加速度与力质量的关系-高中物理教案

1实验：探究加速度与力、质量的关系教学设计的构想：1、体验物理研究的一般过程：猜测、定性认识、设计实验探究定量关系，获得结论。2、经历物理研究的一般方法：实验方法（控制变量法）；实验方案的设计；实验数据的处理方法（数学运算、图象法）3、培养学生实事求是的对待实验数据的严谨科学态度。4、尽最大可能让学生分析、思考。学案的课前回顾、课堂导思、扩展与延伸就是为了尽可能扩展学生的探究时间和空间。5、课堂教学必须充分发挥学生地主体作用和教师地主导作用；让学生充分体验获得知识的全过程；教师应给予学生较大思维的空间和时间，培养他们的创新精神和实践能力。本节课充分发挥学生的主体作用，在情境创设、实验方案的设计、实验数据的处理过程中，均充分调动学生的自主、发散思维，在实验操作阶段，也尽可能让学生体验高科技下实验手段的优越性。6、在课堂教学过程中，充分发挥学习小组合作学习的作用，让学生在小组讨论中体会集体智慧和团队的作用，在物理课堂中加入了人际交流和合作的元素。教学目的：1、知识与技能(1)理解加速度和力的关系(2)理解加速度和质量的关系2、过程与方法(1)通过猜想、类比知道物理学中研究问题的常用方法——控制变量法(2)知道得到牛顿第二定律的探究过程、实验过程及数据处理方法。(3)培养学生分析能力、解决问题的能力3、情感、态度与价值观(1)培养尊重实验事实的严谨科学态度(2)体验自主探究获得规律的成功喜悦重点和难点：牛顿第二定律的实验方案的设计和实验数据的处理教学方法：探究、实验、归纳法教学用具：气垫导轨（含滑块）、钩码若干、DIS系统、多媒体投影装置。教学过程:一.引入生活中有大量加速的现象,播放视频:骑自行车起动与加速,赛跑启动与加速,飞机起飞加速。象这样的实例还有很多，这此现象告诉我们：启动、加速的快慢，也就是加速度的大小与哪些因素有关？生：加速度的大小与力、质量有关师：请结合生活实例说明生：骑自行车……2其他实例：空车加（减）速快,满载车加（减）速慢，小汽车加速（百公里提速时间10-13s）,F1赛车加速（百公里提速时间4-5s）结论:力和质量会影响加速度的大小师：物体加速度是所有力作用的效果，也就是合力的作用效果，下面我们来探究加速度大小与合力、质量的关系二.猜测师：力和质量是怎么影响a大小的？生：F越大（小），a越大，m越大（小），a越小（大）三、探究师：这个结论对不对?还要经过进一步的验证,下面我们在检验这个结论是否正确,并进一步探究它们之间的定量关系。师：请同学们想一想，你如何寻求a与F、m之间的定量关系生：通过实验，用控制变量法。质量一定，改变外力F，测量a，看a怎么随F变化外力F一定，改变质量，测量a，看a怎么随m变化师:各学习小组讨论,确定探究a与F、m定量关系的实验方案,主要解决以下问题:(1)实验装置?(2)质量一定时,怎么改变外力F?(3)外力一定时,怎么改变物体质量M?(4)怎么测算加速度a?各学习小组思考、讨论。学习小组陈述实验方案，其他学习小组修改、补充。学生可能的实验方案：水平木板，钩码拉小车，小车拉纸带，打点计时器打点该方案存在的问题：（1）钩码对小车拉力约等于钩码重力（钩码质量远远小于小车质量的条件下），但此拉力不等于合力，摩擦力怎么办？解决方案一：倾斜木板，抵消摩擦力解决方案二：使接触面光滑（玻璃平面，小车用轮子）解决方案三：气垫导轨（简介气垫导轨）------气垫导轨要水平（2）小车拉纸带，产生新的阻力，且通过纸带测算效率低解决方案：不用纸带和打点计时器，用光电门和DIS系统（介绍光电门和DIS实验系统）最后采用如下实验方案：实验装置：（如下图）气垫导轨、滑块、两光电门、钩码（钩码重力充当拉力，即合外力，前提是mM）,数据采集器，计算机3根据同学们的实验方案，设计如下实验数据表格（F=m0g，是合力）质量一定，a-F数据表格外力一定，a-m数据表格序号F（m0g）v1v2Δta序号mv1v2Δta12345教师进行实验（请学生协助）学生记录数据，计算加速度，并寻求a与F、M的关系师：大家看，根据实验数据，发现什么规律？生：m一定时，F越大，a越大；F一定时，m越大，a越小。师：对，实验数据验证了前面的定性猜测。能否找到它们之间的定量规律（表达式）？生：算比例（数据处理复杂，且由于存在误差，难以得到m一定时，a∝F；F一定时，a∝m1）师：能否尽可能减小偶然误差，且很直观的来确定它们之间的定量规律？生：画图师：画什么图？怎么画图？生：画a-F图和a-m图师：先定坐标平面，再描点。一般以应变量（加速度a）为纵坐标，以自变量为横坐标。学生作图，小组汇报作图后的结论教师根据实验数据，用EXEEL制图a-F图是一条过原点的直线：则m一定时，a∝Fa-m图是曲线，不能确定函数关系，可能是反比关系师：能否通过什么方法，可以直观的看出a与m是否成反比例呢？生：……？？？师：（引导）xky1zky4生：作a-m1图教师用EXEEL作出a-m1图生：是一条直线，得到a与m成反比四、结论师：通过实验，我们发现a与F、m的定量关系如何？生：a∝F，a∝m1师：写成表达式的形式就是mFa，F=kma扩展与延伸：问题1、a-F图线出现截距的原因和调整方法是什么？解析(用气垫导轨)：图像I在纵轴上有较大的截距，说明在绳对小车的拉力F＝0时（还没有挂钩码）时，小车就有了沿气垫导轨向下的加速度0a。气垫导轨起始端偏高。图像II在横轴上有较大的截距，说明在绳对小车有了较大的拉力F后，小车才开始有加速度。气垫导轨起始端偏低。这两种情况都要调整气垫导轨水平。问题2、能否通过测量位移s探究a与F、m的定量关系？实验方案如何?解析：替代法，由公式221ats可知，在相同时间内，物体产生加速度之比等于位移之比．问题3、实验中，只有当钩码质量mM(滑块质量)时，细线拉小车的力才约等于挂在绳上钩码的重力。实际情况中，拉力与钩码重力大小关系如何？（请写出探究方案和结论）板书设计：Fam一定时，改变F，a～F=aFmaF一定时，改变M，a～m=aM1