探究加速度与力、质量的关系教学设计.doc

《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》教学设计

教 学
内 容
探究加速度与力、质量的关系
设计者学校/班级
省实验营口分校
设计者姓名
王玥
选 用
教 材
人教版必修1
教学时数
1课时
教
材
分
析

牛顿第二定律是在实验基础上建立起来的重要规律，它是动力学的核心规律，也是学习其它动力学规律的基础。在《普通高中物理课程标准》共同必修模块“物理1”中涉及本节的内容有：“通过实验，探究加速度与物体质量、物体受力的关系，理解牛顿第二定律。”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。
在教材的编排上本节探讨加速度相关因素入手，学生设计探究实验，对现象进行分析归纳，最后总结出加速度与力、质量的关系，这样的编排符合学生的认知规律.

教
学
设
计
理
念
1、教师是探究的主导，学生是主体，教师引导学生设计探究方案，学生自主操作，得出结论。
2、采用实验法、探究法和讨论法等教学方法，引导学生自主学习、
合作学习。

学
习
者
分
析
需求分析

探究加速度与力、质量的关系，为第三节《牛顿第二定律》做好铺垫。
学情分析
学生已知加速度、位移的概念，会使用打点计时器测加速度；会用天平测质量；会对物体进行正确的受力分析；已知牛顿第一定律的内容；已用过控制变量法研究物理问题；已接触过光电门和气垫导轨（第二章、匀变速直线运动的研究）。

学
习
任
务
分
析
本节课的教学内容
通过分组实验探究、讨论，归纳得出加速度与力、质量的关系

新课程标准的内容要求
通过实验，得出加速度与力、质量的关系。

教学重点
1、 如何设计实验方案，并使方案可行合理
2、 数据的处理和分析

教学难点
1、 实验方案的设计
2、 实验的操作

教
学
目
标
阐
明
教
学
目
标
阐
明

知 识
与
技 能
1、 理解物体速度变化的快慢与力、与质量有关
2、 通过分组实验探究加速度与力、质量的关系
3、 培养学生动手操作能力

过 程
与
方 法
1、演示实验定性说明加速度与力、质量的关系
2、引导学生设计实验，并根据设计进行实验
3、控制变量法探究加速度与力、质量的关系
4、利用excel处理数据，利用图像寻求物理规律

情感态度
和
价 值 观
1、通过实验，培养学生实事求是、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、培养小组合作的团队精神

教 学
策 略
制 定
教学方法
演示法、探究法、实验法、启发法、讨论法等

教
学
媒
体
1．分组实验器材：小车（ 15辆，每辆车质量200g），一端带有滑轮的长木板（15个），小桶（15个，每个5g），200g、100g、20g、10g钩码若干，刻度尺，计算器，电火花计时器，

2．演示实验器材：双层轨道、小桶、10g、20g钩码

3．多媒体设备，交互式课件

教学设计思路
猜测影响加速度因素
借助复习
提出问题
各量如何测定，怎样消除摩擦力影响
动手实验
测定加速度
小组讨论分析，处理数据，画图象
归纳
总结
实验1：探究a-F关系
实验2：探究a-m关系

讨论设计实验方案
开放性作 业

教学过程设计
教学
程序
教学流程
设计意图
教师活动

学生活动

【导入新课】

速度是描述物体运动状态的物理量，同学们猜测一下加速度的大小与哪些因素有关呢？

回忆：牛顿第一定律的内容

从牛顿第一定律可以看出，力是改变物体运动状态的原因，是产生加速度的原因。

另外，质量是惯性的量度，质量越大，惯性越大，运动状态越不容易改变，可见加速度确实与力、质量有关系。这节课我们来定量探究加速度与力、质量的关系。

加速度与力、质量有关

一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态直到有外力迫使它改变这种运动状态为止。

通过已有经验猜想

通过牛顿第一定律验证猜测
探究加速度与力、质量的关系（一）设计探究方案
探究一个量与两个量有关系，采用什么方法？

探究实验中都需要测量哪些物理量，利用什么仪器、根据什么方法测定？

进一步引导学生设计实验方案

巡视给予必要的指导

选择较有代表性方案的小组派代表上台简要叙述本组设计的方案

引导学生思考有摩擦力作用时怎样消除摩擦力的影响

怎样判断摩擦力已经被平衡掉
控制变量法研究，控制力不变，探究加速度与质量的关系；控制质量不变，探究加速度与力的关系。

需要测定加速度a、力F、质量m
M——天平
F——合外力
a——

让学生以小组为单位设计探究方案：包括使用哪些实验器材，如何进行操作，如何采集数据等？（要求学生把设计的方案简要地写在纸上）。

小组提出方案，全班同学进行交流。大家在互相启发、补充的过程中形成较为完善的方案。
方案一：以气垫导轨、气源、两个光电门、数字计时器、滑块、滑片、刻度尺、细线、小桶、砝码、天平为器材研究滑块的运动。用天平测出滑块和滑片的质量滑块M，测出小桶与小桶中砝码的质量，把小桶与小桶中砝码的总重力当作滑块受到的拉力，用光电门和数字计时器自动测出滑块运动经过两个光电门时的速度、，以及这一过程所用的时间t，再通过公式算出滑块的加速度。

将轨道没有滑轮的一端垫起，使小车能沿轨道匀速运动，说明重力沿斜面向下的分力跟摩擦力平衡掉了

方案二：用小车、电火花打点计时器、纸带、长木板、细线、小桶、钩码、天平、砝码、刻度尺、垫木等器材，研究小车的运动。用天平分别测出小车的质量，测出小桶的质量与小桶中砝码，把小桶与小桶中砝码的总重力当作小车受到的拉力，从打点计时器打出的纸带上测量并算出，由计算出小车的加速度。

通过小车是否做匀速直线运动来判断（分析纸带）

方案三：手动控制两个小车运动的时间相同，通过位移比加速度

学生到讲台演示

复习测定加速度的几种方法，为接下来学生的设计实验做些铺垫。

加强小组合作意识

比较法半定量分析

探究加速度与力、质量的关系（二）
学生实验

探究加速度与力、质量的关系（三）
实验结论

根据方案二，怎样设计实验步骤

巡视学生实验，帮助学生指出不足
选择有代表性的小组，把数据敲入表格

用excel处理数据，自动生成图象

学生思考：怎样设计实验
步骤及注意事项
1、 平衡摩擦力
2、 分组探究
（1） m一定（400g），探究
a与F关系
（2） F一定（45×9.8N）,探究a与m关系
3、 分析纸带，求a（T=0.2s）
4、 根据数据做出a-F图
象和a-m图象
以小组为单位，进行实验

学生观察图象，得出加速度与力、质量的关系

结论：
m一定， a∝F
F一定，a∝1/m

激起学生的求知欲望
通过法拉第的指引，为学生自己设计实验指引方向。
培养学生动手操作能力、解决实际问题的能力和合作意识

课堂小结

通过实验现象总结加速度与力、质量的关系
明确本节课的重难点

课堂
练习

结合学生描绘的图象说明

a-F图象在坐标轴上
有截距，什么原因造成的？应如何改进？
如果你描绘的图象与结论不符，请分析原因，设计改进措施

研究课题，章末解决

培养解决实际问题的能力

板
书
设 计
§4-2 探究加速度与力、质量的关系
一、控制变量法 方案一：
二、探究方案 方案二：
1、需要测定的物理量 方案三：
2、设计方案 三、实验结论
作业设计

小桶总重力是否等于小车所受合外力？
为什么？
什么条件下近似相等？

课
后
反
思
1、 学生动手能力差，数据处理得慢，影响结论的得出，必须分组进行

2、 借助excel电子表格，加快处理数据的速度，图象的得出自然，令人信服

3、 本节最好用2课时，一节探究实验方案，一节动手操作

4、 教学中一定要注意对时间的分配和把控

附：《探究加速度与力、质量的关系》实验报告

§4-2 探究加速度与力、质量的关系实验报告
学校： 班级： 合作小组成员：
1、实验目的：
通过实验探究物体的加速度与它所受的合力、质量的定量关系
2、实验思路：控制变量法
⑴保持m一定时，改变物体受力Ｆ测出加速度ａ，用图像法研究ａ与Ｆ关系
⑵保持Ｆ一定时，改变物体质量m测出加速度ａ，用图像法研究ａ与m关系
3、实验器材：
一端附有滑轮的长木板、小车、细线和小桶、天平、砝码、钩码、打点计时器（电火花计时器）、电源、纸带、刻度尺
4、实验步骤：
（1）用天平测出小车的质量和小桶的质量 m0=5g
（2）按下图实验装置把实验器材安装好，使长木板有滑轮的一端伸出桌面

调节长木板角度，平衡小车的摩擦力，使小车在不受牵引时能拖动纸带沿木板匀速运动
把细线系在小车上并跨过定滑轮，此时要调节定滑轮的高度使细线与木板平行。
（3）将小车放于靠近打点记时器处，在小桶内放上砝码(10g)，小车上放200g钩码，接通电源，放开小车得到一打好点的纸带（注意不要让小车撞到定滑轮，打好的纸带要标明车和桶的总质量，）
（4）保持小车的质量不变，改变小桶总质量(25g、35g、45g、55g)，再做几次实验
（5）在每条纸带上都要选取一段比较理想的部分，算出每条纸带的加速度
（6）把各次实验中的数据填入表一内，作用力的大小认为等于小桶和砝码的重力mg，做出ａ与Ｆ的图像
（7）保持小桶内砝码质量不变，在小车上放钩码改变小车的总质量（分别为200g、300g、400g、500g、600g），重复上面的实验。把各次实验中的数据填入表二内，做出ａ与1/m图像
5、实验要注意事项：
(1)要使砂和小桶的总质量远小于小车的总质量（m＜＜M）
(2)平衡摩擦力时不要挂小桶，应连着纸带且通过打点记时器的限位孔
(3)调节木板上的滑轮使拉小车的细线要与长木板平行
(4)起始小车应靠近打点计时器处，且先接通电源后再放开小车
(5)注意不要让小车撞到定滑轮
6、实验数据分析与处理：
（1）探究加速度与力的关系
小车质量M= 0.400 Kg 绳上拉力F= mg

（2）探究加速度与质量的关系
F= 45×9.8×10-3 N

8、实验结论：

13