高中物理 第四章 力与运动教案 粤教版必修1

1、第四章 力与运动第一节 伽利略的理想实验与牛顿第一定律教学重点 1.理解牛顿第一定律. 2.解释惯性现象.教学难点 学生从“物体运动必须有力的作用”转变到“运动并不需要力来维持”.教学方法 探究式、启发式.教学用具 多媒体课件气垫导轨装置、伽利略针和单摆实验装置.课时安排 1课时三维目标知识与技能1.知道伽利略“理想实验”的装置，了解伽利略以事实实验为基础，将实验与逻辑推理相结合的思想方法.2.知道运动不需要力来维持，力是改变物体运动状态的原因.3.掌握牛顿第一定律.4.理解惯性的概念，能具体解释惯性现象，知道惯性只跟质量有关.过程与方法1.针对学生对运动的片面认识“物体运动必须有力的作用”实

2、行先破后立的方法.2.学生亲身体会以实际实验为基础，将实验与逻辑推理相结合得出结论（运动不需要力来维持）的思想方法.3.观察惯性现象并进行解释.情感态度与价值观1.通过对理想实验的推理，体会科学家进行科学研究时的理想实验法.2.通过对惯性现象的观察及解释，领会物理与生活的联系.教学过程导入新课师 请同学们阅读下面的材料.重新习惯地球上的生活 据报道，俄罗斯有一位航天员，在太空停留了7个月后回到地球，记者问他回来后有什么特别的感受，他深有感慨地说：“需要重新习惯地球上的生活.” 他举了几个例子：他们从发射场被送回饭店用餐时，拿起勺子喝汤，会觉得拿的不是一把很轻的勺子，而是一台又大又沉的熨斗；想喝

3、水，拿起杯子喝了几口，手就不自觉地松开了，结果杯子落在地上摔坏了 这是什么原因呢？因为太空可以看成是一个不受力的环境，在那里拿任何物体都不费劲.航天员在飞船中拿起一个“重物”跟捡起一小片纸屑一样轻松；航天员把水杯、钢笔、纸、照相机等各种物体随手一放，它们就安稳地“浮”在空中；同伴要借用物品，你只需将物品向对方轻轻一推，物体就径直向他“飞”去航天员在太空中生活较长时间后，习惯了不受力的环境，当他们回到地球上时，仍然保留着太空中的习惯动作，于是就闹了一些小笑话.不过，在这位航天员的感受中，却蕴含着一个深刻的物理道理，那就是运动和力的关系.推进新课师 人类从远古时代就不断地探讨力和运动的关系问题.师

4、 静止在水平面上的物体，用力去推，物体的运动状态怎样变化?一段时间后撤掉该力，物体的运动状态又如何？生 静止在水平面上的物体，用大小不同的力去推;当推力较小时，物体保持静止；当推力足以克服阻力时，物体运动；一段时间后撤走该力时，物体速度越来越慢，最终停下来.师 根据以上的例子，思考“运动一定需要力来维持吗”？四人为一组讨论交流自己的看法.(学生活动：讨论并交流看法.5分钟后各组派一个代表发言) 组1：需要.因为用力推物体它才能运动，而撤走了这个力物体最终会停下，所以，运动必须用力来维持. 组2：不一定，按照生1的说法，运动一定需要力来维持的话，撤走了力，物体应该立刻停下才对. 组3：例如出手的

5、保龄球，已经没有再受到手的推力，但仍然向前运动，因此物体的运动不一定需要力的作用.师 同学们的结论都源于我们对生活的感性认识，谁的观点才是正确的呢？我们都知道，撤走对物体施加的力以后，物体确实需要运动一段距离才能停下.那么我们用什么办法可以增大这个距离呢？并猜想一下，什么情况下这个距离会是最大的呢？生 减小摩擦的方法；当摩擦越小时，停下前经过的距离就会越大；当摩擦力最小，也就是达到理想状况光滑的时候，它永远都不会停下来，这时的距离是无限大的.师 撤走外力后物体会停下，是因为有摩擦力的影响，若消除了摩擦力的影响，物体是不是就有可能永远地运动下去呢？伽利略关于“力与运动”的问题，构思出理想实验来进

6、行探究.一、伽利略的理想实验师 伽利略对于“运动与力的关系”，构思出如图4-1-1所示的“理想实验”.将轨道弯曲成曲线ABC的形状，在轨道的一边释放一颗钢珠，如果不存在摩擦力，钢珠将上升到哪里？图4-1-1生 不存在摩擦力，钢珠将上升到与A点相同高度的C点.师 若将轨道的倾角减小，弯曲成曲线ABD或曲线ABE，小球最高将上升到哪个位置？路程是增大还是减小？生 同样上升到与A点同高度的D点或E点，路程增大了.师 假如将轨道弯曲成一侧水平及曲线ABF的形状，这时会发生什么情况呢？生 由于BF是水平的，钢珠就再也达不到原来的高度，如果不存在摩擦力，将永远运动下去.(教师用多媒体课件模拟这一物理过程)

7、师 伽利略根据“理想实验”断言：小球应该以恒定的速率永远运动下去.由此可推断，在水平面上做匀速运动的物体并不需要用外力来维持.师 理想实验，是科学研究中的一种重要的方法.它突出了事物的本质特征，能达到现实科学实验无法达到的极度简化和纯化的程度.它不仅可以充分发挥理性思维的逻辑力量，还可以让思维超越当时的科学技术水平，在想象的广阔天地里自由驰骋.师 演示实验把滑块放到气垫导轨上面，调整气垫导轨水平，滑块与导轨间形成气层，从而使滑块与导轨间的摩擦变得很小.推一下滑块，请观察滑块的运动是什么运动.生 近似匀速直线运动.师 阅读本章与本节的引言部分，了解人类对“力与运动”的认识过程并总结各代表人物对“

8、力与运动”所持的观点.生 人类从远古时代起就不断地探讨力和运动的关系.古希腊哲学家亚里士多德的观点：力是维持物体运动的原因；意大利科学家伽利略的观点：运动并不需要力来维持.师 伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学真正的开端.这个发现告诉我们，根据直接观察所得出的直觉的结论常常不是可靠的，因为它们有时候会引到错误的线索上去.二、牛顿第一定律师 伽利略对物体不受外力时的运动作了准确的描述，但他们并没有明确指出运动和力之间的关系是什么.牛顿在前人工作的基础上，根据自己的研究，系统地总结了力和运动的关系，于1687年发表了他的著作自然哲学的数学原理，

9、提出了三条运动定律，奠定了经典力学的基础.其中，牛顿第一定律是：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止.师 引导学生理解：(1)物体不受外力时，运动状态保持静止或匀速直线运动状态,说明力不是维持物体运动的原因；(2)外力的作用是迫使物体改变原来的运动状态，说明力是改变物体运动状态的原因；(3)一切物体都有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性,所以牛顿第一定律又叫做惯性定律.师 惯性能解释日常生活中的许多现象.例如：当汽车启动时，车上的乘客会向后倾斜，为什么？生 因为汽车已经开始前进，乘客的下半身受到汽车的作用而随车前进，由于惯性的作用，其上半身仍

10、然保持静止状态，所以车上的乘客会向后倾斜.师 当汽车刹车时，车上的乘客会向前倾斜，为什么？生 因为汽车刹车时，乘客的下半身受到汽车的作用而随车减速，由于惯性的作用，其上半身仍然保持原来的速度前进，所以车上的乘客会向前倾斜.课堂交流 师 现代汽车中，通常有安全带、安全气囊和头枕等设备，从惯性的角度说明它们有什么作用.参考答案:当紧急刹车时，车虽然停下了，人却因惯性仍然向前，而安全带、安全气囊和头枕等设备会给人阻力，保护人的安全和减少伤害.读一读 安全带与安全气囊 现代汽车的设计十分重视安全，安全带和安全气囊就是保护乘员人身安全的两个重要装置. 道路交通事故多种多样，其中对车内人员造成伤害的，大多

11、是由于运动中的车辆与其他物体（车辆或障碍物）发生碰撞.从力学观点看，运动的车辆受到碰撞突然停止，但车内人员因惯性仍以碰撞前的速度向前运动，结果在车内甚至冲出车外与刚性物体发生第二次碰撞，因而造成伤害.设置安全带和安全气囊的目的就是尽量避免或减轻第二次碰撞对车内人员的伤害. 安全带是20世纪60年代初发明的.经过40多年的发展，现在的安全带均由强度极大的合成纤维制成，带有自锁功能的卷收器，采用对乘员的肩部和腰部同时实现约束的V形三点式设计.系上安全带后，卷收器自动将其收紧，一旦车辆紧急制动、发生碰撞甚至翻滚，安全带因乘员身体的前冲而发生猛烈的拉伸，卷收器的自锁功能便立即发挥作用，瞬间卡住安全带，

12、使乘员紧贴座椅，避免第二次碰撞. 安全气囊是安全带的辅助设施，于1990年问世.在车辆发生碰撞的瞬间，控制模块会对碰撞的严重程度立即作出判断，若确认安全带已不能承受，便在1/100 s内使气囊充气，让乘员的头、胸部与较为柔软有弹性的气囊接触，减轻伤害.最新式的汽车还安装了防侧撞气囊，今后可能在汽车其他位置上也会装上安全气囊. 有关机构的统计数据表明，在所有可能致命的车祸中，如果正确使用安全带，可以挽救约45%的生命；如果同时使用安全气囊，这一比例将上升到60%.讨论与交流 师 运动的火车比运动的自行车停下来要困难得多，能运用牛顿第一定律来解释其原因吗？推动一辆汽车比推动一辆自行车要困难得多.物

13、体的惯性与什么因素有关？生1 不能用牛顿第一定律来解释.生2 物体的惯性与质量有关，与物体的速度有关.比如运动的汽车，质量越大，速度越快，要停下来就越困难.生3 物体的惯性与速度无关，因为惯性是指物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质.汽车的惯性的大小，是看它保持静止或保持某一速度的能力的大小.只要速度有所改变，运动状态就改变了，并不一定要从运动到静止.师 引导学生总结：1.一切物体都有惯性，在任何状态下都有惯性；2.惯性是物体的固有性质；3.物体的惯性只与质量有关.课堂交流 1.多媒体课件展示： 有一部小说中有这样的一段描述：“火车在千分之五的坡度下坡行驶，速度越来越大，突然一匹马受惊

14、，冲上铁轨.火车风驰电掣般驶来，惯性越来越大，难以刹车”试分析小说在描述中的科学性错误.参考答案:物体的惯性只与质量有关，火车的速度越来越大，但惯性保持不变.2.空军歼击机的质量比运输机、轰炸机的质量小得多，而且在空战中还要抛掉副油箱，为什么？参考答案:减小歼击机的质量，减小惯性，增加其在战斗中的灵活性.师 惯性的大小在实际中是经常要考虑的.当我们要求物体的运动状态不易改变时，应该尽可能增大物体的质量.电动抽水机和水泵都固定在很重的机座上，就是要增大它们的质量，以尽量减少它们的振动或避免因意外的碰撞而移位.实践与拓展 师 伽利略受教堂内吊灯摆动的启发，构思出“伽利略针和单摆实验”. 实验装置如

15、教材图4-1-3所示.一端连着小钢球的细绳悬挂在支架上，将摆球拉向一边，由静止开始释放小球，摆球会摆动到另一边，用水平长尺标记其高度.用一根针改变小球的悬点（如教材图4-1-4所示的点O1）,请同学们猜想一下，小球摆到另外一边时，最高将上升到什么位置? 学生先进行猜想，然后教师演示实验. 实验现象:摆球能上升到与释放时一样高度的位置.师 用针再次改变小球的悬点（如教材图4-1-4所示的点O2），小球摆到另外一边时，还能上升到与释放时一样高度的位置吗? 学生先进行猜想，然后教师演示实验. 结论：摆球还能上升到原来的高度. 用针多次改变小球的悬点，重复实验，都能得到相同的结论.师 想一想，伽利略是

16、怎样通过“伽利略针和单摆实验”构思出“理想实验”的？（学生讨论与交流）生 “伽利略针和单摆实验”中的小球受到的空气阻力可以忽略，则小球只受到重力和绳子的拉力（与速度方向垂直），小球能上升到原来的高度；而理想实验中的小球也可忽略空气阻力，而曲面是光滑的，没有摩擦，所以小球只受重力和支持力（与速度方向垂直）.两实验中小球受到的外力可以类比，所以可以认为理想实验中的小球也能上升到原来的高度.师 伽利略的“理想实验”是一个假想的实验，但它是以可靠的事实为基础，把实验与逻辑推理和谐地结合在一起，其科学探究的方法有力地推动了科学的发展.课堂小结通过本节的学习，我们知道了：1.伽利略对力和运动的研究方法理想

17、实验.2.牛顿第一运动定律的内容及应用.3.惯性的理解及应用.布置作业课后练习板书设计第一节 伽利略的理想实验与牛顿第一定律牛顿第一定律惯性内容(或定义)一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性说明(1)物体不受外力时，运动状态保持静止或匀速直线运动；说明力不是维持物体运动的原因；(2)外力的作用是迫使物体改变原来的运动状态，说明力是改变物体运动状态的原因；(3)一切物体都有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性(1)一切物体在任何状态下都有惯性；(2)惯性是物体的固有性质；(3)物体的惯性只与质量

18、有关第二节 影响加速度的因素教学重点 培养学生运用基本的实验方法进行探究活动，并能初步根据实验目的适当选择实验器材、设计实验方案和记录表格,能进行实验操作并根据有关现象和数据总结出结论.教学难点 1.合外力一定，研究加速度与质量的关系时，如何获得一个恒定的外力(恒力源). 2.质量一定，研究加速度与外力的关系时，如何准确地确定外力的大小.教学方法 探究式、启发式、讨论式.教学用具 附有刻度的带滑轮的长木板、小车、细绳、秒表、打点计时器、天平、小桶和细砂、弹簧秤、牛顿第二定律演示仪、刻度尺等.课时安排 1课时三维目标知识与技能1.对影响加速度大小的因素进行合理的假设和判断，得出自己的结论.2.能

19、运用基本的实验方法进行探究活动，并能初步根据实验目的适当选择实验器材并设计实验方案和记录表格.能进行实验操作并根据有关现象和数据总结出结论.3.通过测量，认识到加速度与外力和质量有关，且外力越大，加速度越大;质量越大，加速度越小. 过程和方法1.对影响加速度大小的因素进行猜想的过程，学会合理地猜想的方法,要让学生经历提出问题及将问题进行转换的过程.2.让学生经历根据猜想确定实验方案的过程. 情感态度与价值观1.经历科学探究的过程，领略实验是解决物理问题的一种基本途径，培养学生实事求是的科学态度.2.通过探究活动，获得成功的喜悦、学习物理的兴趣和自信心.教学过程导入新课师 上节课我们学习了在人类

20、科学认识“力与运动的关系”中起了重要作用的牛顿第一定律.生 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止.师 物体的运动状态改变，是指哪个物理量改变呢？生 速度.师 运动状态的改变只是指速度的大小发生变化吗？生 不是.因为速度是矢量，无论是速度大小改变还是速度方向改变，或是大小、方向都改变，物体运动状态都发生改变.课堂交流 下列哪些物体的运动状态发生了改变？A.停在空中的直升机B.环绕地球运转的人造卫星C.在水平的弯曲的公路上以恒定的速率行驶的汽车D.匀速直线下落的跳伞员答案:以地面为参考系，BC的运动状态发生了变化.师 牛顿第一定律告诉我们，当物体受到外力作用时

21、，物体的速度会发生改变.但是会怎样改变呢？今天，我们来研究一下牛顿第一定律还没解决的问题：当物体受到外力的作用时，它的速度将会发生怎样的改变呢？研究这个问题比较抽象，我们必须转换成研究物理量之间的关系的问题，才能进行研究.可以转化为哪些物理量之间的关系呢？生 由于物体的加速度是描述物体运动速度改变快慢的物理量，因此问题可以转变为物体的加速度与受到的外力到底是什么关系.师 加速度除了和合外力有关以外，还与什么因素有关呢？因此探寻物体力与运动之间规律的出发点，是考虑加速度和什么因素有关.推进新课一、猜想加速度与什么因素有关师 请思考下列问题，猜想加速度可能与什么因素有关.多媒体课件展示：1.火车启

22、动时，它的加速度与什么因素有关？与火车头的牵引力大小有关吗？与火车上乘客的多少有关吗？2.飞机在起飞时，加速度远大于火车，是因为飞机的动力比火车头的大，还是因为飞机的质量比火车的小？还是两者皆有呢？3.一个乒乓球滚来时，用球拍轻轻一挡就能使它改变方向；一个网球以同样大小的速度滚来时，要用很大的力握住球拍去挡，才能使它改变方向.(学生讨论与交流)生1 火车启动时，加速度与火车头的牵引力、火车本身的质量、车上的乘客、摩擦力的大小、风对火车的推力或阻力等有关.师 火车头的牵引力、摩擦力的大小、风对火车的推力或阻力等，都属于外界对火车的作用力，它们的影响我们可以归结为合外力的影响；而火车本身的质量、车

23、上的乘客，它们的影响我们可以归结为物体本身总质量的影响.即加速度可能与物体所受的合外力与总质量有关.生2 飞机在起飞时，加速度远大于火车，猜想可能两个原因都有，飞机的动力比火车头的大，并且飞机的质量比火车的小.生3 以同样的速度滚过来的乒乓球与网球，乒乓球用比较小的力就可以挡回去，而网球则需要比较大的力，因为网球的质量比乒乓球的质量大.说明物体的加速度与物体的质量有关.师 我们由日常生活的经验不难猜想，物体所获得的加速度与物体的受力情况和物体的质量都有关系.若要验证这些猜想，就需要通过实验.下面我们设计实验共同探究. 二、实验探究(一)实验方法师 要验证猜想，我们设计的实验需要测量哪些物理量？

24、生 加速度、合外力、物体质量.讨论与交流 1.加速度不是一个可以直接测量的量，用什么方法可以测量出来?生 若物体的运动是匀变速直线运动，加速度可以通过匀变速直线运动的规律算出.比如：一个由静止开始做匀变速直线运动的物体，满足的规律为s=at2a=位移s和时间t可以直接测量，这样就可以间接地测出物体的加速度.2.物体的加速度同时跟合外力与质量两个因素有关，可以用我们曾学过的什么方法来确定加速度与它们两个因素之间的关系呢？初中在哪些实验中我们曾用过这种实验方法？生1 要确定物体的加速度与合外力、质量之间的关系，我们可以采用控制变量法，先保持一个量不变，测量另外两个量的关系.例如：可先让m不变，找出

25、a与F之间的关系；再让F不变，找出a与m之间的关系；然后再分析a、F、m之间的关系.例如为了研究某物理量同影响它的三个因素中的一个因素之间的关系，可将另外两个因素人为地控制起来，使它们保持不变，以便观察和研究该物理量与这一因素之间的关系.生2 在探究“导电体的电阻的大小同导电体的哪些特性有关”时，要研究电阻的大小同导电物质的长度、横截面积、材料种类这三个因素任何一个因素间的关系，就要人为地控制另外两个因素，使它们相等，只改变其中一个因素.生3 在探究“温度升高多少跟吸收的热量、物体的质量以及组成物体的物质性质的关系”时，可以先使一些因素保持不变，如在物质相同、质量相同的情况下，观察物体温度升高

26、跟所吸收热量的关系；接着再研究同种物质，不同质量的物体吸收相等热量时，温度升高跟质量的关系等等，从而得出物体温度升高跟所吸收的热量、物体的质量和组成物体的物质性质的关系.师 控制变量法是物理科学研究中的一种重要方法.自然界中发生的各种物理现象往往是错综复杂的，因此影响物理学研究对象的因素在许多情况下并不是单一的，而是多种因素相互交错、共同起作用的.要想精确地把握研究对象的各种特性，弄清事物变化的原因和规律，单靠自然条件下整体观察研究对象是远远不够的，还必须对研究对象施加人为的影响，造成特定的便于观察的条件，这就是“控制变量”的方法.(二）设计实验方案师 利用给出的实验器材，自由选出所需的器材，

27、并设计实验.包括实验目的、实验器材、实验方法与步骤、并设计表格记录数据. 提供的器材：附有刻度的带滑轮的长木板、小车、细绳、秒表、打点计时器、天平、小桶和细砂、弹簧秤、牛顿第二定律演示仪、刻度尺等.师 引导学生考虑下列问题：讨论与交流1.如何确定物体所受的合外力？2.怎样改变物体的质量而保持合外力不变？3.怎样改变物体的合外力而保持物体的质量不变？4.加速度与合外力都是矢量，在记录时还应该记录其方向.如何记录？5.实验都有误差存在，如何减少误差？学生活动：每四位同学为一小组，挑选实验器材，设计实验，并思考老师提出的问题.参考方案一：1.实验目的：研究物体的加速度与合外力、物体质量的关系.2.实

28、验器材：带刻度的斜面、四轮小车、秒表、刻度尺.3.实验方法：控制变量法.实验装置如课本图4-2-3所示.（1）保持物体质量m不变，改变物体所受的合外力，研究a与合外力的关系物体所受的合外力F合=mgsin-f 小车的摩擦是滚动摩擦，比较小，可以忽略，小车所受合外力的大小为重力沿斜面方向上的分力，F合=mgsin 改变斜面的倾角，就可以改变小车受到的合力大小.（2）保持物体的合外力不变，改变物体的质量m，研究加速度与物体质量的关系在忽略小车与斜面间的摩擦时，小车所受的合外力为mgsin，在增大小车质量的同时.调整夹角来实现小车所受合外力不变.调整夹角时，可以用弹簧秤的读数直接判断合外力的大小是否

29、不变.4.实验步骤：（1）将长木板放在水平桌面上，一端用木块垫起成一角度.用弹簧秤拉住小车，弹簧秤平行于斜面，使小车静止，读出此时弹簧秤的拉力F.（2）放开弹簧秤，让小车从静止开始做初速为零的匀加速直线运动，同时按下秒表开始计时.当小车运动到木板末端时，再按下秒表结束计时，将测量到的各量记录到下表中.F/NF的方向L/mt/sa=(m/s2)a的方向12345（3）调节木板与水平桌面的夹角，重复上面的步骤.结论：_.（4）将长木板放在水平桌面上，一端用木块垫起成一角度，用天平称出小车的质量m，用弹簧秤拉住小车，弹簧秤平行于斜面，使小车静止，读出此时弹簧秤的拉力F.（5）放开弹簧秤，让小车从静止

30、开始做初速为零的匀加速直线运动，同时按下秒表开始计时，当小车运动到木板末端时，再按下秒表结束计时，将测量到的各量记录到下表中.F/NF的方向L/mM/kgt/sa=(m·s2)a的方向12345（6）在小车上通过加砝码改变小车的质量，同时调整木板与水平面的倾角，保持弹簧秤的读数等于F，重复多次实验.结论_.讨论与交流 1.利用a=间接测量加速度时，小车运动需要满足什么条件？答：让小车从斜面上由静止开始释放.2.实验结果中是否一定要强调“合外力”？说明理由.答：一定.因为小车在斜面上受重力、支持力和摩擦力，小车的加速度是合力产生的，而不是某一个力产生的.3.如何用最简便的方法测出合外力

31、?答：用测力计沿平行于斜面方向拉住小车，当小车静止时，小车的合外力可通过弹簧秤的读数直接测出.4.在改变物体质量的情况下，如何保证物体的合外力不变?答：忽略小车的摩擦，则F合=mgsin，物体的质量m变大时，可通过调整小木板的倾角，保证合外力不变，即保持弹簧秤的读数不变.本实验也可以使用其他的仪器，例如：用打点计时器测量时间及位移等.方案二：实验仪器：带刻度和滑轮的木板、打点计时器、细绳、小桶、细砂、四轮小车、钩码.图4-2-1实验方法：实验装置如图4-2-1所示.1.保持小车的质量M不变，通过改变小桶里细砂的质量来改变小车受到的合外力，反复多次实验，研究a与合外力的关系.（1）用天平测出小车

32、质量m，在砂桶内加适量的砂，用天平测出砂和桶的总质量m.（2）把纸带穿过打点计时器的限位孔连在小车的尾部，把木块垫在装有打点计时器的木板一端的下面，调节木块位置使小车能在木板上做匀速运动（先目测，然后打出一条纸带，纸带上每两点的间隔大致相等，即可认为小车在做匀速直线运动）.这时，小车所受摩擦阻力与小车所受重力沿斜面方向的分力平衡（注意此时未挂砂桶）.（3）把系在砂桶上的细线绕过木板上的定滑轮后系在小车上，把小车放在打点计时器附近，接通电源，放开小车，便在纸带上留下反映小车运动状况的点迹.取下纸带并编上号码.（4）给小车换上新纸带，保持小车质量不变.往砂桶内加一些砂，并称出其质量（注意仍需保证M

33、m）.重复步骤（3）,如此做几次.对各次实验所得的纸带取好计数点，进行测量和计算，求出每条纸带对应的小车的加速度，分别记入下面的表格中.小车质量不变时的实验记录小车质量M=_kg，计数点时间间隔T=_s纸带编号砂桶总质量m（kg）合外力Fmg(N)连续相等时间内的位移s(m)位移差sn+3-sn(m)加速度a=(m/s2)加速度平均值(m/s2)合外力的方向加速度的方向1s1s2s3s4s5s6s7s4-s1=s5-s2=s6-s3=s7-s4=a1=a2=a3=a4=23结论_.2.保持小桶与细砂的总质量不变来保持合外力不变，在小车上放置钩码，改变小车的总质量M，重复步骤（3）几次.把各次纸

34、带数据记入下面的表格中.研究加速度与物体质量的关系.加速的力恒定时的实验记录砂桶总质量m=_kg,加速度的力Fmg=_N,计数点间时间间隔T=_s纸带编号小车质量M（kg）计数点间位移s(m)位移差sn+3-sn(m)加速度a(m/s2)加速度平均值a(m/s2)合外力的方向加速度的方向1s1s2s3s4s5s6s7s4-s1=s5-s2=s6-s3=s7-s4=a1=a2=a3=a4=23结论_.减少误差的方法：1.为了克服小车受到木板摩擦力的影响，台面可稍微有一些倾斜，使小车的重力沿斜面的分力mgsin与台面给小车的摩擦力f成为一对平衡力.则小车受到的合外力就更接近于绳子的拉力.2.绳子的

35、拉力更接近于小桶与细砂的重力，应该使小桶的总质量远小于小车的总质量，且加速度不能太大.方案三： 实验装置：牛顿第二定律演示仪.如图4-2-2所示，在两条平行的较光滑的铝合金导轨上放置两辆质量相等、性能一样的小车，小车上可放砝码.每辆小车的左端上系有一根跨过定滑轮的细绳，绳端有一小桶，桶中可放砝码.每辆小车的右端系有另一根绳子，绳子穿过右侧有一定厚度的金属板的小孔（小孔与小车的连线与轨道平行）.金属板顶端有一按钮，可以同时卡住两根穿过小孔的绳子，迫使小车同时停下.因为两辆小车同时启动，同时停下，所以时间相等.根据a=，只需比较两小车的位移即可比较加速度的大小.图4-2-2实验方法：调节导轨水平,

36、小车受到的合外力约等于小桶的重力.1.两小车的质量相同、合外力相同，即Ma=Mb,ma=mb,同时释放，同时制动.实验现象1：_；结论1：_.2.保持物体质量m不变，改变物体所受的合外力，研究a与合外力的关系，即Ma=Mb,ma<mb，同时释放，同时制动后:实验现象2：_；结论2：_.3.保持物体的合外力不变，改变物体的质量m，研究加速度与物体质量的关系.研究a与合外力的关系，即ma=mb,Ma>Mb，同时释放，同时制动.实验现象3：_；结论3：_.参考： 实验现象1：两小车位移相等 结论1：说明物体质量相同、合外力相同时，加速度相同 实验现象2：B车比A车的位移大，即B车的加速度

37、较大 结论2：说明质量相同时，外力大的物体加速度较大 实验现象3：B车比A车的位移大，即B车的加速度较大 结论3：说明合外力相同时，质量大的物体加速度较小 减少误差的方法：调整轨道，克服摩擦.观察到小车近似匀速滑下即可 学生对自己设计的实验不足之处进行修改，然后动手实验. 老师指导学生实验 交流实验结论 学生得到结论：1.物体的质量一定时，合外力越大，物体的加速度也越大.2.合外力一定时，物体的质量越大，其加速度越小.讨论与交流 实验中物体所受的合外力的方向不同，物体加速度的方向与其所受合外力的方向是否始终一致？ 答：始终是一致的.实践与拓展 师 我们知道，质量不同的物体所受重力也不同，但做自

38、由落体运动的物体的加速度均为g.这一结论似乎表明加速度与物体所受力和物体质量都没有关系，这是否与本节的实验结果相矛盾？怎样解释这一现象？ 答：不矛盾.质量不同的物体所受重力不同即G=mg.重力与质量成正比，g=不变.重力是重力加速度g产生的原因，所用自由落体运动的物体的加速度均为g.课堂小结本节我们学习了：1.力是物体产生加速度的原因.2.用控制变量法探究物体的加速度与合外力、质量的关系,设计实验的方法.3.物体的质量一定时，合外力越大，物体的加速度也越大；合外力一定时，物体的质量越大，其加速度越小,且合外力的方向与加速度的的方向始终一致.布置作业课后练习板书设计第二节 影响加速度的因素产生加

39、速度的原因力是产生加速度的原因实验方法控制变量法结论物体的质量一定时，合外力越大，物体的加速度也越大.第三节 探究物体运动和受力的关系教学重点 经历实验探究的全过程，体会实验探究的整体思路.教学难点 从记录实验数据的表格中分析加速度与合外力以及加速度与物体质量的关系，用图象描绘实验结果，从图象中发现物理规律.教学方法 探究式、讨论式、互动式.教学用具 气垫导轨、滑块（含配重）、气源、细绳、小桶（含细砂）、数字计时器、光电门、挡光片等.课时安排 1课时三维目标知识与技能1.掌握定量探究加速度与物体受到合外力、物体质量的关系的方法，并能实际操作、处理实验数据，根据实验数据总结结论.2.了解气垫导轨

40、减小摩擦的原理和光电门及数字计时器在实验中发挥的作用.3.知道在物体质量不变时，物体的加速度与合外力成正比；合外力不变时，加速度与物体的质量成反比. 过程与方法1.能从记录实验数据的表格中分析加速度与合外力以及加速度与物体质量的关系.2.经历图象描绘实验结果的过程，了解如何从图象中发现物理规律.3.经历实验探究的全过程，体会实验探究的整体思路. 情感态度与价值观1.经历定性、定量研究过程，培养学生执著追求真理的科学精神和尊重客观事实、事实求是的科学态度.2.通过探究力与运动的关系，使学生获得成功的喜悦，培养学生学习物理的兴趣和信心.教学过程导入新课师 上节课我们通过猜想和探究实验验证，知道加速

41、度与合外力、质量的定性关系：当物体的质量不变时，合外力越大，加速度越大；当合外力不变时，质量越大，合外力越小.但这是不够的，我们应该把各物理量用精确的数量关系表示出来，才能把数学应用到物理学中，把物理规律运用到生产力中去.所以古往今来，物理学家们都力图从更精确的测量中发现更本质的自然规律.推进新课一、了解实验仪器师 在上节课的实验探究中，产生误差的主要原因是小车与轨道之间有摩擦.为了尽量减少摩擦力的影响，我们改进实验装置，采用气垫导轨装置.请同学们阅读教材课后P85关于气垫导轨装置的简介.师 气垫导轨减小摩擦的原理是什么？生1 从气孔喷出的气流在导轨与滑块间形成气垫，减少滑块与导轨之间的正压力

42、，从而减小摩擦.师 气垫导轨使用中注意以下几点：实验时首先要调整导轨水平，这可由调节三个垫脚调节螺丝来达到.检查方法是滑块在导轨通气时能处于平衡状态.导轨与滑块内表面要求有较高的光洁度，配合严密，因此在导轨未通气时严禁滑块在导轨上滑动，以免表面划伤和碰坏.保持导轨表面清洁，防止气孔堵塞.实验前用棉纱蘸酒精将导轨表面和滑块内表面擦洗干净.用完后把滑块拿下，卸下垫脚，轻轻平放在水平面上，以免导轨变形.然后用塑料薄膜盖好，防止灰尘落入气孔.如发现有孔堵塞，可用细钢丝通孔，去掉尘粒或污物.导轨上严禁压放其他重物.师 气垫导轨造成滑块在导轨上近似无摩擦运动的条件.为了使时间测量误差尽可能地小，所以采用了

43、数字计时器和光电门来作为计时装置.老师一边让学生观察实验仪器一边介绍仪器的原理及使用方法（见本节备课资料数字计时器）.讨论与交流1.数字计时器显示的是哪个物理量的数值？2.数字计时器有几种计时方式?现在我们使用的是哪一种方式？3.如何计算滑块通过光电门的速度？4.要计算滑块的加速度，还必须测出哪些物理量？参考答案:1.数字计时器显示的是时间.2.有两种计时方式：一种是测量挡光片挡光的时间（从挡光开始到挡光结束）如图4-3-1所示；另一种是测量物体经过两个光电门的时间间隔（即从经过第一个光电门挡光开始计时，到达另一光电门挡光时结束），如图4-3-2所示. 图4-3-1 图4-3-23.可量出经过

44、挡光片的有效位移L，用公式v=求出.由于很小(有的厂家生产的滑块方孔宽度是1 cm，有的是2 cm)，可认为此平均速度是挡光片中点通过光电门时滑块的即时速度v.师 现在改进后的光电计时器不但具有计时功能，还可以将物体通过两光电门时的速度直接显示出来，这样可以简化实验数据处理过程.4.滑块经过两光电门的速度v1和v2，通过数字计时器可以算出，则再把两光电门的水平距离s量出，即可通过公式a=算出.二、设计实验方案 前面我们已经大概理解了各仪器的原理及用途，现在我们设计实验来研究加速度与质量、合外力的关系，明确其实验原理，并设计表格记录数据.设计完成后，同桌之间互相进行交流.实验原理：1.数字计时器

45、可以测量滑块经过两个光电门的时间t1和t2，通过公式v=算出滑块通过两光电门的速度v1和v2，并测出两光电门之间的距离s，则可用公式a=算出每次滑块的加速度.为了提高精确度，可以在系统各量都不变的情况下，保持滑块在同一位置开始运动，重复测几次之后取t1和t2的平均值.2.保持滑块的质量不变，改变滑块所受的合外力，探究加速度与所受合力之间的定量关系.滑块在砝码拉力的作用下做加速运动，由于气垫导轨的摩擦可以忽略，则滑块受到的合外力则等于绳子的拉力，而拉力约等于砝码的总重力，即滑块受到的合外力约等于砝码的总重力，通过改变砝码的重力，即可改变滑块受到的合外力.设计表格如下表4-3-1所示.滑块质量不变

46、时的实验数据次数砝码的质量m/kg滑块所受拉力大小的近似值F/N滑块通过光电门1的时间t1/s滑块通过光电门1的速度v1=m/s滑块通过光电门2的时间t2/s滑块通过光电门2的速度v2=m/s滑块的加速度a=m/s212345表4-3-1滑块质量M_kg挡光片的有效距离L=_m两光电门间的距离s=_m3.保持滑块所受的合外力不变，改变滑块的质量，探究加速度与质量的定量关系.保持小桶与细砂的质量不变，即保持滑块所受的合外力不变，通过改变加在滑块上的配重块的质量来改变滑块的质量.设计表格如下表4-3-2所示：滑块质量不变时的实验数据次数滑块（连配重）的质量M/kg滑块通过光电门1的时间t1/s滑块

47、通过光电门1的速度v1=m/s滑块通过光电门2的时间t2/s滑块通过光电门2的速度v2=m/s滑块的加速度a=m/s212345表4-3-2砝码质量m_kg滑块受到的合外力Fmg=_N挡光片的有效距离L=_m两光电门间的距离s=_m讨论与交流各位同学交流刚才设计的记录表格，并指出其优点及不足.1.怎样调节气垫导轨水平？如何判断其是否已经水平？2.砝码受到的重力是否就等于滑块受到的拉力呢？用已学的知识进行解释.要能将拉力近似地看作等于砝码的拉力，你猜想一下需要什么条件？参考答案:1.调节底脚螺丝，使滑块能停在二光电门的中间处.其次将滑块从导轨的右端轻推一下，测量出它通过二光电门的时间t1和t2(

48、即挡光片上方孔通过第一个光电门和第二个光电门的时间)，调节底脚螺丝使二者尽量接近；从左端也同样轻推一下滑块，也可测出t1和t2，同样调节使二者尽量接近，相对差值小于1%时，则可认为导轨的水平已经调好.2.砝码受到重力以及绳子拉力的作用，如果两者相等，砝码所受的合力是零，下落的过程应该是匀速直线运动，这与事实不符.猜想加速度越大，两力的差别也会越大.要将砝码的重力近似看作是滑块的拉力，实验过程中物体的加速度不应太大. 三、实验过程师 我们把握了实验的整体思路和设计表格后，就可以开始实验了.我们请一部分同学到讲台上做实验，其他同学一起记录好实验数据.生1 调节气垫导轨水平,使滑块能停在二光电门的中

49、间处.然后把滑块从轨道的左端轻推一下，使通过二光电门的时间尽量接近，再把滑块从轨道的右端轻推一下，使通过二光电门的时间也尽量接近，即可认为导轨已调水平了.生2 用游标卡尺测量挡光片上方孔的有效宽度L，用米尺测出二光电门之间的距离为s，用物理天平称量滑块(不含配重块)的质量、配重块的质量、砝码盘的质量，作好记录.生3 把数字计时器调到ms挡，将细尼龙线的一端系在滑块上，另一端绕过滑轮后挂一砝码盘，另外将一小砝码放在滑块上.将滑块置于第一光电门外侧，松开滑块，测出分别通过二光电门的时间间隔t1和t2，并作好记录.生4 保持滑块的质量不变，逐次增加砝码盘上砝码的质量（注意砝码盘和砝码的总质量应远小于

50、滑块的总质量）.重复上述测量并作好记录填在已经设计好的表格中.生5 保持砝码盘上砝码的质量不变，即保持滑块的合外力不变，逐次在滑块上增加以测出质量的配重.重复上述步骤1、2、3,测量并作好记录填在已设计好的表格中.学生活动：实事求是记录实验数据，并计算出每次的加速度. 四、处理实验数据得出结论讨论与交流 1.怎样对表格的数据进行处理？生1 对于表4-3-1，我们要研究滑块质量不变时的加速度与合力的关系，可以用Fa,F/a,F/a2,F+a,F-a等等，探究加速度与合外力的关系.次数合外力F加速度aFaF/aF/a2F+aF-a12345表4-3-3师 对，我们可以通过这样的方式得出加速度与合外

51、力的关系.师 生一起用计算器计算，有条件的学校可以把数据及公式输入到excel里，很快得到数据.师 观察计算结果，你可以得到什么结论？生 F/a在误差允许范围内是一个常数，说明在物体质量一定的情况下，加速度与合外力成正比.师 对于表4-3-2，也可以用同样的方法，如下表4-3-4所示.滑块质量M加速度aMaM/aM/a2M+aM-a12345表4-3-4师 生一起用计算器计算，有条件的学校可以把数据及公式输入到excel里，很快得到数据.师 观察计算结果，你可以得到什么结论？生 Ma在误差允许范围内是一个常数，说明物体在合外力一定时，加速度与质量成反比.2.师 怎样判断我们的结论是否可靠？ 答：实验的相对误差能控制在5%以内就可以了. 实验相对误差可以这样算 设N=Ma 则Ma的平均值N： =相对误差N=×100%3.师 针对砝码的重力不完全等于滑块拉力的问题，交流解决方案.答：加速度越大，砝码的重力与滑块的拉力差别也会越大.要将砝码的重力近似看作是滑块的拉力，实验过程中物体的加速度不应太大.由于合力越小，质量越大，加速度就越小，我们可以通过减少砝码盘中砝码的质量，增大滑块质量来控制加速度.师 实验中，砝码