2. 探究加速度与力、质量的关系优质课一等奖教案

璧山中学校教学案

年 级

高2019级

复备人

刘泰兴

学 科

教材版本

物 理

人教版

主备人

章 节

管昌多

第四章第2节

课题内容

《探究加速度与力、质量的关系》实验准备课

课标解读及教学设计初稿

复备记录

一、课标解读：(根据最新课程标准解读本课时的知识点、学生应达到的层次。) 1.课标要求：通过理论分析，设计实验方案解决实验目的；通过实验操作、现象观察、数据处理和讨论交流等过程，体会实验在发现物理规律中所起的作用。

2.课标解读：通过实验，探究加速度与物体质量、物体受力的关系。例如，探究“相同质量的物体，加速度与作用在它上面的合外力有何关系”，探究“在相同合外力的作用下，加速度与质量有何关系”；能够通过实验完成对加速度、力和质量的测量，正确作出表示加速度与力、加速度与质量的关系的图像，能根据图像写出加速度与力、加速度与质量的关系式。

二、教学设计初稿：

【学习目标】

1．使学生掌握在研究三个物理量之间关系时，用控制变量法实现. 2．指导学生根据原理去设计实验，处理实验数据，得出结论. 3．帮助学生学会分析数据表格，利用图象寻求物理规律. 【重点难点】

教学重点：

1．怎样测量物体的加速度，

怎样提供和测量物体所受的力。

2．会平衡摩擦力。 3．怎样处理实验数据，得出正确的结论。

教学难点：指导学生由实验目的，设计方案，进行实验，作出图象，得出结论

【学习过程】

一、分析实例，提出问题：

1、一辆小汽车起步时，在20s内速度能达到100Km/h，而一列火车要达到100Km/h，大约需要500s，为什么两者的加速度会相差这么大呢？

2、一辆竞赛用的赛车，质量与一般的小汽车相仿，只要四五秒钟的时间，就可以由静止加速到100Km/h，赛车与普通的小汽车有什么不同吗？

3、由上述两个问题，你能回答物体的加速度与什么因素有关吗？

很多事实告诉我们：物体质量一定时，受力越大，加速度 ；物体的受力一定时，质量越大，加速度 。这是它们之间的定性关系。它们之间有什么定量的关系呢？我们可以通过实验探究获得。

二、设计实验的基本思路：

物体的加速度a与受力F和质量m两个变量有关，我们应该采用 来研究：

1．探索加速度与力的关系的基本思路是：

保持物体的质量不变，测量物体在

保持物体所受的力相同，测量

与

的关系．

3.观察以下图像：

的作用下的运动，分析

与 的关系。 2．探索加速度与质量的关系的基本思路：

的物体在同一个力作用下的运动，分析

a ①a

①②②a=k/m

③a=kF1/2 F 图甲

图乙

a

m 图甲中三个图像都有共同的特点：F逐渐增大，a也逐渐 ，最简单的关系是图像②，a与F成 。 图乙中图像的共同特点是：m逐渐增大，a逐渐 。

4.若实验数据画出了如图丙的图像，你一定能说a∝F吗？

如果要继续证明a∝F，可以以F为横轴，画出a-F图像，若图像是一条 ，得出结论：a∝F，若图像是一条 ，得出结论：a不是∝F。再尝试a-F图像……直到得出结论。如果a与F成正比，则a－F图象是一条过

．

5. 若实验数据画出了如图丁的图像，你一定能说a∝1/m吗？

如果要继续证明a∝1/m，可以以1/m为横轴，画出a-1/m图像，若图像是一条 ，得出结论：a∝1/m，若图像是一条 ，得出结论：a不是∝1/m。再尝试a-1/m图像……直到得出结论。如果a与m成反比，三、思考讨论：实验中物理量的测量

1. 探究加速度与力、质量的关系，所需测量的物理量有质量、力、加速度，如何测量呢？同学们在实验室中曾经做过物体做匀加速运动的实验，装置如图：现在就要探究小车运动的加速度与力、质量的关系。

23222222F 图丙

a m 图丁

实际上a与1/m成正比，则a-1/m图像是一条 。

如何测量呢？

（1）质量： ，可以通过小车上增减钩码来改变小车的 。

（2）加速度： ，每改变一次质量或力，就获得一条纸带，计算出一个加速度。

（3）力： （钩码的质量要比小车质量小得多）。

2.在以上实验中，小车的加速度是力产生的，但小车的受力是一个吗?请画出受力图。为了更准确的找出加速度与力的关系，就要求小车只受一个力，该怎么办呢？先请思考下面的问题：由牛顿第一定律可知，物体不受力时做 ；物体在光滑水平面上

做 运动，所受合力为 。即物体所受合力为零时与不受力时的运动状态相同，可以认为合力为零与不受力产生的效果相同。同理可得，物体在光滑水平面上运动时只受一个力F和所受各力的合力为F产生的效果是一样的，这样只要使上面实验中的小车所受合力等于绳的拉力即可。也就是说小车的重力、支持力、摩擦力的合力为零，或是小车在重力、支持力、摩擦力作用下能做匀速直线运动。该怎么办呢？同学们能想出办法来吗？请写下来。

3.你有想到气垫导轨吗？如图两光电门的距离为X，滑块的挡光板宽为Δx，滑块经过两光电门的时间分别为Δt1、Δt2，从光电门1到光电门2用时t，请解出滑块的加速度。

4.加速度的计算公式你还能写出其它的吗？

（1）练习：倾角为θ1光滑斜面上静止释放的小车做匀加速直线运动，时间t内的位移x1= ，倾角为θ2（θ1＜θ2）光滑斜面上静止释放的小车做匀加速直线运动，时间t内的位移x2= ，则两小车的加速度a1：a2= 。

（2）思考： 1中的实验小车用两个，都由静止释放，测出在时间t内的位移x1、x2，求出a1：a2，再探究a与F、m的关系。实验装置如下图所示，在两条并排的导轨上放置两辆小车，车的一端连接细绳，细绳的另一端跨过定滑轮挂一个小桶；车的另一端通过细线连接到一个卡口上，它可以同时释放两辆小车。辆车从静止开始做匀加速直线运动，相等时间内通过对位移与它们的加速度成正比，因此实验中不必计算出加速度，可以采用比较位移的方法，比较加速度的大小。

实验中要平衡摩擦力吗？

（3）、例如：某小组设计双车位移比较法来探究加速度与力的关系。通过改变砝码盘中的砝码来改变拉力大小。已知两车质量均为200g，实验数据如表中所示：

实验次数

1 甲

乙

甲

乙

甲

乙

0．1 22．3 0．2 43．5 0．2 29．0 0．3 43．0 0．3 41．0 0．4 55．4 小车

拉力位移

拉力比F/F乙

甲位移比x/x乙

甲

F/N x/cm 0．50 0．51 2 0．67 0．67 3 0．75 0．74 分析表中数据可得到结论：在实验误差范围内当小车质量保持不变时，由于x F，说明a F。

如果有多组数据，能用图像来分析吗？

（4）、在（3）中实验得出数据，画出了以下两个图像，由甲可以得出a与F成 比，由乙可以得出a与m成 比。

甲

·

·

·

·

·

·

·

·

·

·

·

·

X1

X2

X1

X2

F1

F2

m2

m1

乙

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