学生实验主要内容及教案内容

实验：探究加速度与力、质量的关系

教材分析：

探究性实验是高中物理新课程中一种重要的科学实验方法。探究加速度与力、质量的关系一课安排在牛顿第一定律和牛顿第二定律之间，对于学生来说，这种探究性实验比以往比验证性的实验难度要大，所以对本节教材主要做以下难点分析：

1.从教材前后联系来看，本节内容具有承上启下的作用，上一节讲解了力是改变物体运动状态的原因，质量是惯性大小的唯一量度，探究加速度与力、质量的关系是认知过程的必然，这一节又是《牛顿第二定律》的实验和理论基础，所以本节课实验能否成功对于下一节的学习非常关键。从牛顿第一定律过渡到确定研究这些物理量之间的关系上，是本节课难点之一。

2.从教材内容来看，本节课涉及到的比较法和控制变量法，都是高中物理实验常用的方法，也是科学研究的重要方法，所以更要好好把握。

学情分析：

探究性的实验初中没有接触过，对于学生现有的能力来说进行实验的设计还是比较困难的，在具体的教学过程中，还是应该体现学生重在参与的思想，逐步提高学生这方面的能力，使学生更多的看到探究的思想，感受探究的乐趣。

教学目标：

一、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有关，与质量也有关。

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。

二、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，并能根据数据结果得出结论。

三、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．培养学生与他人合作的团队精神。

教学重点：

1．控制变量法的使用。

2．如何提出实验方案，并使实验方案合理可行。

3．实验数据的分析和处理。

教学难点：

1．在老师引导下提出切实可行的实验方案。

2．实验的操作过程。

课时安排：

2课时（第1课时探究实验方案，第2课时实验操作、分析实验数据、得出结论）

教学过程：

第1课时：设计实验方案

一、复习回顾、导入新课：

1、牛顿第一定律：（一切物体总保持匀速直线运动或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。）

2、这一定律向我们阐述了哪几个方面的含义？

（力不是维持运动的原因；力是改变运动状态的原因；物体保持匀速直线运动或静止状态的性质叫做惯性。）

3、惯性体现物体运动状态改变的难易程度，其大小由什么决定？（物体的质量）

4、运动状态由哪个物理量来描述？（速度V）

5、体现运动状态改变即速度的改变情况的物理量是什么？（加速度a）

二、提出要研究的问题并进行猜想与假设：

问题1：请同学们先猜一猜加速度大小跟什么有关？

问题2：请同学们根据你的经验猜一猜加速度与力、质量有什么关系？

力越大，加速度越

质量越大，加速度越

问题3：力越大，加速度越大

——

a∝F，a∝F2，a∝F3？

质量越大，加速度越小

——

a∝111，

a∝2，a∝3？

mmm

三、制定计划与设计实验：

问题4：研究一个物理量同时与两个物理量有什么关系，应当采用什么方法进行研究？

控制变量法

拓展：提示初中用过这种办法，在讨论电流与电压、电阻两个量是什么关系时；在讨论压强与压力、作用面积两个量是什么关系时。（安排此问题的目的是对学生进行物理学研究方法的教育，让学生知道控制变量法是一种普遍常用的科学研究方法）。

问题5：保持质量一定，怎样研究加速度与力的关系，或保持力一定，怎样研究加速度与质量的关系？

学生会回答出用打点计时器测出几个加速度及所对应的力，分析加速度与力关系或加速度与质量关系，若不提测加速度，可追问如何测出加速度。

问题6：鉴于用纸带测出加速度是我们已经掌握的一种技能，因此本次探究加速度与力、质量关系，我们暂不用此方法。请同学们参考课本43页“做一做”栏目，看能否有新的设计并说说这种设计有什么优点？

理论依据：两物体均做初速度为零的匀加速直线运动，由x=移关系，就是他们的加速度关系。

具体实验方案：课本78页参考案例。

问题8：绳拉小车的力是小车受的合力吗？

学生很容易提出还有摩擦力。

12aT知，相同时间内的位2

问题9：我们必须要使绳拉小车的力成为小车受到的合力，否则还要计算滑动摩擦力，使问题复杂化，那么怎样抵消摩擦力的影响呢？

（1）用重力分力平衡掉摩擦力，为此可以倾斜木板，直到小车放上后恰能静止或被轻推后匀速。

（2）减小摩擦力直到可忽略，可采用气垫导轨。

第2课时：做实验并记录、分析数据，得出结论

四、进行实验与收集数据：

1．为了节省时间，教师给学生做一下分工，1-4组探究加速度与力的关系，参照表一和表二要求；5-8组探究加速度与质量的关系，参照表三和表四要求，要填写好表格。

2．平衡摩擦力时不必将拴有口杯小桶的绳子解下，车后拖的绳子也不用解下，放在车上即可。

3．注意铁夹子的位置。

4．注意实验中同学之间互相配合，如谁扶住板，谁控制铁夹开启、闭合，谁负责更换砝码和保证绳在滑轮内并负责保护仪器，谁负责测量记录等。

表一：两车质量均为（200+100）g

组别

1 2 3 4 5 参照车

绳上挂钩码/g 代表F1

20 20 20 20 20 位移x1/cm

实验车

绳上挂钩码/g 代表F2

30 40 50 60 70 位移x2/cm

表二：两车质量均为（200+100）g 组别

1 2 3 4 5

表三（两车绳上挂的钩码均为40g）

F2/F1

1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 x2/x1=a2/a1

组别

1 2 3 4 5 参照车

车和车上砝码总质量/g 代表m1

300 300 300 300 300 位移x1/cm

实验车

车和车上砝码总质量/g 代表m2

200 400 500 600 700 位移x2/cm

表四（两车绳上挂的钩码均为40g）

组别

1 2 3 4 5 m2/m1

2/3=0.67 4/3=1.33 5/3=1.67 6/3=2.00 7/3=2.33 x1/x2=a1/a2

五、分析、论证与评诂：

1、让学生分析表二和表四，并得出结论。

(在两车质量一样的情况下，实验车受的力是参照车的多少倍，加速度就是参照车的多少倍，说明加速度与力成正比；在两车受力一样的情况下，实验车总质量是参照车的几倍，加速度就是参照车的几分之一，说明加速度与质量成反比。) 2、实验中有哪些因素会导致实验误差？

（不能及时停止，导致位移测量的不准确。）

3、如果重新设计，你是否有更好的方法？