2. 探究加速度与力、质量的关系教学设计第二课时

教学设计

乐山市延风中学 制作：罗新森

2019年5月20日

《探究加速度与力、质量的关系》

乐山市延风中学

罗新森

一、

教材分析

本节内容选自“教科版高中物理（必修1）第三章

第二节”。让学生通过实验，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。是学生上高中以来接触到的第二个探究性实验，和前一实验不同，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。本节课，以前是验证牛顿第二定律，注重的是知识的再现；现在改为探究性实验,注重问题的提出与研究，体现了新课标注重培养学生探究能力，动手能力，观察和总结的能力的特点。

二、学情分析

本节课的教学对象是高中一年级的学生，学生已经掌握了力、质量、加速度、惯性等概念，学习了牛顿第一定律，知道力是改变物体运动状态的原因、质量是惯性大小的量度，能分析物体的受力情况；高一学生已具有一定观察实验、分析解决问题的逻辑思维能力，能运用运动学实验探究运动性质，熟悉实验研究的控制变量法和比较法，而且对未知新事物有较强的探究欲望。所以，在教学过程中，通过创设物理情境，以观察生活现象和实验探究为基础，逐步引导学生深刻理解加速度和力、质量的关系，实现知识的意义建构是可行的。

三、设计思想

通过观察分析生活实例，创设情境，引导学生得出加速度与力、质量的定性关系，进而猜想它们之间的定量关系，并引出科学探究方法——控制变量法进行探究；通过教师引导学生利用已有经验和知识，积极思考、设计出两组实验方案，从而突破难点；通过演示一组实验，能够科学、准确地定量探究出加速度与力、质量的关系，启发学生思考，为学生实验探究打下基础，从而达到突出重点、突破难点的效果。

四、教学目标分析

1、知识与技能

①以实验为基础，得到物体的加速度跟它的质量及所受外力的关系，培养学生的主动获取知识能力和设计实验的能力。

②提升实验操能力，分析处理实验数据处理的能力

2、过程与方法

在探究过程中，渗透科学研究方法（控制变量法、实验归纳法、图象法）。

3、情感、态度与价值观

①体验探索过程中的艰辛与喜悦，养成科学严谨的治学态度。

②学会与他人合作、交流，具有团队意识和团队精神。

五、教学重点、难点

重点：1．掌握控制变量法, 2. 实验探究，得出实验结论。

难点：1、通过引导提出切实可行的实验方案。

2、实验的操作过程。

六、教法、学法

教法：高一学生应该具备的五种能力：即理解、推理、综合分析能力、运用数学知识解决物理问题的能力及实践能力。在整个的教学活动中，以学生为主体、教师主导、师生合作交流的方式组织教学。通过再现生活情景，搭建问题支架来引导学生由生活经验出发，发现问题，运用已学知识设计方案并解决问题的情境教学法和实验探究法相结合，教师在其中起到评估调控的作用。在实验中，教师介绍实验装置，并指导学生自主探究a与m、F之间的关系。

学法：学生通过教师指导，合作学习后，能自主地进行探究活动，亲历知识的发生、发展过程。感悟科学探究精神，掌握科学研究方法

，逐步分析归纳出加速度与力、质量之间的关系，实现知识的意义建构。

七、教学准备

多媒体课件，牛顿第二定律演示器，砝码（一盒），细绳，天平

小车、打点计时器、纸带、一木端带滑轮的长板、细线、砝码、钩码、刻度尺、天平为器材，小车。

八、教学流程图

视频播放

开

始

1、神舟七号火箭升空

2、战斗机在航空母舰短距离起飞。

激发学生的学习兴趣。

环节一

创设情境，

引入新课

分析现象得

火箭、战斗机起飞过程

出a与F有关。

分析现象得出a与m有关。

视频播放

飞机、赛车同时启动

提出问题：a与F、m有怎样的关系？

分析现象得出F越视频播放

赛车加速过程

环节二

合作探究

得出结论

大，a越大。

视频播放

1、大小车同时启动

2、大小车同速制动

分析现象得出m越大，a越小。

究回答

提出问题：a与F、m有怎样的定量关系？

研究方法引导

控制变量法、实验比较法

师生合作设计实验方案

实验探究

得出结论

学生分析实验数据

讨论得出结论

解释常见生活现象

环节三

回归生活

拓展运用

动画图片

提出问题

学生讨论、解释图片牛顿

预习牛顿第二定律

结

束

九、教学程序

教学程序

教师活动

【播放视频】神舟七号火箭升空、战斗机学生活动

【观看视频】

设计意图

在航空母舰上起飞。

问题1 将火箭送入太空为什么要用巨大的推力？

问题2战斗机在航空母舰上为什么能短距离起飞？

【学生回答】

得到很大的速度。

【学生回答】

靠强大的推力。

播放直观、震撼的视频材料，激发学生学习兴趣，使学生认识生活与物理的联系。引导学生将加速度与物体的受力、物体的质量联系起来。

【教师总结】火箭、

战斗机在巨大推力环节一

下速度迅速增大，运创设情境

动状态发生变化，即引入新课

速度发生了变化，有（大约3—5分钟）

【学生回答】与物体所受的作用力有关。

加速度产生。

问题

这说明加速度大小与什么因素有关？

【播放视频】F1赛车和飞机同时启动。

问题 F1赛车比飞机启动快，这说明加速度大小还与什么因素有关？

【过渡】那么加速度【学生回答】与物体的质量有关。

与物体受力、质量到底有什么关系，今天我们就来探究一下。

【播放视频】同一辆车加大油门的运动过程。

【教师提问】加大油门后，速度变化明显变快？这说明什么？

1．创设情境，定性研究

【播放视频】大小车同时启动，同速制动。

【教师提问】小车启环节二

合作探究

得出结论

（大约25分钟）

【学生观看】

【学生回答】牵引力越大，加速度越大。

联系生活，通过分析

实例，启发学生思考【学生观看】

影响加速度大小的

因素，引导学生概括【学生回答】说明物体质出加速度与物体的量越大，加速度越小。

受力、质量之间的定

性关系。

动快，制动快，这又说明什么？

【教师归纳】作用力越大，加速度越大。质量越小，加速度越大；

【过渡】我们已经定性地研究了a与F2.教师它们之间有怎样的引导，设定量关系呢？我们计实验

一起来探究一下。

【教师提示】加速度大小同时与作用力和质量有关，如果作

提高学生的科学素

养。

解决新问题的能力，

学生运用已有知识

—控制变量法；培养

引导学生思考探究

加速度与力、质量的和m的关系，那么，

定量关系的方法—

用力和质量同时变化，就不知道是哪个

因素影响了加速度。

这时就要控制其中一个变量不变，改变另一个变量来进行研究，即“控制变量法”。

问题

在探究a与F和m的关系时，我们该怎样利用控制变量法呢？

【过渡】既然是定量的探究，我们就要找出在质量或作用力改变时，加速度是怎样变化的。

通过引导学生回顾旧知，合作探讨运用控制变量法研究加速度与受力和质量的实验设计，这不仅简洁直观，有利于突破教学的难点，更有利于拓展学生的思维，让学生掌握和运用科学的探究方法，促进学生创造性地解决实际问题的能力发展。

【学生回答】保持作用力不变，改变物体的质量；保持质量不变，改变作用力的大小，再分别比较加速度的大小。

问题1

a、F、m中，【学生回答】外力可以挂F怎样测量与提供，上重物，用弹簧测力计测m又该怎么测量？加速度又该怎么求呢？

问题2 还有没有其他方法测加速度量，质量可以用天平测量，加速度可用打点计时器或是频闪照片。

【学生回答】

Vt = V0 + a t

S = vo t +a t2 呢？大家想想能不能用运动学的知识Vt2－V02 = 2as 【学生回答】

来解决这个问题。

【教师引导】位移S可测，如果我使初速度为零，并控制运动时间相同，此时的加速度该怎样得到呢？

【教师提示】只要比较两个初速度为零的物体在相同时间的位移，就知道它们的加速度的关系，所以可以用这样的实验方法来探究加速度与力和质量之间的定量关系。

【教师提示】（1）为保证测量的正确性，重物的质量必须远小于运动小车的质量。（2）空气阻力以及滑动摩擦力不能忽略，如何“消除”阻力和摩擦呢？

3.变量控制

分测量方法等。

组探究

【教师指导】实验原S = a t2；位移之比

就是加速度之比。

【学生思考】调整轨道或者长板的倾斜度，先让小车能匀速滑动，从而抵消阻力和摩擦的影响。

【A组实验1】测量大小教师指导实验，通过学生控制变量和实验数据处理，得出实验结论，不仅突出了教学重点，而且有利理图以及实验装置、两小车的质量，先用两个相同质量的小车，分别加不同个数的砝码施加作用力，小车最初静止与导

轨零刻度，使两小车向前运动一段距离后制动，测量两小车的位移，填入表中，改变砝码质量，多次实验。

小小于促进学生分析、归纳、利用数学知识解决物理问题的能力，发展学生的严谨的逻辑思维能力，更重要的是学生经历知识的探究过程，体验探究的乐趣；同时，引导学生运用图像法来处理实验数据，让学生体会到，图像法处理实验数据的直观性和技巧性，启发学生思考，培养学生的发散思维。在此过程中，感悟科学精神，在主动实现知识车1 车2 m F S

【学生归纳】当质量一定时，加速度大小与作用力成正比，即a∝F。

【A组实验2】保持提供

作用力的砝码质量相同，的意义建构中，达到在其中一个小车上加砝码，进行实验，并记录数据，填入下表。

小小情感态度价值观的升华。

车1 车2 m F S

【学生回答】小车2与小车1所加砝码后质量之比等于它们的位移之反比；

【教师提示】

以a为纵轴，F为横轴，描绘出函数图象

【教师提示】

尝试以质量的倒数1/m为横坐标，画出

图像

说明作用力一定时，加速度大小与质量成反比。

即

【B组实验1】测量小车的质量，分别加不同个数的砝码施加作用力，小车最初静止与导轨零刻度，利用打点计时器测量加速度。填入表中，改变砝码质量，多次实验。

实验序号

加速度小车受a/m·s2

－力F/N

1 2 5

说明当质量一定时，加速度大小与作用力成正比，即a∝F。

【B组实验2】保持提供作用力的砝码质量相同，在其中一个小车上加砝码，进行实验，并记录数据，填入下表。

实验序号

加速度小车质a/m·s2

－量m/Kg

1 2 5

说明作用力一定时，加速度大小与质量成反比。

即

4. 归纳总结得出结论

【教师总结】物体的加速度与物体所受的作用力成正比，与物体的质量成反比

将实验结论归纳、总结成表达式，使实验结论清晰、明了，让学生能更深刻地理解三者之间的关系。

【学生交流】

两组同学相互交流，综合实验结果，得出实验结论

问题你能解释战斗机在作战前为什么要卸载副油箱吗？

环节三

为什么大货车不能回归生活

超载？

拓展运用

（大约5分钟）

【学生活动】

观察、讨论。

学生运用所学知识，加深对知识的理解，并且善于运用所学知识，解释生活现象，激发学习兴趣；同时为学习牛顿第二定律，做好铺垫。

【课后任务】

预习牛顿第二定律

十、板书设计