本章复习与测试优质课教案整理

应用数字化探究实验仪探究加速度与力、质量关系

吉林市实验中学

陈岩

探究加速度与力、质量关系是人教版高中物理（必修一）中的重要实验，新课程标准要求在教学过程中要充分体现知识与技能、过程与方法、情感态度价值观三维目标，物理作为以实验为支撑的学科，实验课无疑是能充分贯彻三维目标的最佳舞台。牛顿第二定律是动力学的基础，是高一年级物理教学的重点、难点内容，关于加速度与力、质量到底有什么样的关系，如果通过实验能够给予探究证明，无疑可以增加知识的趣味性、可信性，进而提高学生对知识的理解程度和记忆程度，为物理知识的进一步学习打下良好基础。

传统的实验方法优点是器材简单，操作容易，廉价，易大面积普及，缺点是实验过程相对繁琐、器材针对的实验项目功能单一、实验误差大。为克服上述缺点，在实际的实验教学中我采用了我们学校新引进的数字探究实验仪，并辅以利用实验室中已有的其他设备，在课堂上顺利地完成了实验探究的整个过程，并将结果以表格、图像的形式与实验过程同步显示出来，收到了良好的教学效果。

一、教学器材

1 多媒体设备；2 数字化探究实验仪；3 气垫导轨；4 滑块、配重砝码、钩码；5 光电门；6 天平。

二、实验改进要点

1.传统实验器材平台使用的是木板，由于小车在木板上运动过程中存在摩擦力，所以要先平衡摩擦力，平衡过程费时费力，结果还不一定令人满意。改进后的方法是平台使用气垫导轨，由于摩擦极小，不用平衡摩擦力，只需将气垫导轨仔细调整到水平即可。2.传统的实验数据处理方法是设计表格记录数据，想要得到加速度与力、质量的关系，需要在黑板上建立坐标系，根据数据描点，最后作出拟合直线。加速度与力的关系图像还相对简单些，但加速度与质量的关系，需要作出a-m图像和a-1/m图像，才能最后确定加速度与质量的关系。所有这些工作都需手动完成，要想保质保量，一节课的时间难度很大。改进后使用数字探究实验仪及多媒体设备，可将实验数据实时自动采集，自动运算、显示，同步完成以上所有工作目标，既直观，又省时省力且精度很高。

三、

实验原理

物体的加速度不仅和它所受到的外力F有关，还取决于它自己的属性----质量m三者之间的关系。先保持质量m不变，研究其它两个量a与F的关系；然后再保持另一个量F不变，研究其它两个量a与m的关系，最后把两个结果综合起来，得出a与F、m的关系，这种方法称为控制变量法。实验过程中为保证钩码的重力近似等于受到的拉力，应使滑块质量在任何情况下都要大于钩码质量的十倍。

四、

教学目标

1、

了解如何来描述物体的运动状态，明确物体运动状态的改变必有加速度；

2、

掌握一种科学的研究方法----控制变量法；

3、

理解加速度与力的关系，并知道得出这个关系的实验思想和方法；

4、

理解加速度和质量关系，并知道得出这个关系的实验思想和方法；

5、

学习使用现代化的实验手段。

五、

教学过程

1、

用天平测出滑块、配重砝码、钩码质量；

2、

调节气垫导轨水平，连接滑块和钩码，将两个光电门

放置到适当位置，依次连接好光电门、数字探究实验仪、多媒体计算机并开机；

3、

运行软件，设置光电门，编辑a—F图像，设置图像管理器；

4、

按开始按钮，使软件处于采集状态；

5、

用一个钩码提供拉力，采集系统可以通过光电门采集数据并自动计算出滑块加速度，同时记录在表格中，输入拉力，就可在坐标中得到一组a、F数据；

6、

保持滑块质量不变，增加钩码个数重复上述实验六次，就能在表格中得到六组数据，坐标中得到六个点，使用拟合功能得到a--F拟合直线。这是一条几乎过原点的倾斜直

线，进而得出结论a与F成正比；

7、

保持钩码拉力不变，改变滑块质量重复实验六次，就能在表格中得到六组数据，坐标中得到六个点，使用拟合功能得到a—1/m拟合直线和a---m拟合曲线。a—1/m拟合直线是一条几乎过原点的倾斜直线，进而得出结论a与m成反比。

六、

结果评价

a—F图像和a—1/m图像都几乎是过原点的倾斜直线，说明虽有误差，但精度能很好满足教学要求，能很好反应a与F成正比、a与m成反比的结论，充分达到了实验探究的目的。