2实验：探究加速度与力、质量的关系第二课时教学设计

2　实验：探究加速度与力… 高中物理       人教2003课标版

教学目标:

1、知识与技能;

(l)掌握物理实验的一些基本技能,会使用基本的实验方法,提高实验动手能力;

(2)了解并在实验中应用控制变量法;

(3)会用作图法处理数据,并知道可以利用信息技术(如丑犯己l软件)协助完成;从数据结果能归纳出加速度、力、质量三者关系;

2、过程与方法;

(l)通过实验探究,初步学习使用控制变量法和计算机处理数据,认识数学工具和信息技术在物理研究中的重要作用:

(2)通过实验探究,观察实验现象,采集数据,培养实事求是的科学精神;

3、情感、态度与价值观;

(l)培养团队协作精神,能相互交流、讨论,勇于改进实验方法。

(2)经历实验探究过程,提高参与科技活动的热情,勇于探究日常生活中的物理学问题;能体验探究过程的艰辛和严谨;

教学策略:

1.引导学生大胆猜想加速度与力、质量间的定量关系.

2.通过讨论确定用控制变量法来探究加速度与力、质量问的关系.

3.在教师的指导下确定实验方案,鼓励有多种不同的实验方案.

4.对不同的实验方案进行讨论:

(l)怎样比较物体的加速度?

(2)怎样提供和测量物体所受的恒力?

5.讨论实验数据的处理和分析方法,得出结论。

课标要求:通过实验,探究加速度与物体质量、受力的关系。

教学设计思想:按新《课标》的要求,物理的知识、方法、能力、科学态度等都是教学的要素,如果把这些要素有机地联系起来,达到共同促进的作用,则物理教学的效果会更好,更有利于提高学生的素质。新《课标》中强调探究式学习在物理教学中的作用,对于一些物理规律的学习过程,教材中特意设计成了探究式的实验,以便学生在学习物理规律的同时,经历探究规律的过程,了解科学的方法。本节课的教学目的不全是为了让学生知道实验结论及定律的内容和意义,重点在于要让学生知道结论是如何得出的;在得出结论时用了什么样的科学方法和手段,在实验探究过程中,贯彻新课标的三维教学目标。

(l)掌握物理实验的一些基本技能,会使用基本的实验方法,提高实验动手能力;

(2)了解并在实验中应用控制变量法;

1、引入新课

师:展示设计的问题:

(1)物体质量一定时,外力增大,物体的加速度应如何变化?

(2)力的大小相同,作用在不同质量的物体上,物体的加速度有什么不同?

生:分组讨论,各组代表报告讨论结果.

(l)当物体质量一定时,物体的加速度随着力的增大而增大.

(2)当力的大小相同时,物体的质量越大,运动状态越难改变,所以质量越大,加速度越小.

注:要求学生利用自己已有的知识,定性了解物体的加速度与力和质量的定性关系.让学生体会到控制变量法是研究多个变量之间的关系的非常有效的方法.

多媒体演示:

(l)光滑水平面上,两个质量相同、受到的水平拉力不同的两个物体的运动情况的对比.

(2)光滑水平面上,质量不同的两个物体受到相同的水平拉力作用下的运动情况的对比.

提出问题:为什么刚才进行多媒体演示时一次保持质量不变,一次保持力不变?

指出:这种方法叫控制变量法.我们这节课就用这种方法进行探究加速度与力、质量之间的关系.

2、讲授新课

(一)加速度与力的关系

师:设计实验,保持物体的质量不变,测量物体在各个不同的力作用下的加速度,分析加速度与力的关系.请同学们分组讨论,设计一个实验方案,并说明实验原理.

生:学生分组讨论.代表发言:

学生1:我们是根据课本上的参考案例设计实验的.

实验原理:因为两个小车的初速度都为零,拉力大小不同,但对每个小车来说保持不变,所以小车都做匀加速运动,根据位移公式x,触可知,加速度与位移成正比,只要测量出位移就可以得到加速度与力之间的关系,力的大小可以根据盘子质量和盘中的祛码求出来.

注:对学生提出的方案进行指点、完善,鼓励学生提出多种不同的实验方案.

师:第一种方案非常好,有没有其他方案?

学生2:我们设计的方案是:只用一辆小车,小车后面连接一个纸带,用打点计时器记录小车的运动情况,根据所打的点计算小车的加速度,然后再看所受的力和加速度的关系.

师:很好,第二种方案应用了我们前面学到的测定水平运动的加速度的方法,但我们研究加速度与力的关系时,绳子拉小车的力应该是小车受到的合力,请其他同学一起帮助考虑一下,怎样消除摩擦力的影响呢?

学生:我们可以在木板的下面垫一个小木块,当小车没有受到拉力作用时能匀速下滑.

师:这位同学的想法很好,还有没有其他方案呢?

学生3:前面的两种方案实验时都是物体的初速度为零,我们可以利用气垫导轨设计一个更为一般的方法:让导轨倾斜不同的角度,滑块所受的力就是重力的分力,让滑块滑过轨道中间的两个光电门,记录经过光电门的速度和两个光电门的距离,根据公式Zax=vz-voz,可以求出加速度的大小,从而可以得到加速度与力的关系.

师:好,在进行实验之前还应设计好自己的实验记录表格准备用来记录实验数据.(注:各种方案的设计表格应能满足实验记录要求,但形式可以不同.)

评价是否合理,给予指导修改.

下面大家根据自己设计的方案进行实验,把数据填入设计的表格内.

教师巡回指导,帮助实验能力较弱的小组完成实验.

现在请各小组考虑一下如何处理实验数据.

生:学生自己设计,请部分学生到实物展台上投影展示.学生进行分组实验采用第1种方案:

学生1:我用的是位移与对应力的比值.

学生2:我们认为用作图的方法能更好地表示位移(加速度)与力的关系.

采用第2种方案的学生:我们也准备采用先计算小车的加速度,再通过作图的方法来处理.

采用第3种方案的学生:我们也采用作奋-尸图象的方法来处理.

注:实验室应备有各种方案所需的实验器材.

(二)加速度与质量的关系

师:下面大家对自己的实验数据进行处理,处理后请将结果拿到前面的展示台来展示一下.请同学们比较一下用各种方案获得的实验数据所得到的图象.采用上述三种方案的学生分别展示自己的图象.

指出:实际上祛码和盘的重力并不等于小车受到的拉力,并简单证明。我们在实验中认为二者大小相等,

所以实验的一部分误差来源于此.控制的方法就是尽可能使祛码和盘的质量远小于小车的质量.这在以后的学习中我们可以证明.

小结:以上我们探究了物体的加速度与物体受力之间的关系.

师:下面请同学们继续设计实验,通过控制物体所受的力不变来探究物体的加速度和质量的关系.教师巡回指导.引导学生:由于。,材图象是曲线,不便找出规律,我们可以作出a一I/M图象来研究.

生:学生进行实验,并对数据进行处理.

学生评价:第3种方案得到的图象非常接近于一条过原点的直线.第2种方案得到的图象有较明显的偏差.

学生评价各种方案得到图象的准确性(可设计好计算机程序,输人数据用五沈“描图象).

(三)由实验结果得出结论

师:通过大家的实验,排除误差的影响,大家讨论一下加速度和物体所受的力以及物体质量之间的关系.指出:这个力应该是物体所受的合外力.

生:学生讨论回答:物体的加速度和物体所受的力成正比,和物体的质量成反比.

注:让大家直接得到结论,展示一些学生探究的表格和图象.

3、课堂小结

展示:1.用控制变量法探究加速度与力和物体质量的关系.2.实验结论加速度与物体所受的力成正比,与物体的质量成反比.3.实验数据的处理方法.

生:学生参与总结.

4、布置作业

阅读本节内容,预习3.牛顿第二定律.

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　

1、引入新课

师:展示设计的问题:

(1)物体质量一定时,外力增大,物体的加速度应如何变化?

(2)力的大小相同,作用在不同质量的物体上,物体的加速度有什么不同?

生:分组讨论,各组代表报告讨论结果.

(l)当物体质量一定时,物体的加速度随着力的增大而增大.

(2)当力的大小相同时,物体的质量越大,运动状态越难改变,所以质量越大,加速度越小.

注:要求学生利用自己已有的知识,定性了解物体的加速度与力和质量的定性关系.让学生体会到控制变量法是研究多个变量之间的关系的非常有效的方法.

多媒体演示:

(l)光滑水平面上,两个质量相同、受到的水平拉力不同的两个物体的运动情况的对比.

(2)光滑水平面上,质量不同的两个物体受到相同的水平拉力作用下的运动情况的对比.

提出问题:为什么刚才进行多媒体演示时一次保持质量不变,一次保持力不变?

指出:这种方法叫控制变量法.我们这节课就用这种方法进行探究加速度与力、质量之间的关系.

2、讲授新课

(一)加速度与力的关系

师:设计实验,保持物体的质量不变,测量物体在各个不同的力作用下的加速度,分析加速度与力的关系.请同学们分组讨论,设计一个实验方案,并说明实验原理.

生:学生分组讨论.代表发言:

学生1:我们是根据课本上的参考案例设计实验的.

实验原理:因为两个小车的初速度都为零,拉力大小不同,但对每个小车来说保持不变,所以小车都做匀加速运动,根据位移公式x,触可知,加速度与位移成正比,只要测量出位移就可以得到加速度与力之间的关系,力的大小可以根据盘子质量和盘中的祛码求出来.

注:对学生提出的方案进行指点、完善,鼓励学生提出多种不同的实验方案.

师:第一种方案非常好,有没有其他方案?

学生2:我们设计的方案是:只用一辆小车,小车后面连接一个纸带,用打点计时器记录小车的运动情况,根据所打的点计算小车的加速度,然后再看所受的力和加速度的关系.

师:很好,第二种方案应用了我们前面学到的测定水平运动的加速度的方法,但我们研究加速度与力的关系时,绳子拉小车的力应该是小车受到的合力,请其他同学一起帮助考虑一下,怎样消除摩擦力的影响呢?

学生:我们可以在木板的下面垫一个小木块,当小车没有受到拉力作用时能匀速下滑.

师:这位同学的想法很好,还有没有其他方案呢?

学生3:前面的两种方案实验时都是物体的初速度为零,我们可以利用气垫导轨设计一个更为一般的方法:让导轨倾斜不同的角度,滑块所受的力就是重力的分力,让滑块滑过轨道中间的两个光电门,记录经过光电门的速度和两个光电门的距离,根据公式Zax=vz-voz,可以求出加速度的大小,从而可以得到加速度与力的关系.

师:好,在进行实验之前还应设计好自己的实验记录表格准备用来记录实验数据.(注:各种方案的设计表格应能满足实验记录要求,但形式可以不同.)

评价是否合理,给予指导修改.

下面大家根据自己设计的方案进行实验,把数据填入设计的表格内.

教师巡回指导,帮助实验能力较弱的小组完成实验.

现在请各小组考虑一下如何处理实验数据.

生:学生自己设计,请部分学生到实物展台上投影展示.学生进行分组实验采用第1种方案:

学生1:我用的是位移与对应力的比值.

学生2:我们认为用作图的方法能更好地表示位移(加速度)与力的关系.

采用第2种方案的学生:我们也准备采用先计算小车的加速度,再通过作图的方法来处理.

采用第3种方案的学生:我们也采用作奋-尸图象的方法来处理.

注:实验室应备有各种方案所需的实验器材.

(二)加速度与质量的关系

师:下面大家对自己的实验数据进行处理,处理后请将结果拿到前面的展示台来展示一下.请同学们比较一下用各种方案获得的实验数据所得到的图象.采用上述三种方案的学生分别展示自己的图象.

指出:实际上祛码和盘的重力并不等于小车受到的拉力,并简单证明。我们在实验中认为二者大小相等,

所以实验的一部分误差来源于此.控制的方法就是尽可能使祛码和盘的质量远小于小车的质量.这在以后的学习中我们可以证明.

小结:以上我们探究了物体的加速度与物体受力之间的关系.

师:下面请同学们继续设计实验,通过控制物体所受的力不变来探究物体的加速度和质量的关系.教师巡回指导.引导学生:由于。,材图象是曲线,不便找出规律,我们可以作出a一I/M图象来研究.

生:学生进行实验,并对数据进行处理.

学生评价:第3种方案得到的图象非常接近于一条过原点的直线.第2种方案得到的图象有较明显的偏差.

学生评价各种方案得到图象的准确性(可设计好计算机程序,输人数据用五沈“描图象).

(三)由实验结果得出结论

师:通过大家的实验,排除误差的影响,大家讨论一下加速度和物体所受的力以及物体质量之间的关系.指出:这个力应该是物体所受的合外力.

生:学生讨论回答:物体的加速度和物体所受的力成正比,和物体的质量成反比.

注:让大家直接得到结论,展示一些学生探究的表格和图象.

3、课堂小结

展示:1.用控制变量法探究加速度与力和物体质量的关系.2.实验结论加速度与物体所受的力成正比,与物体的质量成反比.3.实验数据的处理方法.

生:学生参与总结.

4、布置作业

阅读本节内容,预习3.牛顿第二定律.