高中物理 第四章 2实验：探究加速度与力、质量的关系 教案1.docx

优秀教案系列

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第2节实验:探究加速度与力、质量的关系

教学分析

教学分析

教学目标

1.理解探究加速度与力、质量的关系的必要性,了解运动与力的定向联系。

2.能够运用控制变量法设计实验并完成实验探究,学会用图像法处理数据、探究规律。

3.理解a-F图像、a-1m

教学重难点

重点:设计实验方案,论证其可行性,并通过实验探究加速度与力、质量的关系,了解运动与力的联系。

难点:会通过数字化实验手段研究问题,探究物理规律,学习用图像法对实验数据进行处理分析,体验科学探究过程。

教学方法

讲授法、讨论法、教师启发引导教学与探究法相结合

课时安排

2课时

教学准备

实验仪器、多媒体辅助教学设备、学案等

教学

教学设计

一、情境导入

上一节课我们学习了牛顿第一定律,请复述牛顿第一定律的内容。

【提出问题】为什么要探究加速度与力、质量的关系,而不是加速度与其他物理量的关系?

【学生回答】根据牛顿第一定律,力是迫使物体改变运动状态的唯一外因,质量是惯性大小的量度,质量是抵抗物体运动状态变化的唯一内因。

【教师总结】配合课件使用,引导学生进入本课的学习过程,明确本课的基本学习目标,明确本节实验课的探究方法为控制变量法。

二、新课讲授

(一)实验方案的设计与可行性论证

【体验性探究】吹物理书小实验:提起封面页,吹剩余页;提起剩余页,用相同大小的力吹封面页;提起剩余页,用不同大小的力吹封面页。观察实验现象,体会力、质量与物体运动状态改变快慢的关系。

【学生回答】力相同时,质量越大,加速度越小;质量相同时,力越大,加速度越大。

【提出问题】以上是我们的初步体验,加速度与力、质量究竟是怎样的定量关系?如何设计实验进行探究?

【学生合作探究】根据提供的实验仪器,思考如何设计实验方案。

1.应该让小车做什么样的运动?

2.如何改变小车的质量?

3.如何为小车提供恒定的外力并测量它?

4.如何测量(或比较)小车的加速度?

5.如何处理数据?

【学生讨论回答】

1.初速度为零的匀加速直线运动。

2.改变小车上的配重片。

3.平衡摩擦力用已知质量的托盘和钩码拉小车,托盘和钩码重力近似为对小车的拉力。

4.用打点计时器测量加速度。或者根据运动学公式,两辆小车由静止开始运动,控制时间相同,位移之比即为加速度之比。

5.采集数据,描点作图。

【学生设计方案展示】

方案一:如图所示,让小车在外力作用下在长木板上做匀加速直线运动,测量小车的质量m,小车运动的加速度a,小车所受外力F,研究m一定时,a与F的定量关系;F一定时,a与m的定量关系。

方案二:如图所示,课本上参考案例2中的实验方案,控制两辆小车同时运动,同时停止,根据运动学公式,位移之比即为加速度之比。研究m一定时,a与F的定量关系;F一定时,a与m的定量关系。

【教师总结】方案一可行,但耗时太久,通过分析纸带上的点迹计算加速度只能放在课下进行,使得本节课不能得出实验结论。方案二通过巧妙的对比,将不容易测量的加速度转换成容易测量的位移,完成了三个物理量间关系的研究。

(二)利用DIS系统探究加速度与力、质量的关系

【教师介绍实验器材与操作方法】

小车及传感器质量161g配重铁片质量每片50g

小桶质量6g 钩码质量每个5g

实验器材

位移传感器、多用力学轨道及附件、计算机等。

实验操作

1.安装好实验装置后,进行摩擦力平衡调整,点击软件“从v-t图求加速度”,将小车放到轨道上,调节轨道一端高度,打开位移传感器发射器的电源开关,点击“开始记录”,给小车一个初速度,数据采集完成后点击“停止记录”,直到测得的加速度接近零为止。(课前完成)

2.打开软件主界面,点击“牛顿第二定律”在窗口下方的表格内输入小车的质量及拉力数值。

3.小车上挂上牵引吊桶,释放小车,使小车在吊桶的拉动下开始运动。

4.拖动窗口下方的滚动条,将实验获得的v-t图线置于显示区域中间,点击“选择区域”,选择需要研究的一段v-t图线,表格中自动记录对应的加速度。

5.保持小车质量不变,改变拉力,重复步骤3、4,可得到另外几组数据。

6.点击“a-F图像”按钮,即得到加速度与拉力关系图线。

7.保持拉力不变,改变运动小车的质量,重复步骤3、4,得到另外几组数据。

8.点击“a-m图像”按钮,可得到加速度与质量关系图线。

【学生合作完成实验】

学生分工:记录质量、记录加速度、释放与接扶滑块和小车、安装配重。

学生合作:总结数据至excel表格中,根据图表,讨论总结