2. 探究加速度与力、质量的关系教案2

探究加速度与力、质量之间的关系

2课时

郫县二中

冯龙飞

教学设计思想：

按新《课标》的要求，物理的知识、方法、能力、科学态度等都是教学的要素，如果把这些要素有机地联系起来，达到共同促进的作用，则物理教学的效果会更好，更有利于提高学生的素质。新《课标》中强调探究式学习在物理教学中的作用，对于一些物理规律的学习过程，教材中特意设计成了探究式的实验，以便学生在学习物理规律的同时，经历探究规律的过程，了解科学的方法。本节课的教学目的不全是为了让学生知道实验结论及定律的内容和意义，重点在于要让学生知道结论是如何得出的；在得出结论时用了什么样的科学方法和手段。课本中提供的实验参考方案由于实验操作和数据处理的理解两方面难度较大，鉴于实验器材和学生的具体情况，本节课采用打点计时器打纸带，求加速度的方法探究加速度与力、质量的关系。并分别作出表示加速度与力、加速度与质量的关系图象。根据图象得出加速度与力、质量的关系式。在实验探究过程中，贯彻新课标的三维教学目标。

教学目标：

1、知识与技能；

(1)掌握物理实验的一些基本技能，会使用基本的实验方法，提高实验动手能；

(2)了解并在实验中应用控制变量法；

(3)会用作图法处理数据，并知道可以利用信息技术协助完成；从数据结果能归纳出加速度、力、质量三者关系；

2、过程与方法；

(1)通过实验探究，初步学习使用控制变量法和计算机处理数据，认识数学工具和信息技术在物理研究中的重要作用；

(2) 通过实验探究，观察实验现象，采集数据，培养实事求是的科学精神；

3、情感、态度与价值观；

(1) 培养团队协作精神，能相互交流、讨论，勇于改进实验方法。

(2) 经历实验探究过程，提高参与科技活动的热情，勇于探究日常生活中的物理学问题；能体验探究过程的艰辛和严谨；

教学流程图：

情景

教师

发

现问

题

观察

学生

教学过程：

（一）引入新课

提问

引导猜想与假设

设计实验进行实验

分析论证

评估

提出问题双向交流实验探究反馈纠偏得出结论思维

教师活动：

复习牛顿第一定律，力是改变物体运动状态的原因，力不是维持物体运动的原因．引出与加速度有关的两个因数：合外力和质量定性讨论：物体质量一定，力不同，物体加速度有什么不同？力大小相同，作用在不同质量物体上，物体加速度有什么不同？

物体运动状态改变快慢取决哪些因素？定性关系如何？

点评：教师还可举日常生活中一些实例，如赛车和普通小汽车质量相仿，但塞车安装了强大的发动机，牵引力巨大，可产生很大加速度。再如并驾齐驱的大货车和小汽车在同样大的制

讨论发言

活动

获知

反思

动力作用下，小汽车容易刹车．通过类似实例使学生获得感性认识：加速度大小既与力有关，也与质量有关，为下一步定量研究做好铺垫．

问题：那么加速度与合外力、质量到底有怎样的定量关系呢？

（二）进行新课

实验介绍

讲解：我们用小车作为研究对象，通过在小车上增减砝码可以改变小车质量；在小车上挂一根细线，细线通过定滑轮拴一个小桶，小桶内可以放重物，这时小车受到的拉力大致是小桶及重物的重力，我们可以通过改变小桶内的重物改变小车受到的拉力。我们研究小车的加速度a与拉力F及小车质量的关系时，可先保持m一定，研究a与F的关系；再保持F一定，研究a与m的关系．这是物理学中常用的研究方法。(此控制变量法可引导学生讨论得出) 1、物体加速度与它受力的定量关系探究

教师活动：

当一个物理量同时与两个物理量有关系，那么我们采取怎样的方法来探究它们之间的关系呢？（用控制变量法）

现在我们探究物体加速度与力、质量的定量关系（用控制变量法）。保持物体的质量不变，测量物体在不同力的作用下的加速度，探究加速度与力的定量关系。请同学生据上述事例，猜测一下它们最简单关系。

学生猜测回答：加速度与力可能成正比。

教师活动：

如何测量加速度a？需什么器材？请同学样设计方案。

学生回答：第二章我们已探究过小车速度随时间变化规律，可用该实验器材测加速度。小车在钩码牵引下作匀加速运动，利用打出纸带求加速度。

教师活动：

现实中，除了在真空中抛体（仅受重力）外，仅受一个力的物体几乎不存在，但一个单独的力作用效果与跟它等大、方向相同的合力作用效果相同，因此实验中力F的含义可以是物体所受的合力。如何为运动物体提供一个恒定合力？如何测？请同学们想办法。

教师引导：可利用前边测加速度的器材，在钩码质量远小于小车质量条件下，钩码重力大小等于对小车拉力（至于为什么以后再讨论），但必须设法使木板光滑（讲一下平衡摩擦力），或使用气垫导轨以减少摩擦直至忽略不计。这样小车受的合力就等于钩码重力。教师对学生设计方案的可行性进行评估，筛选出最佳方案进行实验。

学生活动：学生思考，设计可行方案测量，也可借鉴教师提供案例进行设计。

教师活动：

指导学生分组实验，把小车在不同拉力下的加速度填在设计好的表格中。

学生活动：学生设计实验步骤，进行分组实验，取得数据。

教师活动：

如何直观判断加速度a与F的数量关系？指导学生以a为纵坐标，以F为横坐标建立坐标系，利用图象找规律。利用实物投影展示某同学做的图象，让大家评价。

学生活动：学生在事先发给的坐标纸上描点，画图象，看图象是否是过原点的直线，就能判断a与F是否成正比。

分析研究表格中数据，得出结论。

2、物体的加速度与其质量的定量关系探究

教师活动：

保持物体所受力相同，测量不同质量的物体在该力作用下的加速度，探究加速度与质量关系，请同学们用最简单关系猜测一下二者是什么关系？

学生猜测回答：加速度与质量可能成反比。

教师活动：

教师解释：若a与m成反比，画出的a与m的图象应该是一条双曲线，而双曲线不能从图象上直观地进行判断，而直线可以从图象上直接判断，若a与m成反比，也就是a与l／m

成正比，顾可以画a－l／m的图象是否为直线加以判断。物理上一般都采取这种方法

教师活动：保持钩码质量一定，即拉力大小一定，如何改变小车质量？

将不同质量的小车的加速度填入设计好的表格中，建立a一1／m坐标系作图象。

学生回答：在小车上加砝码。

学生设计实验步骤，进行分组实验，测出不同质量时加速度。在坐标纸上描点，作a－l／m图象，据a－l／m图象建否是过原点直线就能判断加速度是否与质量成反比。

点评：由于学生刚开始从事探究实验，缺乏经验，需要教师指导，比如设计方案，利用图象处理数据，学生一无经历，二不习惯，所以宜采用定向探究，逐步使学生走向自由探究。

3、对实验可靠性进行评估

教师活动：

如果同学们猜想是正确的，那么根据实验数据，以a为纵坐标，以F横坐标，或以a为纵坐标，1／m为横坐标，作出图象都应该是过原点的直线，但实际描的点并不严格在某直线上，也不一定过原点。若真是a∝F，a∝l／m得需多次实验才能证实。让学生明白一个物理规律的得出是科学家经过大量的实验，多少次的总结才能得出的。

4、学生讨论结果

我们研究的结果是什么？看书讨论相关问题。

（三）板书设计

1、加速度与力的关系

（1）探究思路：质量不变，探究加速度与力的关系。

（2）数据处理：以加速度为纵坐标，力为横坐标。

（3）结论：质量不变时，加速度与力成正比。

2、加速度与质量的关系

（1）探究思路：力不变，探究加速度与质量的关系。

（2）数据处理：以加速度为纵坐标，质量倒数为横坐标。

（3）结论：力不变时，加速度与质量成反比。

课堂练习

1．“在影响加速度的因素”的探究中发现

（CD）

A．同一物体运动的速度越大，受到的合外力越大

B．同一物体运动的速度变化越大，受到的合外力越大

C．同一物体运动速度变化率越小，受到的合外力越小

D．同一物体运动速度变化越快，受到的合外力越大

2．为了研究加速度跟力和质量的关系，应该采用的研究实验方法是（A）

A．控制变量法

B．假设法

C．理想实验法

D．图象法

3．为了更直观地反映物体的加速度a与物体质量m的关系，往往用二者的关系图象表示出来，该关系图象应选用（C）

A．a-m图象

B．m-a图象

11图象 D．a图象

mm14．如果a图象是通过原点的一条直线，则说明（ B）

mC．aA．物体的加速度a与质量m成正比

B．物体的加速度a与质量成反比

C．物体的质量m与加速度a成正比

D．物体的质量m与加速度a成反比