探究加速度与力-“探究加速度与力、质量的关系”教学案例

1、“探究加速度与力、质量的关系”教学案例 南京市天印高级中学 柏培斌【教学设计说明】 牛顿第二定律 ” 是高中物理力学部分最关键、最重要的内容之一，对该定律的理解和掌握程度是物理学习的一个标尺。同时这节课是实施探究式教学的重要资源，通过实验探究来教给学生科学研究方法和实验方法，从而发展学生的思维能力和创新能力。【教学目标】：1知识与技能能目标：(11) 理解力力是使物体产产生加速度的的原因、质量量是惯性大小小的量度；(2) 知道道用控制变量量法来研究加加速度与力、质质量的关系 (3) 知知道得出加速速度和质量的的关系、加速速度和力的关关系的实验，并理解加速度度和质量、加加速度和力的的关系。 2过

2、程与方法法目标：通过实验探究究过程，总结出出加速度和力力、质量的关关系，体验科科学探究的方方法，培养学学生的实验能能力和推理能力。 3情感态度与与价值观目标标：通过探究过程程，认识物理学研研究的重要方方法：由实验归纳纳总结物理规规律，培养学学生科学探究究的意识和敢敢于质疑的科科学态度。 【教学重点】本本节的重点内内容是让学生生在老师的引引导下设计并并动手做好实实验。 【教学难点】本本节的难点是是探究方法、数据处处理方法的选选择、对a 与 F 和和 m 的关关系的归纳。 【教学方法】引引导学生自己己设计实验，让学生在实实际的设计与与操作当中体体会到物理学学研究的方法法，从而提高学生的素质的的。【

3、教学资源】带带有滑轮的长长木板2 块；小车 2 个；打点计计时器、秒表表、钩码、夹夹子、刻度尺尺、粗细线；气垫导轨、数数字计时器、光光电门两个。 【教学过程】 ( 一 ) 引引入新课 教师 牛顿第一定定律告诉我们们物体在不受受力的情况下下保持的运动动状态是静止止或匀速运动动。实际上物物体不受力是是一种理想状状态，请大家考虑物物体在受到力力的情况下的的运动状态是是怎样的？这这节课我们就就来研究问题题。 教师 用投影展示问题，让学生思考考： 1 、物体运动动状态的改变变是指哪个物物理量的改变变？标志物体体运动状态变变化快慢的物物理量是什么么？ 2 、对于任何何物体，在它它们受到相同同作用力时，决决

4、定它们状态态变化难易程程度的因素是是什么？ 学生 物体运动状状态的改变是是速度的改变变，标志物体体运动状态变变化快慢的物物理量是加速速度。对于任任何物体，在在它们受到相相同作用力时时，决定它们们状态变化难难易程度的因因素是物体的的质量。 教师 我们知道：物体运动状状态的改变与物体的质量量密切相关，请请大家根据所所学知识猜想想：物体的运运动状态的变变化快慢即物物体加速度与与什么有关？并举例说明。 学生 加速度的大大小与物体的的质量和受到到的力有关。例例如，一般小小汽车从静止止加速到一定定速度，只需需十几秒的时时间，而满载载的货车加速速就慢得多。比比赛用的小汽汽车，可以在在很短时间内内达到很快的的

5、速度，而一一般的小汽车车却不能。 教师 很很好！那么请同学们们再猜想加速度度的大小与物物体的质量和和受力的定量量关系是什么么？ 学生 物体加速度度的大小与物物体的质量成成正比，和物物体的质量成成反比。 教师 物体的加速速度真的与物体的的受力成正比比，与物体的的质量成反比比吗？这节课我我们就来通过实验验探究物体的加加速度与物体体的质量和物物体受力的定定量关系。 ( 二 )新课课教学 1 、确定实验验研究方法 教师 加速度的大大小与物体的的受力、质量都有关，那么么我们用什么么样的方法来来研究这个定量关系系呢？ 学生 可以先研究究加速度与物物体受力的关关系，再研究究加速度与物物体的质量的的关系。 教

6、师 其实这种研究究问题的方法法就叫控制变量量法，它是物理学中中研究和处理理问题时常用用的方法。 教师 用投影展示示控制变量法法的含义。 教师 在这个实验验中，我们应应怎样用控制制变量法来研研究加速度与与物体的质量量和受力之间间的定量关系系呢？ 学生 在这个实验验中，可以保保持物体的质质量不变，测测量物体在不不同的力作用用下的加速度度，分析加速速度与力的关关系；也可以以保持物体所所受的力不变变，测量不同同质量的物体体在该力作用用下的加速度度，分析加速速度与质量的的关系。 教师 很好！要研研究加速度与与物体的质量量和受力之间间的关系，就就需要测量物物体的加速度度、质量和受受到的力。那那么，如何测测

7、量物体的加加速度、质量量和受到的力力呢？ 2 、用实验研研究加速度与与质量、力的关系 教师 质量可以用用天平直接测测量，那么如如何测量一个个运动物体的的加速度呢？你能想到哪哪些方法？ 学生 思考讨论后后回答 （ 1 ）让物物体做初速度度为 0 的的匀加速直线线运动，用刻刻度尺测量物物体运动的位位移，用秒表表测量出物体体运动的时间间，然后由公公式算出。 （ 2 ）让物物体做初速度度为 0 的的匀加速直线线运动，在运运动物体上安安装一条打点点计时器的纸纸带，根据纸纸带上打出的的点来测量加加速度。 教师 同学们想到到的这些办法法都很好！这这些方法的共共同特点是直直接测出了加加速度的大小小。如果不直接

8、测测出加速度，我我们能否找出出加速度与质质量之间的定定量关系呢？ （教师启发点拨拨：我们探究的的是加速度与与其他量间的的关系，只要要我们测出不不同情况下物物体加速度的的比值就可以以了。） 学生 由由加速度的公公式，如果测测出两个初速速度为 0 的匀加速运运动在相同时时间内的位移移，位移之比比就是加速度度之比 教师 那么我们如如何保证两个个做匀加速运运动的物体运运动相同的时时间？ 学生 用用夹子控制物物体同时运动动，同时静止止。 教师 物体仅受一个个力的情况几几乎是不存在在的。根据合合力的概念，我我们在实验中中只要测出物物体所受的合合力即可。那那么，如何为为运动的物体体提供一个恒恒定的合力？合力

9、的大小又如何何测定呢？ 学生 可以将绳的一端挂挂钩码，另一一端跨过定滑滑轮拉物体，使使物体做匀加加速运动，绳绳的拉力就是是物体的合力力，且合力就等于钩码的重重力。所以通过测量量钩码的重力力就可测得物物体所受的合合力。 教师 大家仔细想想想，物体所受的合力是否否等于钩码的的重力？ 学生 由于物体在在相对运动，还还要受到滑动动摩擦力。 教师 这个摩擦力力在实验中不不好测定，我我们可以通过过减小滑动摩摩擦力，来使我们所测测得的钩码重重力尽可能接接近于物体所所受的合力？那么如何减小小滑动摩擦力力？ 学生 减小滑动摩摩擦力的方法法：使用光滑的的木板教师大家再再想想：我们们能不能通过过某种方法来来消除摩擦

10、力力所带来的影影响？学生将木板板一端垫高，让让物体从木板板上匀速滑下下，此时物体体的重力分力力就等于物体体所受的摩擦擦力，这样绳绳的拉力就等等于物体所受受的合力。 教师 同学们的这个方法很好！实验中需要要多次改变合合力的大小和和物体的质量量，那么我们们如何来改变呢？ 学生 改变悬挂的钩码个个数就可以改改变对物体的的合力，在小小车上添减砝码可改变变物体的质量量。 教师 很好！下面面请同学们根根据上面我们们讨论的内容容，选定自己的的实验方案进进行实验，注注意及时记录录实验数据，并并通过对实验数数据的分析来得出实验结结论。 学生 具体进行实实验，教师适当指导 3、实验数据的的处理 学生 在在多媒体展

11、台台上展示自己己测得的实验验数据，说明明自己采用的的实验方案、数据处理方方法及得出的实验验结论。 教师 由实验数数据来看，同同学们的实验验数据与猜想想相符合吗？如果不相符符合，原因是是什么？ 学生 实验数据与与我们的猜想想不完全一致致，原因是我我们采用的实实验装置不够够精密，实验验数据不够准准确。 教师 下下面我用一种种比较精密的的实验装置再再来做一次实实验。在气垫导轨上装装两个光电门门并连接光电计计时器，当物体经过光电电门时光电计计时器开始计计时，到达另另一个光电门门时停止计时时。这样测量出出的时间和位位移的准确度度很高，计算算出的加速度度相对准确。然后用计算机绘制出aF、am、a1/m图象

12、。 5 、实验结论论 教师 从刚才的实实验数据来看看，同学们能能发现什么规规律？ 学生 在物体的质质量一定时，物物体的加速度与物体体受到的力成正正比；在物体体受力一定时时，物体的加加速度与物体的质量量成反比。 教师 很好！请同学们再回顾顾一下我们探探讨加速度与与力和质量关关系的思维过过程？ 学生 先提出猜想想，然后进行行实验，再对对数据进行分分析，然后得得出结论。 教师 对！这种科科学探究方法法也是科学家家得出物理规规律的非常重重要的方法，我们以以后要多尝试试用这种方法法去探求未知知的规律。三、课堂小结 这节课我们通过过实验探究出了了加速度与力力和质量的关关系，同时也也使我们获得得了一些研究究、思考问题题的方法：“ 提出问问题、猜想、实验的反复验证、得出结论 ”的思维程程序、控制变量法法和近似处理理的方法（在研究小车车受到拉力与与钩码重力的的关系，只有钩码的的重力远小于于小车的重力力时，才能认认为钩码对小小车的拉力大大小就钩码的的重力。请大大家在学习了了牛顿第二定定律后去分析析原因）。 【教学反思】 本节课充分体现了物理学科作为为一