高中物理必修一 4.2《實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系》教案3（新人教版）

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111 4.2 實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 ★新課標要求 （一）知識與技能 1、理解物體運動狀態(tài)的變化快慢，即加速度大小與力有關(guān)，也與質(zhì)量有關(guān)。 2、通過實驗探究加速度與力和質(zhì)量的定量關(guān)系。 3、培養(yǎng)學生動手操作能力。 （二）過程與方法 1、使學生掌握在研究三個物理量之間關(guān)系時，用控制變量法實現(xiàn)。 2、指導學生根據(jù)原理去設(shè)計實驗，處理實驗數(shù)據(jù)，得出結(jié)論． 3、幫助學生會分析數(shù)據(jù)表格，利用圖象尋求物理規(guī)律。 （三）情感、態(tài)度與價值觀 1、通過實驗探究激發(fā)學生的求知欲和創(chuàng)新精神。 2、使學生養(yǎng)成實事求是的科學態(tài)度，樂于探究自然界的奧秘，能體驗探索自然規(guī)律的艱辛與喜悅。 3、培養(yǎng)學生的合作意識，相互學習，交流，共同提高的學習態(tài)度． ★教學重點 1、怎樣測量物體的加速度 2、怎樣提供和測量物體所受的力 ★教學難點 指導學生選器材，設(shè)計方案，進行實驗。作出圖象，得出結(jié)論 ★教學方法 1、提出問題，導入探究原理――自主選器材，設(shè)定方案，進行操作，總結(jié)歸納――進行交流。 2、對學生操作過程細節(jié)進行指導，對學生實驗過程的疑難問題進行解答。 ★教學用具： 多媒體、小車、一端帶滑輪長木板、鉤碼、打點計時器、學生電源、紙帶、刻度尺、氣墊導軌、微機輔助實驗系統(tǒng)一套。 ★教學過程 （一）引入新課 教師活動：利用多媒體投影下圖： 定性討論：物體質(zhì)量一定，力不同，物體加速度有什么不同？力大小相同，作用在不同質(zhì)量物體上，物體加速度有什么不同？ 物體運動狀態(tài)改變快慢取決哪些因素？定性關(guān)系如何？ 學生活動：學生討論后回答：第一種情況，受力大的產(chǎn)生加速度大，第二種情況：質(zhì)量大的產(chǎn)生加速度小。 學生再思考生活中類似實例加以體會。 點評：教師還可舉日常生活中一些實例，如賽車和普通小汽車質(zhì)量相仿，但塞車安裝了強大的發(fā)動機，牽引力巨大，可產(chǎn)生很大加速度。再如并駕齊驅(qū)的大貨車和小汽車在同樣大的制動力作用下，小汽車容易剎車．通過類似實例使學生獲得感性認識：加速度大小既與力有關(guān)，也與質(zhì)量有關(guān)，為下一步定量研究做好鋪墊． （二）進行新課 1、物體加速度與它受力的定量關(guān)系探究 教師活動：現(xiàn)在我們探究物體加速度與力、質(zhì)量的定量關(guān)系（用控制變量法）。保持物體的質(zhì)量不變，測量物體在不同力的作用下的加速度，探究加速度與力的定量關(guān)系。請同學生據(jù)上述事例，猜測一下它們最簡單關(guān)系。 學生猜測回答：加速度與力可能成正比。 教師活動：如何測量加速度a？需什么器材？請同學樣設(shè)計方案。 學生回答：第二章我們已探究過小車速度隨時間變化規(guī)律，可用該實驗器材測加速度。小車在鉤碼牽引下作勻加速運動，利用打出紙帶求加速度。 教師活動：現(xiàn)實中，除了在真空中拋體（僅受重力）外，僅受一個力的物體幾乎不存在，但一個單獨的力作用效果與跟它等大、方向相同的合力作用效果相同，因此實驗中力F的含義可以是物體所受的合力。如何為運動物體提供一個恒定合力？如何測？請同學們想辦法。 教師引導：可利用前邊測加速度的器材，在鉤碼質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量條件下，鉤碼重力大小等于對小車拉力（至于為什么以后再討論），但必須設(shè)法使木板光滑，或使用氣墊導軌以減少摩擦直至忽略不計。這樣小車受的合力就等于鉤碼重力。教師對學生設(shè)計方案的可行性進行評估，篩選出最佳方案進行實驗。 學生活動：學生思考，設(shè)計可行方案測量，也可借鑒教師提供案例進行設(shè)計。 教師活動：指導學生分組實驗，把小車在不同拉力下的加速度填在設(shè)計好的表格中。 學生活動：學生設(shè)計實驗步驟，進行分組實驗，取得數(shù)據(jù)。 教師活動：如何直觀判斷加速度a與F的數(shù)量關(guān)系？指導學生以a為縱坐標，以F為橫坐標建立坐標系，利用圖象找規(guī)律。利用實物投影展示某同學做的圖象，讓大家評價。 學生活動：學生在事先發(fā)給的坐標紙上描點，畫圖象，看圖象是否是過原點的直線，就能判斷a與F是否成正比。 分析研究表格中數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。 2、物體的加速度與其質(zhì)量的定量關(guān)系探究 教師活動：保持物體所受力相同，測量不同質(zhì)量的物體在該力作用下的加速度，探究加速度與質(zhì)量關(guān)系，請同學們用最簡單關(guān)系猜測一下二者是什么關(guān)系？教師解釋：若a與m成反比，其實是a與1／m成正比，a－l／m的圖象應(yīng)是什么？ 學生猜測回答：加速度與質(zhì)量可能成反比。 應(yīng)該是過原點直線。 教師活動：保持鉤碼質(zhì)量一定，即拉力大小一定，如何改變小車質(zhì)量？ 將不同質(zhì)量的小車的加速度填入設(shè)計好的表格中，建立a一1／m坐標系作圖象。 學生回答：在小車上加砝碼。 學生設(shè)計實驗步驟，進行分組實驗，測出不同質(zhì)量時加速度。在坐標紙上描點，作a－l／m圖象，據(jù)a－l／m圖象建否是過原點直線就能判斷加速度是否與質(zhì)量成反比。 點評：由于學生剛開始從事探究實驗，缺乏經(jīng)驗，需要教師指導，比如設(shè)計方案，利用圖象處理數(shù)據(jù)，學生一無經(jīng)歷，二不習慣，所以宜采用定向探究，逐步使學生走向自由探究。 3、對實驗可靠性進行評估 教師活動：如果同學們猜想是正確的，那么根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，以a為縱坐標，以F橫坐標，或以a為縱坐標，1／m為橫坐標，作出圖象都應(yīng)該是過原點的直線，但實際描的點并不嚴格在某直線上，也不一定過原點。若真是a∝F，a∝l／m得需多次實驗才能證實。 學生討論結(jié)果，看書討論相關(guān)問題。 ★課余作業(yè) 1、課后完成實驗報告。 2、預(yù)習第三節(jié)牛頓第二定律。 ★教學體會 思維方法是解決問題的靈魂，是物理教學的根本；親自實踐參與知識的發(fā)現(xiàn)過程是培養(yǎng)學生能力的關(guān)鍵，離開了思維方法和實踐活動，物理教學就成了無源之水、無本之木。學生素質(zhì)的培養(yǎng)就成了鏡中花，水中月。 附錄1 實驗分析 牛頓第二定律是動力學的核心規(guī)律，是本章重點和中心內(nèi)容，而探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系是學習下一節(jié)的重要鋪墊。該實驗的器材選取、方案設(shè)定，因第二章使用過，學生自然會想到用該器材測加速度。但測力有一定困難，還需平衡摩擦。為此可借助氣墊導軌避免這一點。另外，測加速度可在氣墊導軌上安放兩個光電計時門，通過微機輔助系統(tǒng)記錄，小車通過兩個計時門的時間間隔，測出兩計時門間距離，可由求加速度a，數(shù)據(jù)完全可由微機處理，甚至a－F，a－1／m圖象由微機處理作出，收到事半功倍的效果。 附錄2 學生分析 該實驗是探索規(guī)律的實驗，學生對加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系的定量關(guān)系是未知的，但通過實例，對加速度與力和質(zhì)量的定性關(guān)系是可以理解的。怎樣定量研究需在教師指導下，學生動手、動腦進行設(shè)計研究，教師只是一個引導者、評判者，只要學生的設(shè)計方案合理，親身體驗探究過程，至于能否得出正確結(jié)果并不重要。 111