2实验：探究加速度与力、质量的关系第一课时导学案

2　实验：探究加速度与力… 高中物理       人教2003课标版

1．知识与技能目标

　 ①让学生明确物体的加速度只与力与和质量有关，并通过实验探究它们之间的定量关系；

　 ②培养学生获取知识和设计实验的能力。

2．过程与方法目标

　 在探究过程中，渗透科学研究方法（控制变量法、实验归纳法、图象法等）；

 3．情感、态度、价值观目标

　 ①通过学生之间的讨论、交流与协作探究，培养团队合作精神；

　 ②让学生在探究过程中体验解决问题的成功喜悦，增进学习物理的情感。

1.学生知道牛顿第一运动定律

2.知道加速度、速度、位移等概念，掌握加速度的测量方法

3.会对物体进行正确的受力分析

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1.教学重点：①知道决定物体加速度的因素。

　　             ②加速度与力和质量的关系的探究过程。

2.教学难点：引导学生在猜想的基础上进行实验设计，提出可行的实验方案、完成实验并得出实验结果。

（一）创设情景、引入新课

视频展示：赛车踢足球的情景。

教师：请大家认真思考，这些汽车与家用汽车有什么不同？

预测学生讨论后得出的结论可能是：质量越小，运动状态越容易改变，也就是说在相同的情况下，物体获得的加速度就越大。说明通过视频展示创设物理情景，激发学生的学习兴趣，同时渗透德育教育。

（二）提出猜想

　　教师：那么、物体的加速度与哪些因素有关呢？请同学们从生活经验出发提出自己的看法，并举例说明。引导学生总结得出猜想：物体的加速度a只与它所受合外力F和物体本身的质量m有关。说明学生在生活中对“影响物体加速度大小的因素”有所认识，但这些认识往往是片面的、不准确的。因此要让学生充分地表达已有的认识，在这过程中教师利用课件提供一些图片，对学生进行启发，引导他们不断修正自己的观点，从而形成对科学的认识。

　　引导学生结合前面学习的知识（牛顿第一定律等），讨论猜想的科学依据所在，从而确定：物体的加速度a只与它所受合外力F和物体本身的质量m有关。

　　说明：让学生从理论的角度加以分析有利于培养学生理论联系实际的能力，有利于培养学生的逻辑思维能力。

　　引导学生深入探究：a与F和m的定量关系。

（三）探究a与F、m的定量关系

　　1．确定研究方法

　　教师：我们应该采用什么样的物理方法来研究a与F、m的定量关系呢？

　　预测学生的分析可能如下：

　　分两步进行研究：

　  ①保持研究对象的质量m一定时，研究加速度a和合外力F的关系；

　　②保持研究对象受到的合外力F一定时，研究加速度a和质量m的关系。

　　然后综合两次的研究结果，进行推理和归纳，便可找出a与m、F三者之间存在的关系。　……

　　教师在确定研究方法后，简单地介绍“控制变量法”。

　　说明初中阶段学生曾多次应用过控制变量法。如果学生回答有误，教师启发学生回忆：研究电流与电压和电阻这三者关系所采用的方法。

　　2．设计实验方案

　　教师进一步引导学生设计实验方案。

　　让学生以小组为单位设计探究方案：包括使用哪些实验器材，如何进行操作，如何采集数据等？（要求学生把设计的方案简要地写在纸上）。

　　教师巡视给予必要的指导。　……

 　 选择较有代表性方案的小组派代表上台简要叙述本组设计的方案，让全班同学进行交流。大家在互相启发、补充的过程中形成较为完善的方案。

　　预测学生设计的实验方案可能是：

　　方案一：用小车、电火花打点计时器、纸带、长木板、细线、小桶、钩码、天平、砝码、刻度尺、垫木等器材，研究小车的运动。用天平分别测出小车的质量M，测出小桶的质量与小桶中砝码m1，把小桶与小桶中砝码的总重力m1g当作小车受到的拉力F，从打点计时器打出的纸带上测量并算出 ，由 计算出小车的加速度a。

　　方案二：以气垫导轨、气源、两个光电门、数字计时器、滑块、滑片、刻度尺、细线、小桶、砝码、天平为器材研究滑块的运动。用天平测出滑块和滑片的质量滑块M，测出小桶与小桶中砝码的质量m1，把小桶与小桶中砝码的总重力m1g当作滑块受到的拉力F，用光电门和数字计时器自动测出滑块运动经过两个光电门时的速度v0、vt，以及这一过程所用的时间t，再通过公式 算出滑块的加速度a　……

　　说明：①在学生交流讨论实验设计的方案中，要有较充分的时间让他们对各种方案阐述自己的观点，反思方案中的问题，同时教师要参与学生的讨论分析，启发引导学生形成较为完善的实验方案。

　　②同时应注意有些学生可能有别的方案，要鼓励和认真对待，在课堂时间不足的情况下，可在课外指导学生去探究。

   　③在设计测拉力的方法时，教师要告诉学生：把小桶与小桶中砝码的总重力m1g当作研究对象受到的拉力F、这是有条件的，即 。同时可以把这一条件作为学生的课外探究课题。

　　④在实验中，只需测出小桶的质量，然后通过加减小桶中砝码的质量来改变对研究对象的拉力，这可以节约测量砝码所需的时间。

　　3．进行实验探究和数据处理

　　①引导学生从实验误差、实验操作等方面来分析比较两种方案的差别。

　　师生共同确定用大家讨论并修正得较完善的方案进行实验探究，同时确定实验的具体步骤和注意事项。

　　②介绍并演示CAI课件的功能

　　Ⅰ．数据处理：将测出的加速度和相应的外力填入预先设计好的表格；

Ⅱ．自动描点连线制图的功能。

　　③学生以小组为单位，分工合作进行实验探究，并把实验数据输入计算机。教师巡视，注意学生仪器使用是否得当，必要时给予指导。

　　④调用多组学生的实验数据，让学生分析a与F、a与m的定量关系。

 　初步得出：a与F成正比，a与m成反比（a与1/m成正比）。

　　⑤引导学生应用CAI课件，采用图象法处理实验数据。　师生共同得出结论：a与F成正比、a与m成反比。

　　说明：在CAI课件中定义坐标轴的数值和单位，同时调用已存的实验数据，计算机将在坐标系中自动描点、连线得到实验数据的关系图象，由此判断数据的关系。其中a与m的关系可转变为a与1/m的关系来做图。

2　实验：探究加速度与力、质量的关系　

2　实验：探究加速度与力、质量的关系　

（一）创设情景、引入新课

视频展示：赛车踢足球的情景。

教师：请大家认真思考，这些汽车与家用汽车有什么不同？

预测学生讨论后得出的结论可能是：质量越小，运动状态越容易改变，也就是说在相同的情况下，物体获得的加速度就越大。说明通过视频展示创设物理情景，激发学生的学习兴趣，同时渗透德育教育。

（二）提出猜想

　　教师：那么、物体的加速度与哪些因素有关呢？请同学们从生活经验出发提出自己的看法，并举例说明。引导学生总结得出猜想：物体的加速度a只与它所受合外力F和物体本身的质量m有关。说明学生在生活中对“影响物体加速度大小的因素”有所认识，但这些认识往往是片面的、不准确的。因此要让学生充分地表达已有的认识，在这过程中教师利用课件提供一些图片，对学生进行启发，引导他们不断修正自己的观点，从而形成对科学的认识。

　　引导学生结合前面学习的知识（牛顿第一定律等），讨论猜想的科学依据所在，从而确定：物体的加速度a只与它所受合外力F和物体本身的质量m有关。

　　说明：让学生从理论的角度加以分析有利于培养学生理论联系实际的能力，有利于培养学生的逻辑思维能力。

　　引导学生深入探究：a与F和m的定量关系。

（三）探究a与F、m的定量关系

　　1．确定研究方法

　　教师：我们应该采用什么样的物理方法来研究a与F、m的定量关系呢？

　　预测学生的分析可能如下：

　　分两步进行研究：

　  ①保持研究对象的质量m一定时，研究加速度a和合外力F的关系；

　　②保持研究对象受到的合外力F一定时，研究加速度a和质量m的关系。

　　然后综合两次的研究结果，进行推理和归纳，便可找出a与m、F三者之间存在的关系。　……

　　教师在确定研究方法后，简单地介绍“控制变量法”。

　　说明初中阶段学生曾多次应用过控制变量法。如果学生回答有误，教师启发学生回忆：研究电流与电压和电阻这三者关系所采用的方法。

　　2．设计实验方案

　　教师进一步引导学生设计实验方案。

　　让学生以小组为单位设计探究方案：包括使用哪些实验器材，如何进行操作，如何采集数据等？（要求学生把设计的方案简要地写在纸上）。

　　教师巡视给予必要的指导。　……

 　 选择较有代表性方案的小组派代表上台简要叙述本组设计的方案，让全班同学进行交流。大家在互相启发、补充的过程中形成较为完善的方案。

　　预测学生设计的实验方案可能是：

　　方案一：用小车、电火花打点计时器、纸带、长木板、细线、小桶、钩码、天平、砝码、刻度尺、垫木等器材，研究小车的运动。用天平分别测出小车的质量M，测出小桶的质量与小桶中砝码m1，把小桶与小桶中砝码的总重力m1g当作小车受到的拉力F，从打点计时器打出的纸带上测量并算出 ，由 计算出小车的加速度a。

　　方案二：以气垫导轨、气源、两个光电门、数字计时器、滑块、滑片、刻度尺、细线、小桶、砝码、天平为器材研究滑块的运动。用天平测出滑块和滑片的质量滑块M，测出小桶与小桶中砝码的质量m1，把小桶与小桶中砝码的总重力m1g当作滑块受到的拉力F，用光电门和数字计时器自动测出滑块运动经过两个光电门时的速度v0、vt，以及这一过程所用的时间t，再通过公式 算出滑块的加速度a　……

　　说明：①在学生交流讨论实验设计的方案中，要有较充分的时间让他们对各种方案阐述自己的观点，反思方案中的问题，同时教师要参与学生的讨论分析，启发引导学生形成较为完善的实验方案。

　　②同时应注意有些学生可能有别的方案，要鼓励和认真对待，在课堂时间不足的情况下，可在课外指导学生去探究。

   　③在设计测拉力的方法时，教师要告诉学生：把小桶与小桶中砝码的总重力m1g当作研究对象受到的拉力F、这是有条件的，即 。同时可以把这一条件作为学生的课外探究课题。

　　④在实验中，只需测出小桶的质量，然后通过加减小桶中砝码的质量来改变对研究对象的拉力，这可以节约测量砝码所需的时间。

　　3．进行实验探究和数据处理

　　①引导学生从实验误差、实验操作等方面来分析比较两种方案的差别。

　　师生共同确定用大家讨论并修正得较完善的方案进行实验探究，同时确定实验的具体步骤和注意事项。

　　②介绍并演示CAI课件的功能

　　Ⅰ．数据处理：将测出的加速度和相应的外力填入预先设计好的表格；

Ⅱ．自动描点连线制图的功能。

　　③学生以小组为单位，分工合作进行实验探究，并把实验数据输入计算机。教师巡视，注意学生仪器使用是否得当，必要时给予指导。

　　④调用多组学生的实验数据，让学生分析a与F、a与m的定量关系。

 　初步得出：a与F成正比，a与m成反比（a与1/m成正比）。

　　⑤引导学生应用CAI课件，采用图象法处理实验数据。　师生共同得出结论：a与F成正比、a与m成反比。

　　说明：在CAI课件中定义坐标轴的数值和单位，同时调用已存的实验数据，计算机将在坐标系中自动描点、连线得到实验数据的关系图象，由此判断数据的关系。其中a与m的关系可转变为a与1/m的关系来做图。