2实验：探究加速度与力、质量的关系教案3

2　实验：探究加速度与力… 高中物理       人教2003课标版

一、知识目标：

（１）、掌握学习光电记时器测物体速度原理

（２）、掌握光滑斜面上物体的合力求法

（３）、知道得出加速度和力的关系的实验，理解加速度和力的关系；

二、能力目标

培养学生的实验能力、概括能力和分析推理能力。

三、德育目标　

(1)、体会探究过程中的所用的科学方法；

（2）、认识到由实验归纳总结物理规律是物理学研究的重要方法；建立严谨的科学实验观。

学生对实验缺乏研究性、科学性、严谨性。在教学中要着重从这三个方面进行培养。

教学重点：利用气垫导轨和光电记时器求物体加速度，作出物体a—F图象

教学难点：实验原理的理解，加速度和力定量关系的寻找

教学过程

( 一 ) 引入新课

教师： 牛顿第一定律告诉我们物体在不受力的情况下保持的运动状态是静止或匀速运动。那么，物体在受到力的情况下的运动状态是怎样的呢？这节课我们就来研究问题。

教师： 提出学生思考的问题：

1 、物体运动状态的改变是指哪个物理量的改变？标志物体运动状态变化快慢的物理量是什么？

2 、对于任何物体，在它们受到相同作用力时，决定它们状态变化难易程度的唯一性因素是什么？

学生：  物体运动状态的改变是速度的改变，标志物体运动状态变化快慢的物理量是加速度。对于任何物体，在它们受到相同作用力时，决定它们状态变化难易程度的唯一性因素是物体的质量。

教师： 由上节学习可知：物体的质量越大，物体的运动状态越难改变，物体的质量越小，物体的运动状态越容易改变。请同学们根据上节所学知识猜想：物体的运动状态的变化快慢即物体加速度的大小与什么物理量有关？请同学们举例说明。

学生： 加速度的大小可能与物体的质量和受到的力有关。例如，一般小汽车从静止加速到一定速度，只需十几秒的时间，而满载的货车加速就慢得多。比赛用的小汽车，可以在很短时间内达到很快的速度，而一般的小汽车却不能。火车要很长时间才达到较大速度,汽车只要较短时间.

教师： 刚才同学举的例子很好！请同学们猜想加速度的大小与物体的质量和受力有怎样的定量关系？

学生： 物体加速度的大小与物体的质量成正比，和物体的质量成反比。

教师： 物体的加速度是否与物体的受力成正比，与物体的质量成反比呢？同学们的猜想是否正确呢？这节课我们通过实验来探求物体的加速度与物体的质量和物体受力的定量关系。

( 二 ) 教学过程设计

1 、实验研究方法的确定

 教师：  加速度的大小既与物体的受力有关，又和物体的质量有关，那么我们应采用什么样的方法来研究加速度的大小与物体的受力和物体的质量之间的定量关系呢？

学生：可以先研究加速度与物体受力的关系，再研究加速度与物体的质量的关系。

教师： 很好！当研究三个物理量之间的关系时，先要保持某个量不变，研究另外两个量之间的关系，再保持另一个量不变，研究其余两个量之间的关系，然后综合起来得出结论。这种研究问题的方法叫控制变量法，是物理学中研究和处理问题时经常用到的方法。

教师： 在这个实验中，我们应怎样用控制变量法来研究加速度与物体的质量和受力之间的定量关系呢？

学生： 在这个实验中，可以保持物体的质量不变，测量物体在不同的力作用下的加速度，分析加速度与力的关系；也可以保持物体所受的力不变，测量不同质量的物体在该力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系。

教师： 很好！要研究加速度与物体的质量和受力之间的关系，就需要测量物体的加速度、质量和受到的力。那么，如何测量物体的加速度、质量和受到的力呢？

2 、研究加速度与物体受力的关系

教师： 在现实中，仅受一个力的情况几乎是不存在的。一个单独的力的作用效果与跟它大小、方向都相同的合力的作用效果是相同的，因此，在实验中我们只要测出物体所受的合力即可。那么，如何为运动的物体提供一个恒定的合力？又如何测出这个合力呢？

学生： 可以利用在倾斜的气垫导轨上下滑的滑块合力是重力沿导轨向下的分力F合=mg Sinθ=mgh/L。

教师： 这个方案不错。怎样成倍改变合力？

学生：由于m、g、l不变，只要成倍的改变h就可以成倍的改变合力了。

教师：怎样求物体的加速度？请同学们讨论方法

学生： （方法很多）用a=(V1-V2)/t

教师： 同学想到的这些方法都很好！怎样求物体的速度？

学生：利用光电门求Ｖ=△X /△t。

教师： 很好！下面请几组同学根据上面我们讨论的内容选定实验方案轮流进行实验，记录实验数据，并对实验数据进行处理，分析得出实验结论。其余的同学注意观察和记录实验数据。

学生： 具体进行实验

教师： 巡回进行指导

4 、实验数据的处理

学生： 将自己实际测得的实验数据填在下面的表格中。

表一      加速度与力的关系

△X=3cm   F合=mg·h/L  a=(△X/t2-△X/t1)/t12

次数

h
(H0)

F
(F0)

t1/s

Ｖ1

(m/s)

t2/s

Ｖ2

(m/s)

t12

a=(V1-V2)/ t12

 (m/s2)

1

1

1

2

2

2

3

3

3

4

4

4

5

5

5

教师： 同学们的实验做得都很好！下面我们利用实验数据求出物体的加速度,在坐标纸上作出物体a—F图象看看能发现什么规律。

学生：在物体质量不变时，物体的加速度跟作用在物体上的力成正比。  即      a∝F合

教师： 由实验数据和图象来看，同学们的实验结果与猜想相符合吗？学生： 实验数据与我们的猜想在误差范围内一致。

5、实验结论及课堂小结

教师：从刚才的实验数据来看，同学们能发现什么规律？

学生：在物体的质量一定时，物体的加速度与作用力成正比。

教师： 很好！那么同学们回想一下我们是怎样探讨加速度与力？

学生： 先提出猜想，然后进行实验，再对数据进行分析，然后得出结论。

教师： 对！这也是科学家得出物理规律的过程。科学家在探讨物理规律的过程中，是按照由而得出的。

本课小结

教师总结出本节课的内容、方法

教师：今天，我们研究了加速度与力的关系。通过实验得出加速度与力是本节课的难点。本节课更重要的是通过知识的学习与探索使我们获得了一些研究、思考问题的方法。首先，是贯穿在本节课整个探索过程中的思维程序：即 “ 提出问题猜想实验验证得出结论 ” 对待任何问题，我们在不清楚其原因之前均可大胆的猜想它可能的各种可能性，然后在运用物理学的实验方法去检验、验证猜想是否正确。这是一种科学探索的方法。另外，本节课在具体实验过程中还运用了控制变量法和近似处理的方法。即在研究加速度与力关系时，运用了控制变量法；测物体的速度时采用近似处理的办法。加速度和质量的关系我们下一节课在研究，还有一些其他方法一起介绍。

教学设计说明

“ 牛顿第二定律 ” 是高中物理力学部分的重要内容，探究加速度与力、质量的关系的规律是重点和难点。本节是一节集猜想、实验、物理规律于一身的课，其中探究加速度和力是本节的核心，也是实施新的教学理念的主阵地。在授课中，教师通过教给学生一些有效的科学研究方法和实验方法来发展学生的思维能力和创新能力。

点评

该教案有以下特点：

1、注重物理学科以实验为基础的特点，从物理学方法的高度去指导教学活动，坚持运用实验的方法让学生动手、动脑。针对传统的牛顿第二实验的不足，新教材中变演示实验为学生实验，使学生设计的方案得以实施，又容易得出正确的结论。

2、注重培养学生研究问题的方法。课堂教学的真正目的是培养学生的能力，而能力的形成需要通过学生方法的获得去实现。在本节的教学过程中，教师不失时机的传授给学生一些思维方法、研究方法，并大胆的让学生运用这些方法去进行学习活动，从而实现了课堂教学培养学生能力的目的。

3、教学过程采用师生互动的教学模式，把教师的讲与学生的思有机的结合起来，在关键问题的处理上让学生自己充分思考，然后相互讨论得出实验方案。这有益于活跃课堂气氛，调动师生双边的积极性。

4、教学设计合理实用，以问题的形式出示有利于引起学生的思考，结束时出示物理规律的得出过程给学生以启迪，以激发学生的热爱科学的兴趣。

5、在整个教学过程中，教师通过引导设计，使学生的思维不断的处于发散与聚合交替状态，即处于创造思维状态。在教师的指导点拨下，充分放手让学生利用创造学的 “ 集体思考法 ” 通过讨论协作去学习，努力使学生成为知识的 “ 发现者 ” ，课堂教学的主人。同时，教师有意识地将科学家得出物理规律的过程展现给学生，有利于激发学生学习物理的热情，也有利于学生思维品质的发展。

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　

教学过程

( 一 ) 引入新课

教师： 牛顿第一定律告诉我们物体在不受力的情况下保持的运动状态是静止或匀速运动。那么，物体在受到力的情况下的运动状态是怎样的呢？这节课我们就来研究问题。

教师： 提出学生思考的问题：

1 、物体运动状态的改变是指哪个物理量的改变？标志物体运动状态变化快慢的物理量是什么？

2 、对于任何物体，在它们受到相同作用力时，决定它们状态变化难易程度的唯一性因素是什么？

学生：  物体运动状态的改变是速度的改变，标志物体运动状态变化快慢的物理量是加速度。对于任何物体，在它们受到相同作用力时，决定它们状态变化难易程度的唯一性因素是物体的质量。

教师： 由上节学习可知：物体的质量越大，物体的运动状态越难改变，物体的质量越小，物体的运动状态越容易改变。请同学们根据上节所学知识猜想：物体的运动状态的变化快慢即物体加速度的大小与什么物理量有关？请同学们举例说明。

学生： 加速度的大小可能与物体的质量和受到的力有关。例如，一般小汽车从静止加速到一定速度，只需十几秒的时间，而满载的货车加速就慢得多。比赛用的小汽车，可以在很短时间内达到很快的速度，而一般的小汽车却不能。火车要很长时间才达到较大速度,汽车只要较短时间.

教师： 刚才同学举的例子很好！请同学们猜想加速度的大小与物体的质量和受力有怎样的定量关系？

学生： 物体加速度的大小与物体的质量成正比，和物体的质量成反比。

教师： 物体的加速度是否与物体的受力成正比，与物体的质量成反比呢？同学们的猜想是否正确呢？这节课我们通过实验来探求物体的加速度与物体的质量和物体受力的定量关系。

( 二 ) 教学过程设计

1 、实验研究方法的确定

 教师：  加速度的大小既与物体的受力有关，又和物体的质量有关，那么我们应采用什么样的方法来研究加速度的大小与物体的受力和物体的质量之间的定量关系呢？

学生：可以先研究加速度与物体受力的关系，再研究加速度与物体的质量的关系。

教师： 很好！当研究三个物理量之间的关系时，先要保持某个量不变，研究另外两个量之间的关系，再保持另一个量不变，研究其余两个量之间的关系，然后综合起来得出结论。这种研究问题的方法叫控制变量法，是物理学中研究和处理问题时经常用到的方法。

教师： 在这个实验中，我们应怎样用控制变量法来研究加速度与物体的质量和受力之间的定量关系呢？

学生： 在这个实验中，可以保持物体的质量不变，测量物体在不同的力作用下的加速度，分析加速度与力的关系；也可以保持物体所受的力不变，测量不同质量的物体在该力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系。

教师： 很好！要研究加速度与物体的质量和受力之间的关系，就需要测量物体的加速度、质量和受到的力。那么，如何测量物体的加速度、质量和受到的力呢？

2 、研究加速度与物体受力的关系

教师： 在现实中，仅受一个力的情况几乎是不存在的。一个单独的力的作用效果与跟它大小、方向都相同的合力的作用效果是相同的，因此，在实验中我们只要测出物体所受的合力即可。那么，如何为运动的物体提供一个恒定的合力？又如何测出这个合力呢？

学生： 可以利用在倾斜的气垫导轨上下滑的滑块合力是重力沿导轨向下的分力F合=mg Sinθ=mgh/L。

教师： 这个方案不错。怎样成倍改变合力？

学生：由于m、g、l不变，只要成倍的改变h就可以成倍的改变合力了。

教师：怎样求物体的加速度？请同学们讨论方法

学生： （方法很多）用a=(V1-V2)/t

教师： 同学想到的这些方法都很好！怎样求物体的速度？

学生：利用光电门求Ｖ=△X /△t。

教师： 很好！下面请几组同学根据上面我们讨论的内容选定实验方案轮流进行实验，记录实验数据，并对实验数据进行处理，分析得出实验结论。其余的同学注意观察和记录实验数据。

学生： 具体进行实验

教师： 巡回进行指导

4 、实验数据的处理

学生： 将自己实际测得的实验数据填在下面的表格中。

表一      加速度与力的关系

△X=3cm   F合=mg·h/L  a=(△X/t2-△X/t1)/t12

次数

h
(H0)

F
(F0)

t1/s

Ｖ1

(m/s)

t2/s

Ｖ2

(m/s)

t12

a=(V1-V2)/ t12

 (m/s2)

1

1

1

2

2

2

3

3

3

4

4

4

5

5

5

教师： 同学们的实验做得都很好！下面我们利用实验数据求出物体的加速度,在坐标纸上作出物体a—F图象看看能发现什么规律。

学生：在物体质量不变时，物体的加速度跟作用在物体上的力成正比。  即      a∝F合

教师： 由实验数据和图象来看，同学们的实验结果与猜想相符合吗？学生： 实验数据与我们的猜想在误差范围内一致。

5、实验结论及课堂小结

教师：从刚才的实验数据来看，同学们能发现什么规律？

学生：在物体的质量一定时，物体的加速度与作用力成正比。

教师： 很好！那么同学们回想一下我们是怎样探讨加速度与力？

学生： 先提出猜想，然后进行实验，再对数据进行分析，然后得出结论。

教师： 对！这也是科学家得出物理规律的过程。科学家在探讨物理规律的过程中，是按照由而得出的。

本课小结

教师总结出本节课的内容、方法

教师：今天，我们研究了加速度与力的关系。通过实验得出加速度与力是本节课的难点。本节课更重要的是通过知识的学习与探索使我们获得了一些研究、思考问题的方法。首先，是贯穿在本节课整个探索过程中的思维程序：即 “ 提出问题猜想实验验证得出结论 ” 对待任何问题，我们在不清楚其原因之前均可大胆的猜想它可能的各种可能性，然后在运用物理学的实验方法去检验、验证猜想是否正确。这是一种科学探索的方法。另外，本节课在具体实验过程中还运用了控制变量法和近似处理的方法。即在研究加速度与力关系时，运用了控制变量法；测物体的速度时采用近似处理的办法。加速度和质量的关系我们下一节课在研究，还有一些其他方法一起介绍。

教学设计说明

“ 牛顿第二定律 ” 是高中物理力学部分的重要内容，探究加速度与力、质量的关系的规律是重点和难点。本节是一节集猜想、实验、物理规律于一身的课，其中探究加速度和力是本节的核心，也是实施新的教学理念的主阵地。在授课中，教师通过教给学生一些有效的科学研究方法和实验方法来发展学生的思维能力和创新能力。

点评

该教案有以下特点：

1、注重物理学科以实验为基础的特点，从物理学方法的高度去指导教学活动，坚持运用实验的方法让学生动手、动脑。针对传统的牛顿第二实验的不足，新教材中变演示实验为学生实验，使学生设计的方案得以实施，又容易得出正确的结论。

2、注重培养学生研究问题的方法。课堂教学的真正目的是培养学生的能力，而能力的形成需要通过学生方法的获得去实现。在本节的教学过程中，教师不失时机的传授给学生一些思维方法、研究方法，并大胆的让学生运用这些方法去进行学习活动，从而实现了课堂教学培养学生能力的目的。

3、教学过程采用师生互动的教学模式，把教师的讲与学生的思有机的结合起来，在关键问题的处理上让学生自己充分思考，然后相互讨论得出实验方案。这有益于活跃课堂气氛，调动师生双边的积极性。

4、教学设计合理实用，以问题的形式出示有利于引起学生的思考，结束时出示物理规律的得出过程给学生以启迪，以激发学生的热爱科学的兴趣。

5、在整个教学过程中，教师通过引导设计，使学生的思维不断的处于发散与聚合交替状态，即处于创造思维状态。在教师的指导点拨下，充分放手让学生利用创造学的 “ 集体思考法 ” 通过讨论协作去学习，努力使学生成为知识的 “ 发现者 ” ，课堂教学的主人。同时，教师有意识地将科学家得出物理规律的过程展现给学生，有利于激发学生学习物理的热情，也有利于学生思维品质的发展。