高中物理第4章第2節(jié) 4.2實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系教案（新人教版必修1）

42實(shí)驗(yàn)探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系一、教材分析牛頓第二定律是動(dòng)力學(xué)的核心規(guī)律，是本章重點(diǎn)和中心內(nèi)容，而探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系是學(xué)習(xí)下一節(jié)的重要鋪墊本節(jié)是探索規(guī)律的實(shí)驗(yàn)，重點(diǎn)就是讓學(xué)生親身體驗(yàn)探究過(guò)程在教師的引導(dǎo)下學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)腦進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，體會(huì)通過(guò)控制變量來(lái)研究物理規(guī)律的重要方法，在研究電阻、電容等實(shí)驗(yàn)中都會(huì)用到此法只有讓學(xué)生在實(shí)際的設(shè)計(jì)和操作中才能使學(xué)生體會(huì)到物理學(xué)研究的方法，達(dá)到掌握方法、提高能力的目的二、教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能1理解物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化快慢，即加速度大小與力有關(guān)，也與質(zhì)量有關(guān)2通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究加速度與力和質(zhì)量的定量關(guān)系3培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作能力過(guò)程與方法1使學(xué)生掌握在研究三個(gè)物理量之間關(guān)系時(shí)，用控制變量法實(shí)現(xiàn)2指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)原理去設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出結(jié)論3幫助學(xué)生會(huì)分析數(shù)據(jù)表格，利用圖象尋求物理規(guī)律情感態(tài)度與價(jià)值觀1通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究激發(fā)學(xué)生的求知欲和創(chuàng)新精神2使學(xué)生養(yǎng)成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，樂(lè)于探究自然界的奧秘，能體驗(yàn)探索自然規(guī)律的艱辛與喜悅3培養(yǎng)學(xué)生的合作意識(shí)，相互學(xué)習(xí)、交流、共同提高的學(xué)習(xí)態(tài)度三、教學(xué)重點(diǎn)1怎樣測(cè)量物體的加速度2怎樣提供和測(cè)量物體所受的力四、教學(xué)難點(diǎn)指導(dǎo)學(xué)生選器材，設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，作出圖象，得出結(jié)論五、教學(xué)過(guò)程導(dǎo)入新課情景導(dǎo)入多媒體播放十字路口紅綠燈時(shí)摩托車(chē)、載重汽車(chē)減速停止與加速啟動(dòng)的畫(huà)面圖421通過(guò)以上畫(huà)面我們可以看出，摩托車(chē)啟動(dòng)很快，而載重汽車(chē)啟動(dòng)很慢，這是為什么呢復(fù)習(xí)導(dǎo)入復(fù)習(xí)提問(wèn)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變是指哪個(gè)物理量的改變標(biāo)志物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化快慢的物理量是什么回答物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變是指速度的改變，加速度是反映物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化快慢的物理量通過(guò)上一節(jié)學(xué)習(xí)，我們知道物體的質(zhì)量越大，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越難改變；物體的質(zhì)量越小，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)較易改變請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)上節(jié)所學(xué)知識(shí)及日常見(jiàn)聞實(shí)例猜測(cè)一下加速度的大小與哪些物理量有關(guān)學(xué)生猜想加速度的大小與物體的受力、質(zhì)量有關(guān)推進(jìn)新課既然物體的加速度與物體的質(zhì)量和它受到的力有關(guān)，到底存在怎樣的關(guān)系，請(qǐng)同學(xué)們討論一下，通過(guò)什么實(shí)例可定性地說(shuō)明它們之間的關(guān)系學(xué)生討論后回答1質(zhì)量大的物體加速度小如并駕齊驅(qū)的大貨車(chē)與小汽車(chē)在相同的制動(dòng)力下，小汽車(chē)停下來(lái)用的時(shí)間少2受力大的物體加速度大如賽車(chē)和普通小汽車(chē)質(zhì)量相近，但賽車(chē)安裝了強(qiáng)大的發(fā)動(dòng)機(jī)，牽引力大，提速很快點(diǎn)評(píng)通過(guò)類(lèi)似的實(shí)例使學(xué)生獲得感性認(rèn)識(shí)，為下一步定量研究作好鋪墊下面我們來(lái)定量探究一下這三個(gè)量之間的關(guān)系加速度的大小與物體的受力和物體的質(zhì)量有關(guān)，那么我們應(yīng)用什么方法來(lái)研究加速度的大小與物體的受力和物體的質(zhì)量之間的定量關(guān)系呢學(xué)生思考后回答可以先研究加速度與物體受力的關(guān)系，再研究加速度與物體的質(zhì)量的關(guān)系教師總結(jié)當(dāng)研究三個(gè)物理量之間的關(guān)系時(shí)，先要保持某個(gè)量不變，研究另外兩個(gè)量之間的關(guān)系，再保持另一個(gè)量不變時(shí)，研究其余兩個(gè)量之間的關(guān)系，然后綜合起來(lái)得出結(jié)論這種研究問(wèn)題的方法叫控制變量法，是物理學(xué)中研究和處理問(wèn)題時(shí)經(jīng)常用到的方法下面通過(guò)控制變量法研究一下加速度與物體受力和質(zhì)量的關(guān)系一、加速度與力的關(guān)系讓學(xué)生閱讀課本，明確以下兩個(gè)方面內(nèi)容1實(shí)驗(yàn)的基本思路保持物體的質(zhì)量不變，測(cè)量不同力下的加速度，分析加速度與力的關(guān)系2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析根據(jù)定性分析判斷結(jié)果力越大，加速度越大，猜測(cè)AF,FN（1）設(shè)計(jì)表格，如次數(shù)項(xiàng)目123456F/NA/（MS2）2建立坐標(biāo)系如圖422圖422（3）描點(diǎn)（4）連線通過(guò)得到的圖線，分析A與F的關(guān)系實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)AF圖象是一條過(guò)原點(diǎn)的直線改變小車(chē)的質(zhì)量重復(fù)上面步驟，看得出的圖象有什么不同二、加速度與質(zhì)量的關(guān)系讓學(xué)生閱讀課本，明確以下兩個(gè)方面的內(nèi)容1實(shí)驗(yàn)的基本思路保持物體受力不變，測(cè)量不同質(zhì)量下的加速度，分析加速度與質(zhì)量的關(guān)系2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析根據(jù)定性分析判斷結(jié)果質(zhì)量越大，加速度越小，猜測(cè)AM1,NM1（1）設(shè)計(jì)表格，如次數(shù)項(xiàng)目123456A/MS2M/KGM1/KG1N/KGN（2）建立坐標(biāo)系如圖423AM1或AN圖423（3）描點(diǎn)（4）連線得到圖線分析，分析A與M的關(guān)系為了增強(qiáng)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的目的性，引導(dǎo)學(xué)生分析以下內(nèi)容這個(gè)實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量的物理量有三個(gè)物體的速度、物體所受的力、物體的質(zhì)量質(zhì)量可用天平測(cè)量，本實(shí)驗(yàn)要解決的主要問(wèn)題是怎樣測(cè)量加速度和怎樣提供與測(cè)量物體受到的力三、制定實(shí)驗(yàn)方案時(shí)的兩個(gè)問(wèn)題圖4241怎樣測(cè)量（或比較）物體的加速度，你能想到哪些方法讓學(xué)生思考后回答用如圖424所示的裝置在一端有滑輪的長(zhǎng)木板上，放一小車(chē)，通過(guò)細(xì)繩另一端的鉤碼拉小車(chē)（1）讓物體做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，用刻度尺測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的位移，用秒表測(cè)量出運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，由X21AT2公式算出（2）讓物體做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)在運(yùn)動(dòng)物體后安裝一條通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，根據(jù)紙帶上打出的點(diǎn)來(lái)測(cè)量加速度（3）直接用加速度計(jì)測(cè)量總結(jié)這些方法的共同特點(diǎn)是直接測(cè)出了加速度的大小，我們要探究的是加速度與其他量之間的比例關(guān)系，如果不直接測(cè)出加速度，我們能否找出加速度和質(zhì)量之間的定量關(guān)系呢學(xué)生思考后回答如果測(cè)出兩個(gè)初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)在相同時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移X1、X2,位移之比就是加速度之比21XA如果測(cè)出兩個(gè)初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)物體在相同位移內(nèi)所用時(shí)間T1、T2，時(shí)間比的平方就是加速度之比的倒數(shù)21TA2怎樣提供和測(cè)量物體所受的恒力現(xiàn)實(shí)中，除了真空中拋出或落下的物體（僅受重力）外，僅受一個(gè)力的物體幾乎是不存在的然而，一個(gè)單獨(dú)的力的作用效果與跟它大小、方向都相同的合力的作用效果是相同的，因此，實(shí)驗(yàn)中力F的含義可以是物體所受的合力那么，如何為一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體提供一個(gè)恒定的合力如何測(cè)出這個(gè)合力呢交流討論用前邊測(cè)加速度的器材，使物體做勻加速運(yùn)動(dòng)的力就是物體的合力，這個(gè)合力就等于鉤碼的重力通過(guò)改變鉤碼的個(gè)數(shù)就可以改變物體所受的合力，通過(guò)測(cè)量鉤碼的重力就可測(cè)得物體所受的合力注意事項(xiàng)（1）在鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量的條件下，鉤碼的重力大小才近似等于小車(chē)所受合力（至于為什么，以后再討論）（2）小車(chē)在運(yùn)動(dòng)時(shí)還受到木板對(duì)它的滑動(dòng)摩擦力，那么我們?nèi)绾螠p小滑動(dòng)摩擦力，使物體所受的合力盡可能接近鉤碼的重力學(xué)生交流討論，大膽設(shè)想，并小組總結(jié)結(jié)論（1）換用接觸面光滑的木板（2）平衡滑動(dòng)摩擦力方法將木板一端墊高，讓小車(chē)從木板上能勻速滑動(dòng)根據(jù)上面討論的內(nèi)容選定自己的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，教師巡回指導(dǎo)四、怎樣由實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出結(jié)論學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，利用前面的方法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，讓小組代表發(fā)言教師對(duì)各小組學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案、數(shù)據(jù)處理方法、實(shí)驗(yàn)結(jié)論等情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，讓學(xué)生明