晓，现在请同学们依据本组设计的实验方案进行实验，记录数据，分析数据规律，大胆检验你们的猜测想吧！好现在开始实验，看哪个小组在组长的带领下做的又快又规范！ 实验10分钟左右，中间针对学生的操作出现的共同问题稍作点拨，让学生注意操作事项和要领及规范性 可以参考老师提供的样表，也可以自主设计表格画在讲义上，请最先测出数据的同学到前面电脑前输入数据！ （展示三种情况）

各小组已经完成实验，第一小组说一下你们的结论，验证出a∝F了吗？ （生１）：我们测出a 与Ｆ发现a/F比值非常接近，在误差允许的范围内，近似相等。说明a∝F

（生２）：我们画出a-F图象为一条直线，但稍微偏离坐标原点 （师）：能说出偏离的原因吗？ （生２）：平衡摩擦力不足，但在误差允许的范围内，a-F为正比例关系 （生３）：我们在电脑中输入数据，作出趋势线，发现为正比例函数，稍微不些偏差，在误差允许的范围内，a-F为正比例。

（师）：同学们表现太棒了，课堂因你们而精彩！为自己的精彩表现来一次激烈的掌声吧！ ５．实验结论