2. 探究加速度与力、质量的关系教案教学设计

扬州市瓜洲中学备课笔记

课 题

第 1 课时

课型

3.2 探究加速度与力、质量的关系（改进后）

实验探究课

教师

张青

教学目标

知识与技能

1、理解物体运动状态的变化快慢即加速度大小与力、质量有关。

2、通过实验探究加速度与力和质量的定量关系。

3、培养学生动手操作能力。

过程与方法

1、指导学生半定量地探究加速度与力和质量的关系，知道用控制变量法进行实验。

2、引导学生自己设计实验，并根据设计进行实验。

3、对实验数据进行处理，利用图象寻求物理规律。

情感态度价值观

1、通过实验，培养实事求是、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、培养与人合作的团队精神。

重点：

1、怎样测量物体的加速度

2、怎样提供和测量物体所受的力

难点：

指导学生选器材，设计方案，进行实验，作出图象，得出结论

见附录

难点重点

教学设想

教

学

内

容

及

过

程

（出示本节课的三维目标和实验探究的目的）

备注：

【导入】师：首先，我邀请所有同学来和我一起做个小实验

“全民参与”

①用手以大小不同的力沿水平方向推桌面上的五本书。

②用相同大小的力推一本书和推叠放着的五本书。

学生实验

师：通过刚才的小实验，你发现了什么问题？

生：书的加速度不相同（书运动的快慢不同---）

【新课教学】

一、发现问题（板书）

师：你能提出哪些研究问题（学生各抒己见，筛选出问题1）

问题1：

加速度a的影响因素有哪些？

生1：与推力有关，与书的质量有关

学生思考，教师做恰 生2：与书所受的摩擦力有关

当引导

师：书的加速度只是由推力单独产生的吗？

生3：还与阻力有关

师生共同总结：a由推力、阻力等外力共同决定的

物体的加速度a与物体的质量和物体所受的合力F有关

问题2：那么a与合力F、M有怎样的定性关系？

（幻灯投影出课本3-2-1图，再结合刚才的小实验，学生较容易得出猜想）

二、猜想（板书）

生4：在M一定时，F越大，a越大；在F一定时，M越大，a越大

师：刚才这位同学的思想方法是什么？

生5：控制变量法

师：很好，但是光凭生活经验还是不够的，同学们能不能结合牛顿第一

定律的两个核心内容，将刚才的猜想上升到一个理论高度？

（教师在黑板右侧边上板书：牛顿第一定律核心

回顾牛顿第一定律及 F：促使“物体运动状态的变化”

加速度a的物理意义， M：抵抗“物体运动状态的变化”

根据此比较，学生更能 而加速度a：描述“物体运动状态的变化”

明确上面的猜想

---

师：同学们已经能够作准确地推理了，但光有这些还不够，我们物理学

研究自然规律向来不满足于这样定性的描述，我们还想知道a与F、M之

间有怎样的定量关系，那么我们该怎么办？

生：需要实验探究

三、实验探究：(板书)

A 方案设计

问题3：既然需要实验探究，那么应该如何设计实验，你们有怎样的实

验方案？

（大部分的学生脑海中立即会闪现出弹簧拉物体在水平面上运动的模型）

生6：用天平测出物体质量M;运动后读出拉力F;记下时间t，测出位移

12

x,利用xat求a

2 教师不作出评价而是提出两个小问题：

（1）拉力是小车所受的合力F合吗？

（2）研究a—M关系时，F合能保证不变吗？

生7：有摩擦力f，拉力F≠F合；M↑，N↑，f↑，F合并不能够保证不变

师：同学们通过思考可以否定刚才的方案，但是可以肯定的一点是，我

们物理的很多问题都是从简单的模型入手，刚才那位同学的出发点还是很

好的，只不过装置需要完善。

（学生在下面分组议论）

生8：将滑动摩擦改成滚动摩擦

师：还是有待完善，但不管怎样，通过刚才的的思考，我们明确了三点

问题：（1）研究对象（小车）

（2）实验方法（控制变量法）

（3）需测物理量（a,M,F合）

生9：用气垫导轨测加速度，用力传感器直接测拉力的大小，用位移传 个人举得：越是朴素、感器测速度求加速度。

简单的器材，越能反映 师：这些器材确实可以减少很多麻烦，但高中实验室往往不具备这些器出实验的本质，越能体材，现在的问题是，在有限的实验器材基础上，如何使实验操作简单，误现物理的研究之美，越差更小。

能提高同学们的动手能 为了实验操作和数据处理简单可行，让小车做匀加速运动，那么最好使力。

小车的合力恰等于某一具体的外力，比如拉力。

思考：那么需要平衡掉哪些外力？还应该注意哪些问题?! 实验模型初步形成：

（分组讨论，汇报结果：你设计了哪些问题？）

第一组学生问题设计：问题4 如何平衡掉f？

M 第二组学生回答：适当抬高木板，让小车不受拉力作用时在木板上做匀

速直线运动。

第三组学生问：问题5 当平衡掉f时，F合= F，那么拉力F如何测量？

第四组学生答：F≈mg ， M >> m ,天平测出m m m 第五组学生问：问题6 小车的加速度a如何测量？

强调：M >> m 条件， 第六组学生答：在小车后连上纸带，安装上打点计时器，处理打点计时如有学生追问原因，在器打出的纸带。

此可以设置悬念。 第七组学生：问题7 实验方法是什么？

第八组学生：控制变量法

B 实验操作

数据处理

明确注意事项：

1、需测的量：M（天平）

F合= F（mg ，M >>m ；测m，平衡f）

a（纸带）

2、分组实验：1~5组探究a-F关系

为合理安排时间，只 6~10组探究a-M关系

要求每一组学生只做 3、角色分工：实验操作员？数据记录处理员？结果汇报发言人？

一组实验

问题8 器材？？步骤？？表格？

生：---

（教师先进行演示实验）

步骤：

（1）按图将实验器材安装好．

（2）平衡摩擦力，在木板下面垫一薄木板，反复移动其位置，直到不挂

重物的小车在斜面上做匀速直线运动(纸带上相邻点间距相等)．

（3）将重物通过滑轮悬挂，接通电源放开小车；取下纸带并在纸带上标

明确：

上号码及此时所挂重物的重力m1g. 保持小车的质量M不变，改变所挂重 1、研究对象（小车）

物的重力，重复实验4~5次，记录好相应纸带及重物的重力m2g、m3g、… 2、实验方法（控制---）

(填入表格) 3、需测的量（a,F合,M）

（4）保持小车所受合外力不变，在小车上加放砝码，接通电源放开小车，

取下纸带并在纸带上记下小车总质量M1与砝码的mg．继续在小车上加放 空车M=200g 砝码，重复实验4~5次，在每次得到的纸带上记下小车总质量M2、M3---(填 空桶m0=5g 入表格)

学生实验

数据记录：

1、小车a与F关系（M一定）

学生实验过程来回巡视，做恰当指导

2、小车a与M关系（F一定）

问题9：用什么数学方法能较直观的反映a与F的关系？

生10: 作图法

（1）a与F关系（M一定）：

选取第三组学生实验a-F

数据，教师用Exal表格3

进行数据处理a-F关系

2

1

F/N0

00.20.40.60.81

aF 师生共同总结：当物体质量一定时，加速度与力成正比。即：

a/（m/s2）

（2）a与M关系（F一定）：

10.90.8

0.70.6

0.50.4

0.30.2

0.10

00.2

a/m/s2

a-m

选取第八组学生实验数据，教师用Exal表格进行数据处理a-M关系

0.40.60.811.21.4m/Kg

111

问题10：从曲线上看，可能存在a∝,a∝2,a∝n---，较难看出

mmma与M是哪一种关系，如何变曲为直得出结论？

生11：可以先作

1

a∝图看看。

教师用Exal表格进m 师：很好的想法！

行数据处理a-1/M关系

师生共同总结：当外力F一定时，

物体的加速度与其质量成反比，即：

1aM

强调：F为物体所受 合外力

C 归纳总结：

点评：一个规律的发M一定时

aFF（板书） 生12： 现不可能是几次简单a1F一定时

aM的实验测量就能得出M

的，需要做大量的实验D 误差分析：

探究。

以下为某一同学在坐标系中作出的a－F图象

请同学们帮他分析一下原因

此处设计可以拓宽学(1)图象不过原点的原因是: 生知识面

未完全平衡摩擦力 ；

(2)图象(或延长线)与F 轴的截距的物理

意义是:部分未平衡的摩擦力 ；

四、巩固与拓展：（导学案上例1和例2）

为巩固新学知识，同时

开发学生的创造性思维【课堂小结】

空间，精心挑选几个典学生小结：

型例题，将探究工作继教师寄语：

续深入下去。

1.两个重要的思想方法：理想模型法

控制变量法

2.掌握用数学知识解决物理问题的能力

a-1/m32.521/m(1/Kg)1.510.50-0.500.20.40.60.81a/(m/s2)

教

学

内

容

及

过

程

3.明确该实验在高考中的重要地位

4.“提出问题比解决问题更重要”——Albert Einstein 5.＂纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行＂

课中方案还存在很多不足之处，还可以进行怎样的完善？

下节课你还有哪些较好的实验方案可以和大家分享？

布置作业：继续完成导学案

3.2 探究加速度与力、质量的关系

一、提出问题：

二、猜想：

三、实验探究：

A 方案

a与F（M一定时）

B 实验

a与M（F一定时）

M一定时

aFC 结论：

1F一定时

a

MD 误差分析

四、拓展：

1．关于时间分配问题

首先实验设计环节最能体现学生的创造能力，应该多花一些时间。其次实验设计也不应该仅仅是设计出方案，还应该设计出操作步骤，如总共做几次实验，每一次的教

学

后

记

车质量与力分别多大，采集数据的表格如何设计等。

2．关于实验设计环节

（1）限制了实验的方法和测量的量应该能对学生能成功设计出实验方案起到关键作用，这就说明科学探究中教师的引导是必不可少的。

（2）在上课之前，我内心认为学生不能设计出实验方案，即使老师作了引导，但是学生的表现令我吃惊，所以说学生的创造能力是潜在存在的，老师一定要给学生机会，一定要引导他们表现出这种能力，久而久之学生的素质才会真正提高。

板

书

设

计

aFM