本章复习与测试课堂实录

高三复习课《验证牛顿第二定律》教学设计

北京市玉渊潭中学

赵继军

一、教学目标

1.知识与技能：

（1）掌握验证牛顿第二定律实验的原理和方法；

（2）理解牛顿第二定律实验中为什么小桶质量要远小于小车质量；

（3）掌握平衡摩擦力的方法；

（4）理解加速度、力和质量对应相应图像的曲直、斜率、截距的物理意义；

2.过程与方法：

通过复习回顾牛顿第二定律实验，渗透控制变量法和图像法两种科学研究方法．

3.情感、态度与价值观：

培养学生认真的科学态度，严谨、有序的思维习惯．

二、教学重、难点

1.重点：牛顿第二定律的实验原理和方法

2.难点：理解a-F、a-1/M图像的曲直、斜率、截距相应的物理意义

三、教学用具：PPT、小车、砝码、小桶、钩码、带定滑轮的长木板、木块、打点计时器、天平、刻度尺、纸带、细绳等

四、教学过程：

（一）创设情境，引入新课：

【引入】教师手推小车在水平桌面上运动。

问1：小车在做什么运动? 学生回答。

问2：你用什么方法来证明的观点? 学生思考回答。

问3：小车做变速运动，说明小车有加速度，那么物体的加速度大小与哪些因素有关?它们之间存在怎样的关系? 学生回顾牛顿第二定律，回答加速度与力和质量的关系。

设计意图：教师通过创设一个简单而真实的物理情境，通过问题引导，逐步引出本节课的研究内容，明确力是产生加速度的原因。

（二）问题引导，新课教学：

1

问4：加速度的大小与力和质量都有关，那我们应当怎样进行研究呢?

学生回顾研究方法（控制变量法）：先研究在质量不变的前提下，力和加速度的关系；再研究在力不变的前提下，质量和加速度的关系．

设计意图：学生在教师问题的引导下，回忆控制变量法。

教师组织学生同桌讨论、回顾，如何验证牛顿第二定律，需要什么实验器材，实验步骤如何实施。

学生回忆，用一辆小车，小车后面连接一条纸带，用打点计时器记录小车的运动情况，根据所打的点计算小车的加速度，然后分析物体加速度与力、物体质量的关系。

问5：如何测加速度?需要什么器材? 学生回答：纸带和打点计时器。

问6：如何测量小车的质量? 需要什么器材? 学生回答：天平。

问7：如何提供一个可测量的力?用弹簧测力计吗? 学生回忆，用小桶和钩码对小车提供拉力。

问8：用小桶和钩码对小车提供拉力，对小桶和钩码的质量与小车的质量之间有什么要求? 学生回忆回答：在小桶和钩码质量远小于小车质量的条件下，小车所受拉力的大小才可近似地认为等于小桶和钩码重力的大小．

【突破重、难点】

问9：为什么小桶和钩码的总质量m要远小于小车的质量M? （大家不妨先完成下面这道例题，可能就会明白了）

例题：如图所示：质量为m的小桶通过细绳绕过定滑轮拉着质量为M的小车在光滑的木板上运动，不计滑轮摩擦，求绳子对小车的拉力F=? 学生活动：学生自主推导并到讲台用投影展示解答过程，给出结论。

教师引导得出，在m远小于M的情况下，小桶和钩码所受重力大小近似等于细绳对小车拉力的大小，用天平测出m，结合当地重力加速度g，即可得拉力大小。

问10：那么能不能直接把小车放在水平放置的木板上就做实验?为什么? 学生思考回答。

问11：小车在木板上运动都受到哪些力? 学生思考回答，教师引导补充，师生协作得出：小车受到的摩擦力主要包括木板对小车的摩擦力，打点计时器对纸带的摩擦力。

2

问12：如何平衡小车受到的摩擦力? 学生回答：在小车没有滑轮一端垫一小木块，用小车重力沿斜面向下的分力平衡上述摩擦力。

问13：平衡摩擦力时，小车连不连重物，打点计时器打不打点? 学生思考回答，教师引导。

问14：什么情况下，就说明小车已经平衡好各种摩擦力? 学生思考回答，轻推小车，小车做匀速运动。

问15：实验时，应先开电源还是先释放纸带?释放纸带前小车应当处在什么位置? 学生思考回答：先开电源。小车要靠近打点计时器处，以增加纸带利用率。

【加速度和力的关系】

问16：研究加速度和力的关系时，如何改变小车所受的拉力? 学生回答：在小桶内增减钩码的数量来改变小车所受的拉力。

问17：需要记录哪些数据? 学生回答，加速度和力。

【加速度和质量的关系】

问18：研究加速度和质量的关系时，如何改变小车的质量? 学生回答，通过给小车增减砝码的数量来改变小车的质量。

问19：需要记录哪些数据? 学生回答，加速度和质量。

【图象法处理数据】

问20：对于获得的数据采用什么方法进行处理，能够更直观的反映a与F，a与M之间的关系? 学生回答：图象法。

问21：如果物体质量M一定的条件下，画什么图像来说明a与F成正比?如果满足这一关系，则图象会是什么样子的? 学生回答：用纵坐标表示a，横坐标表示力F（即小桶和钩码的总重力mg），根据实验结果画出相应的点，如果这些点在过原点的一条直线上，便证明了质量一定的情况下，加速度与合外力成正比。

问22：如果物体力F一定的条件下，画什么图像来说明a与M成反比?如果满足这一关系，则图象会是什么样子的? 学生回答：用纵坐标表示a，横坐标表示质量1/M，根据实验结果画出相应的点，如果这些

3

点在过原点的一条直线上，便证明了合外力一定的情况下，加速度与质量成反比。

【看图、读图】

（一）看曲直：

通常，对于a～F图像；M一定，则a∝F ，a～F

图像为过原点的倾斜直线；

对于a～1/M图像；F一定，则a∝1/M ，a～1/M 图像为过原点的倾斜直线；

但实验图像有时会出现弯曲，并且是向下弯曲，为什么? （二）看斜率：a～F和

a～1/M二个图像斜率的物理意义? 当M一定时，a～F图像中，k＝? 当F一定时，a～1/M图像中，k＝? （三）看是否过原点

你能说出图像中①②③是否过原点有何意义吗? 【思考】运用这套器材我们还能用来测什么? 五、板书设计

验证牛顿第二定律

aF

控制变量法

aM1

图象法

六、教学反思

本节课是高三一轮复习实验专题的一堂课，通过两年的学习，学生对牛顿第二定律已经有了较为深入的理解。他们知道牛顿第二定律的实验原理，并较为熟练的应用牛顿第二定律解决实际问题。但他们对实验中很多重要细节有较大的额遗忘，或存在一定的混淆。例如，大部分同学都能记起试验的一些注意事项，本实验要求钩码和小桶的质量要远小于小车的质量，但为什么这样做，他们很多人还不理解，这是由于他们对于解决连接体问题，在受力分析，等方面思路不清晰。另外，为何要在实验前平衡摩擦力，平衡来自哪些放面的摩擦力，很多人没有意识。为此，本节课通过创设一个真实简单的物理情景，然后利用问题，一步步引导学生，通过搭梯子，利用富有逻辑的问题将本实验的重难点串联起来，在潜移默化中，在学生的思考中，逐步落实。不过，本节课还有一些不足，最初的引课时间稍长，直接压缩按照现在所设计的开展，在最后的图像复习中，对于图线弯曲的分析和引导还不充分，不够透彻，需要加大力气进行研究。

4