探究加速度与物体质量物体受力关系的案例

1、探究加速度与物体质量、物体受力关系的案例江苏省丹阳市吕叔湘中学高中物理宋 艳一、教学设计思路在教学过程中，采用“观看视频，提出问题”“分析问题，提出假设”“设计实验，验证假设”-“分析数据，得出结论”的程序设计课堂教学。在本节课中创设三个问题，并逐个解决。物体加速度和什么因 素有关？教师引导学生按照上述程序得出结果，即牛顿第二定律的雏型。 控制变量法找物体加速度与受力和质量的定性关系呢？继续按照上述的过程得出结果，受力越大加速度越大，质量越大加速度越小。物体加速度与受力和质量的关系式？该问题在实验数据基础上利用图象法得出结果，即加速度与受力成正比与质量成反比。学生解决这三个问题的过程既是科学的

2、再发现过程，又是学生获得新知识、掌握知识的过程。新课程改革要求改变以往过于注重知识传授的状况，而要注重学生获得知识的过程，在学生获得知识的同时也成为学习的主人，并在学习的过程中形成正确的价值观，通过本节课的学习，使学生初步形成用事实说话的科学态度，为健全学生人格，帮助学生具备终身学习的能力打下坚实的基础。二、教学目标1 知识与技能：（ 1） 学会用控制变量法探究加速度与力和质量之间的关系.（ 2）应用图像法分析处理实验数据（ 3）从实验中得出加速度与力成正比，与质量成反比2过程与方法：（ 1）体验科学研究的基本步骤（ 2）知道一种常用的研究方法控制变量法3情感、态度与价值观：培养学生尊重事实，

3、实事求是的科学研究作风 三、重点与难点1、教学重点及其教学策略：重点：用控制变量法探究加速度与力和质量之间的关系教学策略：通过教师的引导，学生的互相讨论，得出实验的步骤和数据处 理的方法。2、教学难点：处理实验数据并画出相关的图像四、教学资源1 .教材分析：本节是学生上高中以来接触到的第二个探究性实验，这一实验与“探究小车速度随时间变化的规律” 一样，都是有确定结论的。“探究小车速度随时间变化的规律”实验使学生已经具有一定的处理此类实验问题的能 力，但也给本实验又搭了一个台阶，书中没有给出确定的实验方案，要学生 自己设计，给出了实验的基本思路。作为提示，书中还提醒注意两方面的问 题：怎样测量（

4、或比较）物体的速度；怎样提供和测量物体所受恒力。作为 进一步的提示，还给出了一个“参考案例”，这个案例是采用通用器材设计的 实验，具有普遍意义和具体指导作用。本节教材除了探究结论，还涉及到一种重要的科学研究的方法一一控制 变量法。实验过程及数据处理上还有三个技巧：理论坐标系建立技巧。“a与m成正比”实际上就是“ a与成正比”；实际坐标系建立技巧。不是ma-F图象而是 迄-反图象；不是a-2而是土-也图象；平衡摩擦力；利 x1 F1mx2 m1用图象处理数据，用曲线拟合测量点，找出规律也是本节的方法重点。2 .学生情况分析：对控制变量法的知识，学生有一定的基础，并能够应用图 象判断正反比例，为本

5、节内容的学习做好了铺垫。学生在日常生活中大致有 这样的认识力大速度变化快，质量大速度变化慢。3 .教学策略：通过视频观看和学生探究实验，激发学生的学习兴趣，使学生 充分参与探究的过程。让学生结合图象分析，亲自找出牛顿第二定律的雏形。五、教学准备1 .学生每四人一组，学生实验桌上配备：打点计时器、长木板、小车、纸带、 复写纸、刻度尺、细线、钩码、祛码、导线若干2 .教师用具：实物投影仪、自制课件六、教学过程教师活动学生活动点评引入新课提问：1、物体运动状态由什么物理量描述？速度改变快慢用什 么物理量来描述？（观看视频赛车）2、刚才的视频中说明了赛车 和普通轿车相比加速度是怎 样的？又是怎么保障的

6、？3、加速度与力和质里的关系， 到底是正比和反比关系还是 一次函数或二次函数关系 呢？（猜测）本节课我们就通过实验来探 究这一关系。回答：1、物体运动状态由速度来描述。速度 改变快慢用加速度来描述；2、赛车加速快加速度大，怎么有这么 好的性能，大马力的发动机有强大 的牵引力，轻巧的车身宿较小的质 量。3、加速度与物体质量及物体受力后 关，关系是：物体受力越大，物体 加速度越大；物体质量越大，物体 加速度越小.使学生对物体 运动状态的改变 有一个感性认识， 由此创设情景，引 出课题。新课教学（设计实验方案）1、根据加速度与物体质量及 物体受力的关系，我们很容易 猜想它们之间可能是正比或 反比的关

7、系，卜面我们就要通 过实验来进行验证我们的猜想。2、那么我们应该通过实验来 测定那些物理量呢？3、我们知道质量可以用天平 进行测量，那么加速度怎么来 测定呢？分组讨论、选代表回答：1、加速度，质量和力三个量。2、用打点计时器进行测定加速度。3、与加速度启关的公式启：引导学生进 行猜想影响加速 度的因素，确定需 要研究的物理量， 将问题量化。根据已经学 过的知识来确定 实验原理，可以使 学生体会如何将 所学的知识指导4、请大家回想前面学过的与 加速度有关的各种公式，看看 能不能发现测定加速度办法。我们可以发现前面三个 公式都要涉及到速度，而要测 量速度也比较困难，后面两个 公式只要测定位移和时间

8、就 可以了，位移可以用直尺测 量，时间可以用秒表或打点计 时器测量，我们先看公式，请 -12 .一 问x = at这个公式在什么2时候成立呢？当满足什么条 件时，加速度和位移成正比关 系？Vt -Voa 二t,1 ,： x = v0t ：；at222ax = vt - v0,2lx = at4、xat221 , 2-一at是初速度为季的匀加速运2动的位移公式。当运动时间相同时，两个 物体的位移和加速度成正比。实践，加深对知识 的理解。,12.、由x = at ,在时间2相同的情况下a2x tT，a1xi=a?x2也可以利用打点计时器所打出的纸带和公讨s = at2计算加速度a。5、请大家设计一

9、个用、探究 加速度与力和质量的关系的 实验原理图。(参考课本示例)(设计实验步骤)1、我们现在要研究加速度与 力和质量三者的关系，如何进 行研究比较好？为什么？2、这种方法在科学研究中称 为控制变量法，所以我们可以 先保持小车质量不变研究加 速度跟力的关系，再保持力不 变研究加速度跟小车质量的 关系，请大家按照这个思路设 计实验步骤和实验数据记录 表。Z Z Z Z Z Z Z Z Z z z z z学生讨论，回答：分别研究比较好，同时改变的话， 无法确定加速度的改变是由哪个量变 化引起的。1、研究加速度跟力的关系实验步骤：(1)摆放好实验装置。用弹簧秤测出 沙桶重力F计入表格，将车拉到打点计

10、 时器附近。(2)打开打点计时器电源，释放小车， 得到纸带，并在纸带上计下沙桶的重 量。(3)改变沙的质量，重复以上的步骤在老师的指导 下，学生通过讨 论，确定实验的研 究方法控制变量法。让学生自己设 计实验步骤，并互 相交流，从中确定 最佳实验方案，制 作记录实验数据 的表格，和数据处 理的方法。培养他 们的实验能力，为以后进行实验探 究打下基础。3、保持沙桶质量不变，可以 认为小车受到的合力不变， 这 样就可以探究加速度与质量 的关系。次。(4)设计表格，记录实验数据。力(N)加速度 (m/s ?)2、研究加速度跟质量的关系：实验步骤：(1)保持沙桶质量不变。用天平测出 小车质量m计入表格

11、，将车拉到打点计 时器附近。(2)打开打点计时器电源，释放小车， 得到纸带，并在纸带上计下车的质量。(3)在车上放祛码改变车的质量，重 复23的步骤4次。(4)设计表格，记录实验数据。质量(kg)加速度 (m/s ?)(数据处理)1、为了更直观地分析判断加 速度a与物体受力F间的数量 关系，你认为采用什么分析方 法较好？(图象法，作a-F图 象)2、根据实验得出的各组加速 度a与对应力F数值在坐标中 描点，如果这些点在一条过原 点的直线上，说明a与F存在 什么关系？(正比)3、你是如何猜想物体的加速 度a与其质量m之间的关系 的？(在相同力的作用下， 质 量m越大，加速度a越小， 可能是“ a

12、与m成反比”，但 也可能是“ a与m2成反比”， 甚至更复杂的关系)4、为什么检验“a与m成反 比”？(从猜测可能存在的最 简单的情况入手)5、对a与m关系的探究，有学生讨论回答最好有方程或图线，用图象来寻找 关系比较直观和简单。分别画出“a-F”“a 1/m”的图线,确定a与F、a与m的关系。请同学们思考讨论图中的图线没有通 过原点的可能原因。.一，,1 ,一个技巧，找的是 a与一的 m关系，这样做的优势是什么？(如果画a-m图象，得出曲 线，由于实验误差，拟合曲线 时，我们不能保证图象一定是八1一一双曲线，故回成 a -图象更 m能直观地判断a与m成反比)6、实际探究a与F、m的关系时，常作 上一 FL图象与X2F2Xi m2 图象，为什么？ ( aX2 mi的数值测量不太方便，由x = 1at2 知 a = 22x ,即2t2曳=%,若aw,则有土a? X2X20c ;若a ,则有土F2mX28 m2 )相应的实验数据记录m1表格中加速A栏就是位移。力(N)位移 (m)质量(kg)位移 (m)小结并布置作业。体会实验思想和思考出现的问题。七、教学反思本课题设计思路旨在让学生体验