2. 探究加速度与力、质量的关系新颖的课程导入教案

4.2实验：探究加速度与力、质量的关系

教学设计

【学习目标】 1.理解探究加速度与力、质量的关系的合理性和必要性。

2.理解实验思路的合理性，以及用图像处理实验数据的有效性。

3.经历实验的操作和测量过程，以及通过图像处理实验数据的过程，体验如何平衡摩擦阻力、减小系统误差（钩码所受的重力不等于小车所受的拉力等）的操作办法。

4.体会“控制变量法”对研究问题的意义. 【学习重点】

1.体验实验探究过程：明确实验目的、分析实验思路、制定实验方案、得出实验结论. 2.初步认识数据处理时变换坐标轴的技巧. 【学习难点】

1.初步了解将“不易测量的物理量转化为可测物理量”的实验方法. 2.会对实验误差作初步分析. 【教材分析】

新课标较原有的教学大纲更注重对学生动手能力、探索能力、自己总结观察现象的能力的培养，以本节课为例，以前是验证牛顿第二定律，注重的是知识的再现，而现在变为探究，注重的是问题的提出和发现。本节课一实验的形式出现，不仅锻炼学生的动手能力，更重要的是如何设计实验，如何提出问题，以及如何操作，如何进行数据处理，分析并得出实验结果，这些才是现代中学生最应该掌握的方法和技巧。至于学生自己设计的方案不管是否符合要求，不管实验后能否得出正确的结论，都要加以鼓励，因为学生在设计和实际操作中的亲身体验才是最重要的。

【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。

【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。

【教学过程】

一、导入

【师】回顾上节课内容知道力与运动的关系：力是改变物体运动状态的原因。

提问：思考力、运动状态、速度、加速度间的关系

引导：逐层突破，观察两个物理量间的内在联系，找力与运动状态的关系，运动状态与速度关系，速度与加速度的关系。

迫使

运动状态变化

力

表现为

产生

原因

结论：力是产生加速度的原因

速度变化

加速度

设计意图：通过之前的知识能将物理量联系起来并找到他们的决定关系，培养学生的逻辑推理能力

【师】加速度还与哪些因素有关，能不能通过实例来说明加速度与这些物理量之间有什么定性关系？

例：改装车，换引擎，增加动力。质量一定情况下，动力越大，加速度越大。

用相同的力抛出两个质量不同的球，质量大的具有的初速度小。力一定情况下，质量越大加速度越小。

提问：猜测加速度与力与质量有什么样的定律关系？

a∝F

、

a∝F2

、……

2a∝1/m 、a∝1/m、……

设计意图：通过对日常生活的观察总结出一些蕴含的物理知识，激发学生的学习欲望和观察的习惯.

【师】这节课我们就来定量研究一下加速度与力、质量的关系，这也是这个实验的目的。

提问：研究一个物理量与多个物理量间的关系，我们应该利用什么方法进行研究，需要测量哪些物理量？

1.如何测量质量? 2.如何测量加速度? 3.如何提供并测量物体所受的恒力? 【小组讨论】解决刚才提出的三个问题并提出有效可行的设计一个实验方案？

方案一：

方案二：

方案三：

关键要解决的问题：摩擦力怎么处理？

方案一：直接创设不受摩擦力的情景。（气垫导轨）

方案二：用重力的分力来抵消摩擦力的效果，创设基本不受摩擦力的情景。（平衡摩擦力）

方案三：选择比较光滑的平面，可以忽略摩擦力的影响。

【师】提问：不管哪种方案绳的拉力等于悬挂重物的重力吗？

不等于，比重力小，当重物重力远小于小车重力的情况下拉力与重力近似相等。

设计意图：利用发散的问题让学生尽情的展开思考，让学生初步利用之前的实验知识以及对实验仪器的掌握来解决问题，并讨论可行性。问题设计也给学生设定了要解决的问题降低了难度，学生应该能完成，激发学生的创新设计的能力。

【师】方案已经设定好了下面请一位同学来给上讲台做这个实验，其他同学一起来找茬，看看他在操作的过程中有什么不当的地方，发现问题及时喊停，大家帮他改正。

设计意图培养学生的动手能力，并能知道实际操作中应该遇到哪些问题，是学生敢于定勇于动手。

【师】总结：

记忆口诀：

平衡摩擦纸带挂，小车板上匀速滑；

若要盘码当拉力，其重与车不可比；

先通电源后放车，纸带应选易于测；

多测几组好作图，作图比例要适当。

【师】得到多组数据之后可以利用什么手段可以探究我们想要的结论？

采集数据

a/m*s-2

F/N

a/m*s

m/kg -2

提问：请同学们说明a与F、m的关系。

a∝F

、a∝1/m

设计意图：多熟悉图像工具解决物理问题，尤其高中阶段物理实验结论很大部分都是利用图像得到的。并且强化化曲为直的思路。

【板书设计】

实验：探究加速度与力、质量的关系

一、实验目的

四、实验步骤

探究加速度与力、质量的关系

五、实验注意事项

二、实验原理

平衡摩擦纸带挂，小车板上匀速滑；

1、控制变量法

若要盘码当拉力，其重与车不可比；

m一定时, 研究a与F的关系

先通电源后放车，纸带应选易于测；

F一定时，研究a与m的关系

多测几组好作图，作图比例要适当。

三、实验设计

【教学反思】

这节课的学生虽能积极的思考，但是只是小部分同学带动下，应该给学生充足的时间去思考。要能设计几个实验对比优劣的问题学生的思路可能更开阔了。