644-《实验：探究加速度与力、质量的关系》教学案例

1、PAGE PAGE 9实验：探究加速度与力、质量的关系教学案例南京市陶吴中学 刘天成 2007年6月15日摘要：高中物理理新课标提出出，高中物理理课程有助于于学生继续学学习基本的物物理知识与技技能；体验科科学探究过程程，了解科学学探究方法；增强创新意意识和实践能能力，发展探探索自然、理理解自然的兴兴趣与热情。为为此，新教材材中专门编入入了探究课，这这也是新教材材的特色之一一。如何上好好探究课，充充分发挥其功功能。本案例例以新教材必必修1第四章章第二节实实验：探究加加速度与力、质质量的关系为为例，沿提出出问题，猜想想与假设，设设计实验，进进行实验，数数据处理与分分析，反复验验证，得出结结论的思路

2、进行设设计，以学生生为主体，充充分发挥其主主动性，并用用计算机对数数据进行分析析处理，集科科学性、方法法性于一体，供供参考。教学目标：一、知识目标：(1) 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) 知道得得出加速度和和力的关系的的实验，理解解加速度和力力的关系；(3) 知道得得出加速度和和质量的关系系的实验，理理解加速度和和质量的关系系。二、能力目标通过实验研究总总结出加速度度和力、质量量的关系。培培养学生的实实验能力、概概括能力和分分析推理能力力。三、德育目标体会探究过程中中的所用的科科学方法；认认识到由实验验归纳总结物物理规律是物物理学研究的的重要方法；建立严

3、谨的的科学实验观观。教学重点：1、指导学生找找到探究加速速度与力、质质量的关系的的思路和方法法2、怎样提供和和测量物体所所受的力教学难点：让学生通过实验验探究得出数数据并对数据据进行处理，进进而自己归纳纳出a与F和m的关系是本本节的难点。教学仪器：多媒体、小车、一一端带滑轮长长轨道、钩码码、刻度尺等等。 教学过程(一)引入新课课教师 牛顿顿第一定律告告诉我们物体体在不受力的的情况下保持持的运动状态态是静止或匀匀速运动。那那么，同学们们考虑过没有有物体在受到到力的情况下下的运动状态态是怎样的呢呢？这节课我我们就来研究究问题。教师 用多多媒体投影机机出示学生思思考的问题：1、物体运动状状态的改变是

4、是指哪个物理理量的改变？标志物体运运动状态变化化快慢的物理理量是什么？2、对于任何物物体，在它们们受到相同作作用力时，决决定它们状态态变化难易程程度的唯一性性因素是什么么？学生 物体体运动状态的的改变是速度度的改变，标标志物体运动动状态变化快快慢的物理量量是加速度。对对于任何物体体，在它们受受到相同作用用力时，决定定它们状态变变化难易程度度的唯一性因因素是物体的的质量。教师 由上上节学习可知知：物体的质质量越大，物物体的运动状状态越难改变变，物体的质质量越小，物物体的运动状状态越容易改改变。请同学学们根据上节节所学知识猜猜想：物体的的运动状态的的变化快慢即即物体加速度度的大小与什什么物理量有有

5、关？请同学学们举例说明明。学生 加速速度的大小可可能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速度，而一一般的小汽车车却不能。教师 刚才才同学举的例例子很好！请请同学们猜想想加速度的大大小与物体的的质量和受力力有怎样的定定量关系？ 学生 物体体加速度的大大小与物体的的质量成正比比，和物体的的质量成反比比。教师 物体体的加速度是是否与物体的的受力成正比比，与物体的的质量成反比比呢？同学们们的猜想是否否正确呢？这这节课我们通通过实验来探探求物体的加加速度与物体

6、体的质量和物物体受力的定定量关系。(二)教学过程程设计1、实验研究方方法的确定教师 加速速度的大小既既与物体的受受力有关，又又和物体的质质量有关，那那么我们应采采用什么样的的方法来研究究加速度的大大小与物体的的受力和物体体的质量之间间的定量关系系呢？学生 可以以先研究加速速度与物体受受力的关系，再再研究加速度度与物体的质质量的关系。教师 很好好！当研究三三个物理量之之间的关系时时，先要保持持某个量不变变，研究另外外两个量之间间的关系，再再保持另一个个量不变，研研究其余两个个量之间的关关系，然后综综合起来得出出结论。这种种研究问题的的方法叫控制制变量法，是是物理学中研研究和处理问问题时经常用用到

7、的方法。教师 用多多媒体投影机机展示控制变变量法的含义义。教师 在这这个实验中，我我们应怎样用用控制变量法法来研究加速速度与物体的的质量和受力力之间的定量量关系呢？学生 可以以保持物体的的质量不变，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 很好好！要研究加加速度与物体体的质量和受受力之间的关关系，就需要要测量物体的的加速度、质质量和受到的的力。那么，如如何测量物体体的加速度、质质量和受到的的力呢？2、研究加速度度与质量的关关系教师 质量量可以用天平平直接

8、测量，那那么如何测量量一个运动物物体的加速度度呢？你能想想到哪些方法法？学生 思考考讨论后回答答（1）让物体做做初速度为00的匀加速直直线运动，用用刻度尺测量量物体运动的的位移，用秒秒表测量出物物体运动的时时间，然后由由公式算出。（2）让物体做做初速度为00的匀加速直直线运动，在在运动物体上上连接一条穿过打点计时时器的纸带，根根据打点计时时器在纸带上上打出的点来来测量加速度度。教师 同学学们想到的这这些办法都很很好！这些方方法的共同特特点是直接测测出了加速度度的大小。另另外，还可以以用加速度计计直接测量。那那么不直接测测出加速度，我我们能否找出出加速度与质质量之间的定定量关系呢？学生 思考考讨

9、论教师 启发发点拔：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 = 1 * GB3 由由加速度的公公式，如果测测出两个初速速度为0的匀匀加速运动在在相同时间内内的位移X11 X2，位移之比比就是加速度度之比 = 2 * GB3 由加速度的公公式，如果测测出两个初速速度为0的匀匀加速运动在在相同位移内内的时间t11 t2,时间反比比的平方就是是加速度之比比教师 那么么我们如何保保证两个做匀匀加速运动的的物体运动相相同的时间？学生 让物物体同时运动动，同时停止止。教师 同学学们看看桌面面上的实验器器材，我们用用什么器材使使物体同时开开始

10、运动，同同时停止？学生 在观观察后说出用用夹子来控制制物体的运动动和停止。3、研究加速度度与物体受力力的关系教师 在现现实中，仅受受一个力的情情况几乎是不不存在的。一一个单独的力力的作用效果果与跟它大小小、方向都相相同的合力的的作用效果是是相同的，因因此，在实验验中我们只要要测出物体所所受的合力即即可。那么，如如何为运动的的物体提供一一个恒定的合合力？又如何何测出这个合合力呢？学生 可以以在绳的一端端挂钩码，另另一端跨过定定滑轮拉物体体，使物体做做匀加速运动动的力就是物物体的合力，这这个合力就是是钩码的重力力。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 这个个方案不错。在在上面的方

11、案案中做匀变速速运动的物体体，受的合力力就是钩码的的重力吗？学生 由于于物体在相对对运动，还要要受到滑动摩摩擦力。教师 那么么我们如何减减小滑动摩擦擦力，使我们们所测得的钩钩码重力尽可可能接近于物物体所受的合合力？请同学学们讨论方法法学生 讨论论减小滑动摩摩擦力的方法法 （1）使使用光滑的木木板；（2）平平衡滑动摩擦擦力 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。教师 同学学想到的这些些方法都很好好！当我们改改变物体受到到合力时，物物体的加速度度也会改变。那那么我们如何何改变物体所所受的合力呢呢？学生 改变变挂上钩码的的个数就可以以改变对

12、物体体的合力。教师 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，记记录实验数据据，并对实验验数据进行处处理，分析得得出实验结论论。4、实验数据的的处理学生 将自自己实际测得得的实验数据据拿到多媒体体展台上展示示分析，说明明自己采用的的实验方案及及对实验数据据处理方法，得得出的实验结结论。教师 同学学们的实验做做得都很好！下面我们利利用计算机来来处理同学们们实际测得的的实验数据，看看看能发现什什么规律。教师 找三三组学生的实实验数据输入入excell，利用计算算机做出图象象，再次引导导学生进行数数据分析。教师 由实实验数据来看看，同学们的的实验数据与与猜想相符合合吗

13、？如果不不相符合，原原因是什么？学生 实验验数据与我们们的猜想不完完全一致，原原因是我们采采用的实验装装置不够精密密，实验数据据不够准确。5、实验结论及及课堂小结教师 从刚刚才的实验数数据来看，同同学们能发现现什么规律？学生 在物物体受力一定定时，物体的的质量越大，物物体的加速度度越小；在物物体的质量一一定时，物体体受到的力越越大，加速度度越大。教师 那么么同学们回想想一下我们是是怎样探讨加加速度与力和和质量关系的的？学生 先提提出猜想，然然后进行实验验，再对数据据进行分析，然然后得出结论论。教师 对！这也是科学学家得出物理理规律的过程程。科学家在在探讨物理规规律的过程中中，正是按照照以下思路

14、进进行的：得出结论直觉猜想进行实验数据分析修正猜想反复验证得出结论直觉猜想进行实验数据分析修正猜想反复验证（三）本课小结结教师总结出本节节课的内容、方方法。师： 今今天，我们研研究了加速度度与力和质量量的关系。其其中，加速度度与力、质量量的关系是本本节课的重点点。通过实验验得出加速度度与力、质量量的关系是本本节课的难点点。本节课更更重要的是通通过知识的学学习与探索使使我们获得了了一些研究、思思考问题的方方法。首先，是是贯穿在本节节课整个探索索过程中的思思维程序：即即“提出问题 猜想 实验验证 得出结论论”。对待任何问问题，我们在在不清楚其原原因之前均可可大胆猜想它它的各种可能能性，然后运运用物

15、理学的的实验方法去去检验、验证证猜想是否正正确，这是一种科科学探索的方方法。另外，本本节课在具体体实验过程中中还运用了控控制变量法和和近似处理的的方法。即在在研究加速度度与力和质量量关系时，运运用了控制变变量法；在研研究小车受到到拉力与钩码码重力的关系系时，采用近近似处理的办办法。即只有有钩码的质量量远小于小车车的质量时，才能能认为钩码对对小车的拉力力大小就钩码码的重力。思维程序：提出出问题 猜想 实验验验证 得出初步步结论 反复验证证 得出结论板书设计加速度与力的关关系探究思路：令质质量不变，研研究加速度与与力的关系。数据处理：以加加速度为纵坐坐标，力为横横坐标。结论：质量不变变时，加速度度与力成正比比。加速度与质量的的关系探究思路：令力力不变，研究究加速度与质质量的关系