学生实验教学设计(第一课时)

《§4.2探究加速度与力、质量质量的关系》

教案

南澳中学

物

理

组

吴

丽

苗

知识

目标

(1)

通过实验，分析得出牛顿第二定律定律；

(2)

知道国际单位制中力的单位是怎样定义的。

(3)

理解并掌握牛顿第二定律的内容及其数学表达式；

(4)

能初步应用牛顿第二定律解决具体问题。

(1)学习利用控制变量法研究物理问题的方法；

(2)掌握分析数据的两种基本方法：列表法与图象法；

(3)培养学生通过实验总结规律的能力。

培养学生实事求是的科学态度和勇于探索的精神。

教学目能力

目标

标

德育

目标

授课

时间

课型

重点

难点

教学

方法

教具

教学

过程

一、

复习

引入

一课时

新授课

通过实验，归纳总结出牛顿第二定律的内容和表达式；

实验及数据的处理

启发式、实验探索式相结合

气垫导轨、滑块、光电计时器、砝码、计算机、电视机等。

主

要

内

容

复习提问：

1、上一节课学习了物体运动状态的改变，那么，物体运动状态改变的快慢可以什么物理量来描述？

2、加速度的大小与什么因素有有关？

3、加速度与外力、加速度与质量究竟有怎样的关系？是否成某种比例关系？

指出本节课将通过实验进行定量研究。

教学方法

让学生回顾a、F、m三者的定性关系；鼓励学生大胆猜测，激发学生学习的兴趣和探讨问题的积极性

二、新课教学

1、实验研究方法的确定

问：实验中泄及三个变量——a、F、m，该如何研究？

灌输科学的研究 引导学生分析实验所用的研究方法：先使m不变，研究a方法，让学生在学和F的关系，再保持F不变，研究a和m的关系，然后综合得习知识的同时，掌出三个的关系——即控制变量法。

握研究方法。

2、介绍实验装置及实验的操作方法

介绍实验装置。指出研究对象是滑块，实验目的是研究滑结合实物及电脑块作匀加速直线运动时的加速度和所受的外力、质量的关系。

幻灯介绍实验原 问：滑块所受的外力是指什么力？引导学生对滑块进行受理。

力分析。指出拉力的大小可以认为等于砝码的重力。

问：（1）实验中如何保持滑块的质量不变？

学生思考回答提 如何改变拉力的大小？ 出的问题。

（2）如何改变滑块的质量？

（一）实验方案的设计

2

（3）滑块的加速度如何测出？

（4）实验中需记录什么量？

引导学生设计出表1、表2及图1、图2（表及图均见后面附页），指出物理中可用列表法和图象法来描述物理规律。

（二）实验演示探索过程

1、研究a与F的关系

（1）实验操作：课前先用天平测出滑块的质量，保持滑块质量不变，改变拉力大小，读数并记录数据于表1中。

（2）数据的处理：利用电脑软件处理表1中的数据，并同时利用电脑软件作a-F图。

（3）分析得出实验结论：据数据及图象的特点，引导学生分析得出a∝F 2、研究a与m的关系

（1）实验操作：保持滑块拉力的大小不变，改变滑块的质量m，读数并记录数据于表1中。

（2）数据的处理：利用电脑软件处理表1中的数据，并同时利用电脑软件作a-m图及a-1/m图。

（3）分析得出实验结论：据数据及图象的特点，引导学生分析得出a∝1/m

（三）牛顿第二定律的得出

1、牛顿第二定律的表述

综合以上的结论可得关于a与F、m三者的关系，即：

物体的加速度a跟作用力F成正比，与物体的质量m成二、新课教学反比，这就是牛顿第二定律。

2、牛顿第二定律的数学表述

牛顿第二定律可用数学公式表示，比例式为：

a∝F/m或F∝ma

写为数学等式即为：

F=kma 其中k为比例系数。若式中各量均用国际单位，则k=1，则表达式可写为：

F=ma 力的单位——牛顿的定义：使质量为1kg的物体产生2加速度为1m/s的加速度的力，即为1N。

3、对牛顿第二定律的理解

（1）作用力F指合外力

物体受到几个力的作用时，牛顿第二定律中的F表示外力的合力，即牛顿第二定律可进一步表述为：

物体的加速度与所受的合外力成正比，与物体的质量成反比。写成公式即为：

F合=ma [例1] 从牛顿第二定律知道，无论怎样小的力都能使物体产生加速度，可是，我们用弹簧称提一个重物时，却提不动它，这跟牛顿第二定律有无矛盾？为什么？

（2）同体性：指F合、m、a都是相对于同一物体而言的。

（3）同向性：指加速度和合外力都是矢量，加速度的方向取决于合外力的方向，与合外力的方向相同。

[例2] 如图1三种情况，物体加速度的方向如何？

①光滑水平面上物体在水平力作用下运动；

②在公路上的汽车关闭发动机后滑行；

③汽车在公路上加速行驶。

让学生懂得分析数据的两种基本方法：列表法与图象法；

学生配合进行数据的录入。

利用电脑软件填写和处理数据，提高课堂效率，同时提高学生学习的兴趣。

关于力的单位，让学生知其来源，并清楚究竟有多大。

演示用弹簧称提一个重物

通过例题巩固对牛顿第二定律的理解。

3

二、新课教学

（4）瞬时性：指加速度和合外力存在瞬时对应的关系，加速度的大小和方向时刻随合外力的变化而变化。

[例题]（课本P52例题）一个物体，质量是2kg，受到互成0120的两个力F1、F2的作用，这两个力的大小都是10N，这个物体产生的加速度是多大？

1、一个在光滑水平面上运动的物体，如果在运动方向上受到一个逐渐减少的力的作用时，将做什么运动？当这个力减少到零时，物体将做如何运动？

2、课本P53练习二（2）（3）（5）

1、总结本课实验所采用的研究方法——控制变量法。

2、处理分析数据的方法：列表法和图象法。

3、牛顿第二定律的内容及一般表述。指出牛顿第二定律是把力和运动联系起来的桥梁，是解决动力学问题的重要武器。

1、课本P53练习二（4）（7）

质量为1kg的物体静止于光滑的水平面上，若它所受到的水平拉力F随时间的变化如图2，试作出相应的a-t图，并分析物体在0至4秒的运动情况。

三、 应用解题 四、 课堂练习

五、 课堂小结

六、 布置作业

七、

板书

设计

先让学生分析例题，后提问关于该题的思路和解法。

小结本节课研究方法及知识内容，指出下节课准备研究牛顿第一定律的具体应用。

三、牛顿第二定律

（一）实验研究方法：控制变量法

（二）实验探索

（1）m一定

a∝F （2）F一定

a∝1/m （三）牛顿第二定律

F合=ma

4

附：

1、研究质量m一定时，加速度a与外力F的关系

滑块总质量m=0.0937g

次拉力F经光电门

经光电门

加速度a (m/s2) 数

（N）

位移s（m）

时间t（s）

0.000 0.000 0.000 0.000 1 0.049 0.600

2 0.098 0.600

3 0.147 0.600

4 0.196 0.600

5 0.245 0.600

6 0.294 0.600

表1

2、研究作用力F一定时，加速度a与质量m的关系

拉力F= 0.196N

1/m 次滑块总

经光电门

经光电门

加速度a 2数

质量m(kg) (1/kg) 位移s（m）

时间t（s）

(m/s)

0.000 0.000

1 2 3 4 5 a（m/s2）

0

F（N）

0.119 0.110 0.094 0.085

0.069 8.410 9.099 10.672 11.806 14.599 0.600

0.600

0.600

0.600

0.600

a（m/s2）

表2

a（m/s2）

0

m（kg）

0 1/m（kg-1）

5