高中物理第4章第2节 4.2实验：探究加速度与力、质量关系教案（新人教版必修1）

42实验探究加速度与力、质量关系一、教材分析牛顿第二定律是动力学的核心规律，是本章重点和中心内容，而探究加速度与力和质量的关系是学习下一节的重要铺垫本节是探索规律的实验，重点就是让学生亲身体验探究过程在教师的引导下学生动手、动脑进行设计研究，体会通过控制变量来研究物理规律的重要方法，在研究电阻、电容等实验中都会用到此法只有让学生在实际的设计和操作中才能使学生体会到物理学研究的方法，达到掌握方法、提高能力的目的二、教学目标知识与技能1理解物体运动状态的变化快慢，即加速度大小与力有关，也与质量有关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过程与方法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帮助学生会分析数据表格，利用图象寻求物理规律情感态度与价值观1通过实验探究激发学生的求知欲和创新精神2使学生养成实事求是的科学态度，乐于探究自然界的奥秘，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦3培养学生的合作意识，相互学习、交流、共同提高的学习态度三、教学重点1怎样测量物体的加速度2怎样提供和测量物体所受的力四、教学难点指导学生选器材，设计方案，进行实验，作出图象，得出结论五、教学过程导入新课情景导入多媒体播放十字路口红绿灯时摩托车、载重汽车减速停止与加速启动的画面图421通过以上画面我们可以看出，摩托车启动很快，而载重汽车启动很慢，这是为什么呢复习导入复习提问物体运动状态的改变是指哪个物理量的改变标志物体运动状态变化快慢的物理量是什么回答物体运动状态的改变是指速度的改变，加速度是反映物体运动状态变化快慢的物理量通过上一节学习，我们知道物体的质量越大，物体的运动状态越难改变；物体的质量越小，物体的运动状态较易改变请同学们根据上节所学知识及日常见闻实例猜测一下加速度的大小与哪些物理量有关学生猜想加速度的大小与物体的受力、质量有关推进新课既然物体的加速度与物体的质量和它受到的力有关，到底存在怎样的关系，请同学们讨论一下，通过什么实例可定性地说明它们之间的关系学生讨论后回答1质量大的物体加速度小如并驾齐驱的大货车与小汽车在相同的制动力下，小汽车停下来用的时间少2受力大的物体加速度大如赛车和普通小汽车质量相近，但赛车安装了强大的发动机，牵引力大，提速很快点评通过类似的实例使学生获得感性认识，为下一步定量研究作好铺垫下面我们来定量探究一下这三个量之间的关系加速度的大小与物体的受力和物体的质量有关，那么我们应用什么方法来研究加速度的大小与物体的受力和物体的质量之间的定量关系呢学生思考后回答可以先研究加速度与物体受力的关系，再研究加速度与物体的质量的关系教师总结当研究三个物理量之间的关系时，先要保持某个量不变，研究另外两个量之间的关系，再保持另一个量不变时，研究其余两个量之间的关系，然后综合起来得出结论这种研究问题的方法叫控制变量法，是物理学中研究和处理问题时经常用到的方法下面通过控制变量法研究一下加速度与物体受力和质量的关系一、加速度与力的关系让学生阅读课本，明确以下两个方面内容1实验的基本思路保持物体的质量不变，测量不同力下的加速度，分析加速度与力的关系2实验数据的分析根据定性分析判断结果力越大，加速度越大，猜测AF,FN（1）设计表格，如次数项目123456F/NA/（MS2）2建立坐标系如图422图422（3）描点（4）连线通过得到的图线，分析A与F的关系实验发现AF图象是一条过原点的直线改变小车的质量重复上面步骤，看得出的图象有什么不同二、加速度与质量的关系让学生阅读课本，明确以下两个方面的内容1实验的基本思路保持物体受力不变，测量不同质量下的加速度，分析加速度与质量的关系2实验数据的分析根据定性分析判断结果质量越大，加速度越小，猜测AM1,NM1（1）设计表格，如次数项目123456A/MS2M/KGM1/KG1N/KGN（2）建立坐标系如图423AM1或AN图423（3）描点（4）连线得到图线分析，分析A与M的关系为了增强学生做实验的目的性，引导学生分析以下内容这个实验需要测量的物理量有三个物体的速度、物体所受的力、物体的质量质量可用天平测量，本实验要解决的主要问题是怎样测量加速度和怎样提供与测量物体受到的力三、制定实验方案时的两个问题图4241怎样测量（或比较）物体的加速度，你能想到哪些方法让学生思考后回答用如图424所示的装置在一端有滑轮的长木板上，放一小车，通过细绳另一端的钩码拉小车（1）让物体做初速度为零的匀加速直线运动，用刻度尺测量物体运动的位移，用秒表测量出运动的时间，由X21AT2公式算出（2）让物体做初速度为零的匀加速直线运动在运动物体后安装一条通过打点计时器的纸带，根据纸带上打出的点来测量加速度（3）直接用加速度计测量总结这些方法的共同特点是直接测出了加速度的大小，我们要探究的是加速度与其他量之间的比例关系，如果不直接测出加速度，我们能否找出加速度和质量之间的定量关系呢学生思考后回答如果测出两个初速度为零的匀加速直线运动在相同时间内发生的位移X1、X2,位移之比就是加速度之比21XA如果测出两个初速度为零的匀加速直线运动物体在相同位移内所用时间T1、T2，时间比的平方就是加速度之比的倒数21TA2怎样提供和测量物体所受的恒力现实中，除了真空中抛出或落下的物体（仅受重力）外，仅受一个力的物体几乎是不存在的然而，一个单独的力的作用效果与跟它大小、方向都相同的合力的作用效果是相同的，因此，实验中力F的含义可以是物体所受的合力那么，如何为一个运动的物体提供一个恒定的合力如何测出这个合力呢交流讨论用前边测加速度的器材，使物体做匀加速运动的力就是物体的合力，这个合力就等于钩码的重力通过改变钩码的个数就可以改变物体所受的合力，通过测量钩码的重力就可测得物体所受的合力注意事项（1）在钩码质量远小于小车质量的条件下，钩码的重力大小才近似等于小车所受合力（至于为什么，以后再讨论）（2）小车在运动时还受到木板对它的滑动摩擦力，那么我们如何减小滑动摩擦力，使物体所受的合力尽可能接近钩码的重力学生交流讨论，大胆设想，并小组总结结论（1）换用接触面光滑的木板（2）平衡滑动摩擦力方法将木板一端垫高，让小车从木板上能匀速滑动根据上面讨论的内容选定自己的实验方案进行实验，记录实验数据学生进行分组实验，教师巡回指导四、怎样由实验结果得出结论学生分组实验结束后，利用前面的方法处理实验数据，分析得出实验结论，让小组代表发言教师对各小组学生的实验方案、数据处理方法、实验结论等情况进行评价，让学生明