探究加速度与力质量的关系教案

课时教案第四单元第2案总第案课题：§实验：探究加速度与力、质量的关系201年月日教学目标核心素养科学探究：学会控制变量法研究物理规律；科学探究：会测量加速度、力和质量，能做出物体运动的a-F、图像科学探究：能通过实验数据及图像得出加速度与力、质量的关系，会误差分析科学探究：会知道平衡摩擦力的原理和减少系统误差的方法教学重点1、实验原理和步骤2、加速度和力、质量的测量及注意事项3、数据分析教学难点1、物理量的测量2、数据分析3、高考考点课型新授教具教法教学过程教学环节教师活动预设学生活动预设课前复习：1．力的概念：物体力是物体间的相互作用。2．力的作用效果是什么？如何改变物体的运动状态呢？引入：牛顿第一定律定性揭示了力与运动的实质关系，力不是使物体运动的原因，而是改变物体运动的原因（是产生加速度的原因，加速度表征物体速度变化的快慢）。如何定量描述力与运动的关系呢？结合生活中实例可以定性得出：观察下图观看视频，启动快的交通工具教学环节教师活动预设学生活动预设控制变量法可引导学生得出来。F相同时，m越小，物体启动越快，反之越慢。m相同时，F越大，物体启动越快，反之越慢。猜想：a与m、F有关，可能与F成正比，与m成反比。实验验证。一、实验思路：1.方法：控制变量法2.探究m一定，a与F的关系保持小车质量不变，通过改变悬挂的重物质量，改变小车所受的拉力，测的不同拉力下小车运动的加速度，分析加速度与拉力的定量关系。2.探究F一定，a与m的关系保持小车所受的拉力不变，通过在小车上增加砝码（或其它质量一定的重物）改变小车的质量，测的不同质量对应的加速度，分析加速度与质量的定量关系。二、物理量的测量与改变1.小车质量的测量与改变天平测量，在小车上增加砝码（或其它质量一定的重物）改变小车的质量。2.加速度的测量方法1.让小车拖动纸带做初速度为0的匀加速直线运动，用刻度尺测量位移x，根据纸带测出发生这段位移所用的时间t，然后用求出a教学环节教师活动预设学生活动预设方法2.通过打点计时器打出的纸带，利用逐差法求出a.方法3.实验验证的是a与F、m的比例关系，并非是定量关系，所以不一定要测出a的具体值。论证：由于小车做的是初速度为零的匀变速直线运动，由得：所以可以采用对照组实验，让两辆小车同时运动，同时停止，由可得，所发生的位移之比即是a之比。即：3.拉力的测量①怎样能保证在物体的运动方向只受恒力作用？平衡摩擦力。（此处重点利用力的分解法讲清平衡摩擦力的原理）。思考：平衡摩擦力后如果再次重复做实验，是否需要再次平衡？学生思考后回答：②沙和沙桶的重力是否就是对小车的拉力？证明：设小车质量为M，砝码质量为m0，运动的加速度为a，则有：得：设绳中张力为T，由牛顿第二定律得：当M》m时，T≈m0g③怎样改变F？（减砝码，说明原因）注意强调：平衡摩擦力时不需要挂小桶，但需要拉着纸带一起运动。证明过程可以不介绍，直接给出结论：M》m时，T≈m0g学习牛顿第二定律后再回过头来证明。教学环节教师活动预设学生活动预设三、实验方案1.原理图2.实验器材小车、砝码、沙和沙桶（天平）、细绳、纸带、打点计时器（交流电源）、垫木、一段带有定滑轮的长木板、毫米刻度尺。3.实验步骤①用天平测出小车质量m，记录下来②按照原理图把实验器材安装好。（小车拖着纸带，但不挂重物）③平衡摩擦力（补偿阻力）④细绳绕过定滑轮，保持小车质量不变，测量a与F的关系记录下各项数据。⑤保持拉力不变，改变小车质量，测量a与M的关系，记录下各项数据。四、数据处理1.a与F的定量关系用逐差法分别求出不同拉力作用下的加速度，以a为纵坐标，F为横坐标在坐标纸上建立直角坐标系，然后做出a-F图像，若图像是一条过原点的倾斜直线，则说明a与F成正比。与M的定量关系用逐差法分别求出不同拉力作用下的加速度，以a为纵坐标，M为横坐标在坐标纸上建立直角坐标系，然后做出a-M图像，槽码的使用教学环节教师活动预设学生活动预设发现图线是曲线，不易确定两者关系，可以改成画图像，如果图线是一条过原点的倾斜直线，这说明a与M成反比。如右图所示：bba0a0cM1/M误差分析：分析以下三个图像产生的原因。FaFFaFa1/Ma五、实验结论1.保持物体质量不变时，物体的加速度a与受到的拉力F成正比；2.保持拉力F不变时，物体的加速度a与物体的质量M成反比。综合以上分析得出：m一定时，a∝FF一定时，