2实验：探究加速度与力、质量的关系公开课教案（教学设计）

2　实验：探究加速度与力… 高中物理       人教2003课标版

（一）知识与技能

1、理解物体运动状态的变化快慢，即加速度大小与力有关，也与质量有关。

2、通过讨论找出探究加速度与力和质量的关系的实验方法。

3、培养学生探究思维能力。

（二）过程与方法

1、使学生掌握在研究三个物理量之间关系时，用控制变量法实现。

2、指导学生根据原理去设计实验。

3、帮助学生会分析数据表格，利用图象寻求物理规律。

（三）情感、态度与价值观

1、通过实验探究激发学生的求知欲和创新精神。

2、使学生养成实事求是的科学态度，乐于探究自然界的奥秘，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。

3、培养学生的合作意识，相互学习，交流，共同提高的学习态度。

（1）、结合学生的自身的生活经验及分析一些实际问题引导学生对加速度与力，加速度与质量的定量关系进行合理的猜想。

（2）、从一个物理量到两个（或多个）物理量之间的关系的探究方法入手回顾探究小车加速度随时间的变化规律，让学生找到利用打点计时器探究加速度与力，加速度与质量的关系的实验装置，实验原理。

（3）、分步进行加速度与力，加速度与质量关系的探究方法的指导，利用图像进行数据分析的方法指导，特别是将a-m图像转化成a-1/m图像，将数据的处理变得直观和方便的思维方法。

（4）、 对绳对小车的拉力近似等于钩码的重力以及小车所受摩擦力两个问题进行讨论分析

本节课主要讲述教材的第一部分内容：力与力的图示。前面已学习了运动学的内容，这章开始学习动力学的内容，属于基础性和预备性的知识,对初高中力学知识有着承上启下的作用。学生已在初中学过有关力的知识，对力的知识有了一个初步的了解，在此基础上，进一步深化和理解力的认识，为后续学习做一个良好的铺垫. 

重点: 1、力的概念的理解

   2、力的图示法

难点: 1、力的性质的理解

2、力的图示与力的示意图

自主探思

    如果你骑自行车带一名同学在操场上行驶时，突然车上的同学跳下车，你有什么感觉？

    诱学导思

    2003年10月16日，“神舟”五号在内蒙古自治区草原上回收着陆，在着陆前，要打开一个巨大的降落伞，这有什么作用呢？

问题展示

    一辆小汽车从静止加速到100km／h，只需要十几秒时间，而满载的货车加速就慢得多．这说明了什么？

竞赛用的小汽车，质量与一般的小汽车相仿，但因安装了强大的发动机，能够获得巨大的牵引力，可以在四五秒的时间内从静止加速到100km／h，说明加速度的大小还与什么有关？

一、提出问题：

物体运动状态改变快慢用什么物理量来描述？

加速度 

物体运动状态改变快慢与何因素有关？

力和质量

为了探究一个量与几个量之间的关系，我们常采用控制变量法．例如，可先让m不变，找出a与F之间的关系；再让F不变，找出a与m之间的关系；然后再分析a、F、m之间的关系．

（设计实验方案）

教师活动：根据加速度与物体质量及物体受力的关系，我们很容易猜想它们之间可能是正比或反比的关系，那么我们如何来证实自己的猜想是否正确呢？

学生回答：可以通过实验来验证。

教师活动：那么我们应该通过实验来测定那些物理量呢？

学生回答：加速度，质量和力三个量。

教师活动：我们知道质量可以用天平进行测量，力 可以用弹簧秤测量，那么加速度怎么来测定呢？

学生回答：用打点计时器进行测定加速度。

教师活动：请大家设计一个用打点计时器探究加速度与力和质量的关系的实验原理图。

1、物体加速度与它受力的关系探究

实验基本思路：保持物体的质量m不变，测量物体在不同的力F的作用下的加速度a，分析加速度a与力F之间的关系．

    实验数据的分析：设计一个表格，把同一物体在不同力的作用下的加速度填在表格中．为了更直观地判断加速度a与力F的数量关系，我们以a为纵坐标、以F为横坐标，根据各组数据在坐标系中描点．如果这些点在一条过原点的直线上，说明a与F成正比，如果不是这样，则需进一步分析．设计表格及坐标系可参考下面情况．

    物体质量m一定，加速度a与受力F的关系：

实验次数

1

2

3

4

5

6

加速度a（m·s－2）

受力F（N）

由以上数据作出a－F的关系图象．

    若在坐标系中所描出的点在一条过原点的直线上，则a与F成正比．

    实验结论：当________不变时，a与F的关系是_______________________________．

  某同学测得一物体m一定时，a与F的关系的有关数据资料在下表中．

a（m·s－2）

0.146

0.302

0.428

0.592

F（N）

0.10

0.20

0.30

0.40

  根据表中数据，画出a－F图象．

2、物体加速度与质量的关系的探究

    基本思路：保持物体所受的力相同，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．

数据的分析：设计第二个表格，把不同质量的物体在相同力作用下的加速度填入表中．根据经验，在相同力F的作用下，质量m越大，加速度a就越小．这可能“a与m成反比”，但也可能是“a与m2成反比”，甚至是更复杂．我们首先从简单入手，检验是否“a与m成反比”．

实验次数

1

2

3

4

5

6

加速度a（m·s－2）

质量m（Kg）

某同学测得一物体F一定时，a与m的关系的有关数据资料在下表中．

a（m·s－2）

0.861

0.692

0.470

0.352

m（Kg）

0.400

0.500

0.750

1.000

根据表中数据，画出a－m图象

    因为F不变时，m越大，a越小，有可能成反比．a－m图象不易反映出相应的规律．若a与m成反比，则a与 成正比，故作出F不变时的a－ 关系图象．表格设计及坐标系可参考下面情况．

加速度a／（m·s－2）

0.861

0.692

0.470

0.352

物体质量m／kg

0.400

0.500

0.750

1.000

1/m(kg－1)

2.50

2.00

1.33

1.00

由以上数据作出F不变时的a－ 图象

迁移拓展：1若加速度与质量的二次方成反比，可以怎样处理数据？

          2蚂蚁的困惑：

无论怎样小的力都可以使物体产生加速度，可是蚂蚁无论怎样用力都推不动一块放在水平地面上的砖头，这是什么原因呢？

学生回答：受到摩擦力的作用

教师活动：该实验装置中，水平方向是不是只受到钩码的拉力作用？还有没有其他力？这个力对实验有没有影响？如何消除这一影响呢？

学生回答：还受到摩擦力的作用，对实验有影响。我们可以利用斜面，让重力的下滑分力来抵消摩擦力的影响。这样物体的加速度就完全由拉力来产生了。

教师活动：那么怎样才能确定重力的下滑分力已经把摩擦力的影响抵消了呢？

学生回答：当小车在斜面上能够匀速下滑时就说明已经抵消了。

 本节课通过讨论探究我们已经得到了探究加速度与力和质量的定量关系的实验方法。下节课由同学们自己动手实验得出加速度与力和质量三者间的定量关系

1、完成实验预习报告。

2、设计一种方案，测量自行车启动时的平均加速度。

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　

自主探思

    如果你骑自行车带一名同学在操场上行驶时，突然车上的同学跳下车，你有什么感觉？

    诱学导思

    2003年10月16日，“神舟”五号在内蒙古自治区草原上回收着陆，在着陆前，要打开一个巨大的降落伞，这有什么作用呢？

问题展示

    一辆小汽车从静止加速到100km／h，只需要十几秒时间，而满载的货车加速就慢得多．这说明了什么？

竞赛用的小汽车，质量与一般的小汽车相仿，但因安装了强大的发动机，能够获得巨大的牵引力，可以在四五秒的时间内从静止加速到100km／h，说明加速度的大小还与什么有关？

一、提出问题：

物体运动状态改变快慢用什么物理量来描述？

加速度 

物体运动状态改变快慢与何因素有关？

力和质量

为了探究一个量与几个量之间的关系，我们常采用控制变量法．例如，可先让m不变，找出a与F之间的关系；再让F不变，找出a与m之间的关系；然后再分析a、F、m之间的关系．

（设计实验方案）

教师活动：根据加速度与物体质量及物体受力的关系，我们很容易猜想它们之间可能是正比或反比的关系，那么我们如何来证实自己的猜想是否正确呢？

学生回答：可以通过实验来验证。

教师活动：那么我们应该通过实验来测定那些物理量呢？

学生回答：加速度，质量和力三个量。

教师活动：我们知道质量可以用天平进行测量，力 可以用弹簧秤测量，那么加速度怎么来测定呢？

学生回答：用打点计时器进行测定加速度。

教师活动：请大家设计一个用打点计时器探究加速度与力和质量的关系的实验原理图。

1、物体加速度与它受力的关系探究

实验基本思路：保持物体的质量m不变，测量物体在不同的力F的作用下的加速度a，分析加速度a与力F之间的关系．

    实验数据的分析：设计一个表格，把同一物体在不同力的作用下的加速度填在表格中．为了更直观地判断加速度a与力F的数量关系，我们以a为纵坐标、以F为横坐标，根据各组数据在坐标系中描点．如果这些点在一条过原点的直线上，说明a与F成正比，如果不是这样，则需进一步分析．设计表格及坐标系可参考下面情况．

    物体质量m一定，加速度a与受力F的关系：

实验次数

1

2

3

4

5

6

加速度a（m·s－2）

受力F（N）

由以上数据作出a－F的关系图象．

    若在坐标系中所描出的点在一条过原点的直线上，则a与F成正比．

    实验结论：当________不变时，a与F的关系是_______________________________．

  某同学测得一物体m一定时，a与F的关系的有关数据资料在下表中．

a（m·s－2）

0.146

0.302

0.428

0.592

F（N）

0.10

0.20

0.30

0.40

  根据表中数据，画出a－F图象．

2、物体加速度与质量的关系的探究

    基本思路：保持物体所受的力相同，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．

数据的分析：设计第二个表格，把不同质量的物体在相同力作用下的加速度填入表中．根据经验，在相同力F的作用下，质量m越大，加速度a就越小．这可能“a与m成反比”，但也可能是“a与m2成反比”，甚至是更复杂．我们首先从简单入手，检验是否“a与m成反比”．

实验次数

1

2

3

4

5

6

加速度a（m·s－2）

质量m（Kg）

某同学测得一物体F一定时，a与m的关系的有关数据资料在下表中．

a（m·s－2）

0.861

0.692

0.470

0.352

m（Kg）

0.400

0.500

0.750

1.000

根据表中数据，画出a－m图象

    因为F不变时，m越大，a越小，有可能成反比．a－m图象不易反映出相应的规律．若a与m成反比，则a与 成正比，故作出F不变时的a－ 关系图象．表格设计及坐标系可参考下面情况．

加速度a／（m·s－2）

0.861

0.692

0.470

0.352

物体质量m／kg

0.400

0.500

0.750

1.000

1/m(kg－1)

2.50

2.00

1.33

1.00

由以上数据作出F不变时的a－ 图象

迁移拓展：1若加速度与质量的二次方成反比，可以怎样处理数据？

          2蚂蚁的困惑：

无论怎样小的力都可以使物体产生加速度，可是蚂蚁无论怎样用力都推不动一块放在水平地面上的砖头，这是什么原因呢？

学生回答：受到摩擦力的作用

教师活动：该实验装置中，水平方向是不是只受到钩码的拉力作用？还有没有其他力？这个力对实验有没有影响？如何消除这一影响呢？

学生回答：还受到摩擦力的作用，对实验有影响。我们可以利用斜面，让重力的下滑分力来抵消摩擦力的影响。这样物体的加速度就完全由拉力来产生了。

教师活动：那么怎样才能确定重力的下滑分力已经把摩擦力的影响抵消了呢？

学生回答：当小车在斜面上能够匀速下滑时就说明已经抵消了。

 本节课通过讨论探究我们已经得到了探究加速度与力和质量的定量关系的实验方法。下节课由同学们自己动手实验得出加速度与力和质量三者间的定量关系

1、完成实验预习报告。

2、设计一种方案，测量自行车启动时的平均加速度。