本章复习与测试教学设计与反思

高三复习专题：力学实验①

人教版物理必修一第四章（牛顿运动定律）

本章复习与测试（第3学时）

探究“力与质量、加速度关系”

实验结构的拓展延伸

教学设计

学校:普宁市华侨中学

科组：高三物理组

授课：林泽衡

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探究“力与质量、加速度关系”实验结构的拓展延伸

教学设计

普宁市华侨中学

林泽衡

一．学情分析

学生对物理实验的认知，容易碎片化，容易把每个实验的设计理念、实验操作及数据处理的方法分割开来学习，从而影响知识学习的连贯性，造成知识脉络构建的障碍。在高三的复习阶段，需要在教学中，更加注重对实验内涵的挖掘，从横向与纵向两个方面，把不同的实验、相同的思维，一一解剖。学生可以融会贯通，举一反三，对思维的培养及应用能力的提升大有裨益。

二、教学目标

1、知识与技能

以探究“力与质量、加速度关系”实验结构为中心，从横向上，以相同的实验器材，可以探究测量不同物理量；纵向上，改变不同的测量量，可以完成不同的探究实验。拓展思维的深度与广度，培养学生良好的思维习惯。

2、过程与方法

指导学生认识探究“力与质量、加速度关系”实验条件的成立基础是什么、数据处理的对象是哪个，从而延伸出数据处理方法的多样性及实验目的及测量物理量的变化，让学生明确不同实验之间，实际也是存在着必然的联系的。

3、情感、态度与价值观

培养学生实事求是、尊重客观规律的科学态度，通过事物隐蔽的相关性，激发学生的求知欲和创新精神。

三、教学过程

（一）对探究“力与质量、加速度关系”实验结构对认识

典例1.在探究物体的加速度a与物体所受外力F、物体质量M间的关系时，采用如图所示的实验装置，小车及车中的砝码质量用M表示，盘及盘中的砝码质量用m表示．

（1）某一组同学先保持盘及盘中的砝码质量m一定来做实验，其具体操作步骤如下，以下做法正确的是（

）．

A．平衡摩擦力时，应将盘及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上

B．每次改变小车的质量时，需要重新平衡摩擦力

C．实验时，先接通打点计时器的电源，再放开小车

用天平测出mmgD．aM以及小车质量M，小车运动的加速度可直接用公式

求出

（2）另两组同学保持小车及车中的砝码质量M一定，探究加速度a与所受外力F的关系，得到的图像出现的原因是：

。

（3）实验过程中，两位同学有了不同的见解：

甲同学：只有当m<

乙同学：我觉得就算m<

说说你的看法？

教学重点：引导学生必须认识实验内涵的两个方面：①实验条件m<

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（二）纵向延伸：相同的实验原理，不同的数据处理

相同的实验器材、相同的实验数据，只要稍微改变一下数据处理的方式，就能够摇身一变，成为另一个完全不同的实验内容。

典例2.物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数。实验装置如图，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端装有定滑轮；木板上有一滑块，其一端与电磁打点计时器的纸带相连，另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接。打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz。开始实验时，在托盘中放入适量砝码，滑块开始做a较小的匀加速运动，纸带上打出一系列小点。

(1)上图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6是计数点，每相邻两计数点间还有4个打点（图中未标出），计数点间的距离如上图所示。根据图中数据计算的加速度a=_________（保留两位有效数字）。

(2)回答下列两个问题：

①为测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的有_________。（填入所选物理量前的字母）

A．木板的长度l

B．木板的质量m1

C．滑块的质量m2

D．托盘和砝码的总质量m3

E．滑块运动的时间t

②测量①中所选定的物理量时需要的实验器材是_________。

(3)滑块与木板间的动摩擦因数μ=_________（用被测物理量的字母表示，重力加速度为g）。

(4)与真实值相比，测量的动摩擦因数_________（填“偏大”或“偏小”）。

写出支持你的看法的一个论据：_____

____________。

教学重点：引导学生认识到，需要获取什么实验数据、测量哪几个物理量，取决于实验目的。本实验测量动摩擦因数μ，其数据来源的原理与典例1完全相同，只是在数据处理方面，需要运用“牛顿第二定律”进行加工。这就要求，实验过程中诸多条件及注意事项，本质上都与典例1相同，是探究“力与质量、加速度关系”实验的一种纵向延伸。

（三）横向拓展：相同的实验原理，不同的实验数据

同样的实验结构，根据实验目的的改变，只要改变一下测量的物理量，通过相同的数据处理方式，就可以演变成为另一个实验。

3.

某探究学习小组验证动能定理的实验装置如图。 ①

实验时首先要平衡摩擦力：取下沙桶，把木板不带滑轮的一端垫高，轻推小车，让小车________（选填“拖着”或“不拖着”）纸带运动。 ②

打点计时器使用频率为50 Hz的交流电。加入适量的沙，小车由静止开始运动记录小车运动的纸带如图．在纸带上相邻两计数点之间还有四个点未画出．本实验需根据此纸带计算_________（选填“速度”、“加速度”）的值，其中小车通过计数点“E”时，该值为___________(计算结果保留两位有效数字)．这个过程对小车验证动能定理的表达式___________ ③

若实验室没有沙桶只有钩码，每个钩码质量m=50g，小车总质量M=200g，用该实验装置验证动能定理，则需验证重力对钩码所做的功是否等于____________（选填“小车”或“小车和钩码”）

3

动能的增量。

教学重点：①与典例1对比，注意处理纸带获取的实验数据是有差别的，由原来用纸带计算加速度，变成了用纸带获取瞬时速度及运动位移。②在选取研究对象上，可以选取小车为研究对象，同时需要m<

（四）横向拓展：不同的实验原理，不同的数据处理

4.如图所示，是用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实验．在滑块上安装一遮光板，把滑块放在水平气垫导轨上并静止在A处，并通过定滑轮的细绳与钩码相连，光电计时器安装在B处．测得滑块（含遮光板）质量为M、钩码总质量为m、遮光板宽度为d、当地的重力加速度为g．将滑块在图示A位置释放后，光电计时器记录下遮光板通过光电门的时间为t．

①实验中是否要求钩码总质量m远小于滑块质量M

（填：是、否）

②实验中还需要测量的物理量是

③本实验中验证机械能守恒的表达式为：____________________（用以上对应物理量的符号表示）．

教学重点：①与典例1对比，注意处理纸带获取的实验数据是有差别的，由原来用纸带计算加速度，变成了用纸带获取瞬时速度及运动位移。与典例3相比较，获取实验数据的方法是相同的。②在选取研究对象上，与典例3相比较，不能再选取小车为研究对象了，因为小车的运动过程机械能不守恒。所以，只能够选取整体为研究对象。无论从实验原理上，还是数据处理上，都是一种横向的拓展及演变。

【教学反思】

本节课的重点是理解探究“力与质量、加速度关系”实验结构的原理及数据处理的方法，这是横向与纵向拓展延伸的根本，从学生的反馈来看，一开始对条件“m<

难点就是选择什么样的研究对象进行数据处理。研究对象可以选择整体或个体，数据处理对方式是截然不同的。学生对实验对认识，大多都是习惯以“小车”为研究对象，而缺乏整体处理数据的习惯和勇气。本节课利用典例3与典例4进行突破，让学生意识到选择“整体”为研究对象，对数据处理及误差控制，是有很大的益处的。

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