2022年高一物理實(shí)驗(yàn) 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系教案 新課標(biāo) 人教版

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1、2022年高一物理實(shí)驗(yàn) 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系教案 新課標(biāo) 人教版 設(shè)計(jì)思想 本節(jié)內(nèi)容是典型的探究性實(shí)驗(yàn)，在新課程標(biāo)準(zhǔn)中，十分強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究在課程中的作用。在內(nèi)容安排中，不斷給學(xué)生滲透這種思想。在本節(jié)中，學(xué)生第一次遇到用實(shí)驗(yàn)探究一個(gè)物理量同時(shí)跟兩個(gè)物理量有關(guān)的多元問(wèn)題，所以應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生去尋找研究問(wèn)題的實(shí)驗(yàn)方法，與研究運(yùn)動(dòng)學(xué)的方法相似，仍然從簡(jiǎn)單的實(shí)例入手。如先保持物體的質(zhì)量不變，研究它的加速度跟外力的關(guān)系；再保持外力相同，研究物體的加速度跟它的質(zhì)量的關(guān)系。也就是讓學(xué)生研究問(wèn)題時(shí)逐漸具有控制變量的思想。 教學(xué)目標(biāo) 1、知識(shí)與技能 利用所提供的實(shí)驗(yàn)器材完成實(shí)驗(yàn)，在獲得知識(shí)的同時(shí)提高實(shí)驗(yàn)操

2、作能力、創(chuàng)新能力； 2、過(guò)程與方法 讓學(xué)生評(píng)價(jià)和選擇自己認(rèn)為合適的實(shí)驗(yàn)方案，正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，掌握科學(xué)的處理方法； 3、情感態(tài)度與價(jià)值觀 逐步培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的思想，建立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)實(shí)驗(yàn)觀。 學(xué)情分析 學(xué)科知識(shí)分析： 學(xué)生在前面已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)加速度是描述速度變化快慢的物理量，而從前一節(jié)牛頓第一定律中知道力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，學(xué)生對(duì)加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的理解只是簡(jiǎn)單的定性關(guān)系。 學(xué)生能力分析： 本節(jié)是學(xué)生第一次遇到用實(shí)驗(yàn)探究一個(gè)物理量同時(shí)跟兩個(gè)物理量有關(guān)的多元問(wèn)題，所以學(xué)生在控制變量法研究問(wèn)題方面能力有限。另外學(xué)生已經(jīng)基本掌握探究性實(shí)驗(yàn)的研究方法，在本實(shí)驗(yàn)中，老師只要作一些必

3、要的指導(dǎo)，學(xué)生應(yīng)能完成實(shí)驗(yàn)操作及數(shù)據(jù)處理。 教學(xué)重點(diǎn) 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 教學(xué)難點(diǎn) 加速度的測(cè)量方法；及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理 教學(xué)器材 ① 附有滑輪的長(zhǎng)木板2塊；②小車2個(gè)；③帶小鉤或小盤的細(xì)線2條；④鉤碼（牽引小車用）；⑤砝碼（用于改變小車質(zhì)量）；⑥刻度尺；⑦夾子；⑧細(xì)繩 教學(xué)過(guò)程 （一）引入新課 （教師活動(dòng)）物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的快慢，也就是物體加速度的大小，與物體的質(zhì)量有關(guān)， 例：一般小汽車從靜止加速到100km/h，只需十幾秒的時(shí)間，而滿載的貨車加速就慢得多。 物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的快慢，也與物體受力有關(guān) 例：競(jìng)賽用的小汽車，質(zhì)量與一般的小汽車相仿，但因?yàn)榘惭b了

4、強(qiáng)大的發(fā)動(dòng)機(jī)，能夠獲得巨大的牽引力，可以在四五秒的時(shí)間內(nèi)從靜止加速到100km/h （學(xué)生活動(dòng)）學(xué)生根據(jù)事實(shí)總結(jié)得出定性結(jié)論： 物體的質(zhì)量一定時(shí)，受力越大，其加速度越大；物體受力一定時(shí)，它的質(zhì)量越小，加速度也越大。 （提出問(wèn)題）物理學(xué)并不滿足于這樣的定性的描述，物體的加速度與它受的力、它的質(zhì)量有什么定量的關(guān)系？ （二）教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)方案的確定 （教師活動(dòng)）加速度的大小既與物體的受力有關(guān)，又和物體的質(zhì)量有關(guān)，那么我們應(yīng)采用什么方法來(lái)研究加速度的大小與物體的受力和物體的質(zhì)量之間的定量關(guān)系呢？ （學(xué)生活動(dòng)）可以先研究加速度與物體受力的關(guān)系，再研究加速度與物體的質(zhì)量的關(guān)系。 （教

5、師活動(dòng)）當(dāng)研究三個(gè)物理量之間的關(guān)系時(shí)，先要保持某個(gè)量不變，研究另外兩個(gè)量之間的關(guān)系，再保持另一個(gè)量不變，研究其余兩個(gè)量之間的關(guān)系，然后綜合起來(lái)得出結(jié)論。這種研究問(wèn)題的方法叫控制變量法，是物理學(xué)中研究和處理問(wèn)題時(shí)經(jīng)常用到的方法。同學(xué)們剛剛提到的研究方法就是控制變量法，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)如何控制？ （學(xué)生活動(dòng)）在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，可以保持物體的質(zhì)量不變，測(cè)量物體在不同的力作用下的加速度，分析加速度與力的關(guān)系；也可以保持物體所受的力不變，測(cè)量不同質(zhì)量的物體在該力作用下的加速度，分析加速度與質(zhì)量的關(guān)系。 制定實(shí)驗(yàn)方案時(shí)的兩個(gè)問(wèn)題 思路：實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的物理量有三個(gè)：物體的加速度、物體所受的力、物體的質(zhì)量。

6、質(zhì)量可以用天平測(cè)量，本實(shí)驗(yàn)要解決的主要問(wèn)題是怎樣測(cè)量加速度和怎樣提供和測(cè)量物體所受的力。 1、怎樣測(cè)量（或比較）物體的加速度 （學(xué)生活動(dòng)） ① 物體做初速為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)量物體加速度最直接的辦法就是用刻度尺測(cè)量位移并用秒表測(cè)量時(shí)間，由公式a= 算出加速度 ② 可以在運(yùn)動(dòng)物體上連一條紙帶，通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)來(lái)測(cè)量加速度。 ③ 也可以不測(cè)加速度的具體數(shù)值，而測(cè)不同情況下（即不同受力時(shí)、不同質(zhì)量時(shí)）物體加速度的比值。根據(jù)a= ，測(cè)出兩初速度為0的勻加速運(yùn)動(dòng)在相同時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移、x1、x2，位移比就是加速度之比。即 學(xué)生在探究中，運(yùn)用已有知識(shí)，通過(guò)小組討論

7、，老師點(diǎn)撥，上面的幾種方法還是能得出的。教學(xué)中應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生討論各種方法，由學(xué)生作出評(píng)估，然后歸納出可行的方案．有條件的還應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生用不同的方法探究實(shí)驗(yàn)，定量得出加速度和所受力及小車質(zhì)量的關(guān)系，然后交流匯報(bào)、對(duì)實(shí)驗(yàn)的可靠性進(jìn)行評(píng)估。多數(shù)學(xué)生還是愿意用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器求加速度，他們對(duì)這種方法比較熟悉，而且認(rèn)為這樣測(cè)出的加速度比較準(zhǔn)。 在課本給出的案例中，測(cè)量不同情況下物體的位移之比，從而求出加速度的比值。舍棄了以往測(cè)量加速度具體數(shù)值的方法，使實(shí)驗(yàn)探究的內(nèi)容更加符合牛頓第二定律的本義，所以這種方法也應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生使用，當(dāng)然，在這種方法中畫圖象時(shí)的難度增加了。 2、怎樣提供和測(cè)量物體所受的恒力 （教師活動(dòng)）

8、在現(xiàn)實(shí)中，僅受一個(gè)力的情況幾乎是不存在的。一個(gè)單獨(dú)的力的作用效果與跟它大小、方向都相同的合力的作用效果是相同的，因此，在實(shí)驗(yàn)中我們只要測(cè)出物體所受的合力即可。如何為運(yùn)動(dòng)的物體提供一個(gè)恒定的合力？又如何測(cè)出這個(gè)合力呢？ （學(xué)生活動(dòng)）可以在繩的一端掛鉤碼，另一端跨過(guò)定滑輪拉物體，使物體做勻加速運(yùn)動(dòng)的力就是物體的合力，這個(gè)合力等于鉤碼的重力。通過(guò)測(cè)量鉤碼的重力就可測(cè)得物體所受的合力。 （教師活動(dòng)）在上面的方案中做勻變速運(yùn)動(dòng)的物體，受的合力等于鉤碼的重力嗎？ （學(xué)生活動(dòng)）由于物體在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，還要受到滑動(dòng)摩擦力。 （教師活動(dòng)）那么如何減小滑動(dòng)摩擦力，使我們所測(cè)得的鉤碼重力盡可能接近于物體所受的合

9、力？ （學(xué)生活動(dòng)）討論減小滑動(dòng)摩擦力的方法（1）使用光滑的木板；（2）平衡滑動(dòng)摩擦力。將木板一端墊高，讓物體從木板上勻速滑下，此時(shí)物體的重力分力就等于物體所受的摩擦力。 （教師活動(dòng)）提醒學(xué)生注意，即使平衡了摩擦力，拉力與所掛鉤碼的重力也不相等，當(dāng)盤和砝碼的質(zhì)量比小車的質(zhì)量小很多時(shí)，兩個(gè)力才近似相等。但現(xiàn)有知識(shí)不能證明。 探究加速度與力的關(guān)系 思路：保持物體的質(zhì)量不變，測(cè)量物體在不同的力作用下的加速度，分析加速度與力的關(guān)系。 （教師活動(dòng)）當(dāng)我們改變物體受到合力時(shí)，物體的加速度也會(huì)改變。那么我們?nèi)绾胃淖兾矬w所受的合力呢？ （學(xué)生活動(dòng)） 改變掛上鉤碼的個(gè)數(shù)就可以改變對(duì)物體的合力。 （學(xué)

10、生活動(dòng)）具體進(jìn)行實(shí)驗(yàn) （教師活動(dòng)）巡回進(jìn)行指導(dǎo) （學(xué)生活動(dòng)）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析： 1、設(shè)計(jì)表格，把同一物體受到的力與對(duì)應(yīng)的加速度填在表中。 2、以a為縱坐標(biāo)、F為橫坐標(biāo)，根據(jù)數(shù)據(jù)作a—F圖象，用曲線擬合測(cè)量點(diǎn)，找出規(guī)律，分析a與F的關(guān)系。 實(shí)驗(yàn)次數(shù) 加速度a/ m·s-2 小車受力F/N 1 2 3 4 結(jié)論：由于圖象上的各點(diǎn)在一條過(guò)原點(diǎn)的直線上，所以當(dāng)m不變時(shí)，a與F的關(guān)系是 。 探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系 思

11、路：保持物體所受的力相同，測(cè)量不同質(zhì)量的所需物體在該力作用下的加速度，分析加速度與質(zhì)量的關(guān)系。 （教師活動(dòng)）如何能達(dá)到改變小車質(zhì)量的目的？ （學(xué)生活動(dòng)）通過(guò)向小車上增減不同質(zhì)量的砝碼，達(dá)到改變小車質(zhì)量的目的。 （學(xué)生活動(dòng)）具體進(jìn)行實(shí)驗(yàn) （教師活動(dòng)）巡回進(jìn)行指導(dǎo) （學(xué)生活動(dòng)）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析： 1、設(shè)計(jì)表格，把不同物體在相同的力下物體的質(zhì)量與對(duì)應(yīng)的加速度填在表中。 2、以a為縱坐標(biāo)、m為橫坐標(biāo)，根據(jù)數(shù)據(jù)作a—m圖象，分析a與m的關(guān)系。 根據(jù)a—m圖象反映出F不變時(shí)，質(zhì)量m越大，加速度a越小，由此判斷可能是a與m成反比，但從圖象中并不能看出這種關(guān)系，也可能是a與m2反比，

12、或是更復(fù)雜的關(guān)系。能想到a與m成反比，實(shí)際上就是a與 成正比，轉(zhuǎn)為探究a與 的關(guān)系。以a為縱坐標(biāo)， 為橫坐標(biāo)建立坐標(biāo)系，根據(jù)a— 圖象是不是過(guò)原點(diǎn)的直線，就能判斷a是不是與質(zhì)量m成反比。 結(jié)論：由于a—1/m圖象上的各點(diǎn)在一條過(guò)原點(diǎn)的直線上，所以當(dāng)F不變時(shí)，a與m的關(guān)系是 。 實(shí)驗(yàn)次數(shù) 加速度a/ m·s-2 小車質(zhì)量m/kg 小車質(zhì)量倒數(shù)1/m/kg-1 1 2 3 4

13、 本課小結(jié) 教師總結(jié)出本節(jié)課的內(nèi)容、方法 課后作業(yè) 略 教學(xué)反思 1、本節(jié)所要探究的問(wèn)題，無(wú)論從探究的內(nèi)容或從實(shí)驗(yàn)的實(shí)際操作過(guò)程，難度都比較大。因此，學(xué)生認(rèn)真、主動(dòng)地看書，明確以下問(wèn)題：實(shí)驗(yàn)要探究的內(nèi)容、探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路、實(shí)驗(yàn)儀器的操作方法、數(shù)據(jù)處理方法以及如何畫出圖象并且從圖象探究到什么規(guī)律。 2、在探究加速度與力的關(guān)系時(shí)，學(xué)生往往忽視盤和砝碼的質(zhì)量要比小車的質(zhì)量小得多的條件，有的甚至將應(yīng)放在小車上的200g砝碼放在盤中，以達(dá)到改變拉力的目的，使所作的圖線線性變差。 3、在課本給出的參考教學(xué)案例中，由于操作難度較大，數(shù)據(jù)處理較為復(fù)雜，要作出a2/a1—F2/F1及a2/a1—m2/m1兩個(gè)圖象，能力要求高，所以很多教師在教學(xué)過(guò)程中對(duì)這一案例往往不夠重視，學(xué)生也就避開這一探究方式。甚至于在完成這一節(jié)教學(xué)后，還搞不清如何處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。