探究加速度与力、质量的关系教案

探究加速度与力、质量的关系教案 公开课教案 课题:探究加速度与力、质量的关系 探究加速度与力、质量的关系 教材分析 本节是学生上高中以来接触到的第二个探究性实验，这一实验与“探究小车速度随时间变化的规律”一样，都是有确定结论的。“探究小车速度随时间变化的规律”实验使学生已经具有一定的处理此类实验问题的能力，但也给本实验又搭了一个台阶，中没有给出确定的实验，要学生自己设计，给出了实验的基本思路。作为提示，书中还提醒注意两方面的问题:怎样测量(或比较)物体的速度;怎样提供和测量物体所受恒力。作为进一步的提示，还给出了一个“参考案例”，这个案例是采用通用器材设计的实验，具有普遍意义和具体指导作用。 本节教材除了探究结论，还涉及到一种重要的科学研究的方法——控制变量法。实验过程及数据处理上还有三个技巧: ?理论坐标系建立技巧。“a与m成正比”实际上就是“a xF1122,与成正比”;?实际坐标系建立技巧。不是a-F图象而是图象;不是而是a,xFmm11 xm12,图象;?平衡摩擦力;利用图象处理数据，用曲线拟合测量点，找出规律也是本xm21 节的方法重点。 一、教学目标: 1、知识与技能 (1)学会用控制变量法探究加速度与力和质量之间的关系 (2)应用图像法分析处理实验数据 (3)从实验中得出加速度与力成正比，与质量成反比 2、过程与方法 (1)体验科学研究的基本步骤 (2)知道一种常用的研究方法——控制变量法 3、情感态度与价值观 培养学生尊重事实，实事求是的科学研究作风 二、教学重点、难点 1、 教学重点及其教学策略: 重点:用控制变量法探究加速度与力和质量之间的关系 教学策略:通过教师的引导，学生的互相讨论，得出实验的步骤和数据处理的方法。 2、 教学难点: 难点:处理实验数据并画出相关的图像 三、设计思路 本课题设计思路旨在让学生体验科学研究的基本步骤。 通过复习牛顿第一定律等已经学过的知识引出课题——探究加速度与力和质量的关系。 在教师的引导下，学生通过讨论、交流，设计实验方案，进行实验验证。处理实验数据并画出相关的图像,找出各个量之间的关系。 四、教学过程 教师活动 学生活动 点评 引入新课 回答: 使学生对提问: 1、物体运动状态由速度来描述。速度改变快慢用加物体运动状1、物体运动状态由什么物理量速度来描述;加速度与物体质量及物体受力有关，关态的改变有描述,速度改变快慢用什么物系是:物体受力越大，物体加速度越大;物体质量越一个感性认理量来描述，物体运动状态改变大，物体加速度越小( 识，由此创设与何因素有关,关系是什么, 情景，引出课2、刚才的回答只是定性说明了题。 加速度与力和质量的关系，它们 的关系到底是正比和反比关系 还是一次函数或二次函数关系 呢,本节课我们就通过实验来 探究这一关系。 新课教学 讨论、回答: 引导学 (设计实验方案) 生进行猜想 1、根据加速度与物体质量及物影响加速度 体受力的关系，我们很容易猜想的因素，确定 它们之间可能是正比或反比的需要研究的 关系，下面我们就要通过实验来物理量，将问进行验证我们的猜想。 1、加速度，质量和力三个量。 题量化。 2、那么我们应该通过实验来测 定那些物理量呢, 2、用打点计时器进行测定加速度。 3、我们知道质量可以用天平进 行测量，那么加速度怎么来测定根据已呢, 3、 与加速度有关的公式有: 经学过的知 vv,4、请大家回想前面学过的与加识来确定实t0a ,速度有关的各种公式，看看能不验原理，可以t 1能发现测定加速度办法。 使学生体会2x,vt，at 0我们可以发现前面三个公如何将所学2 式都要涉及到速度，而要测量速22的知识指导2ax,v,vt0度也比较困难，后面两个公式只实践，加深对2 ,,xat要测定位移和时间就可以了，位知识的理解。 12 移可以用直尺测量，时间可以用,xat2 秒或打点计时器测量，我们先 11 22x,atx,at看公式，请问这个公4、是初速度为零的匀加速运动的位移公 22 式在什么时候成立呢,当满足式。当运动时间相同时,两个物体的位移和加速度成 什么条件时，加速度和位移成正正比。 比关系, 1 2x,at由，在时间t相同 2 ax2x11的情况下，即=。 a, 2axt22 也可以利用打点计时器所 2 打出的纸带和公式,s,at计 算加速度a。 5、 8、请大家设计一个用、探究加 速度与力和质量的关系的实验 原理图。(参考课本示例) (设计实验步骤) 学生讨论，回答: 在老师的1、我们现在要研究加速度与力分别研究比较好，同时改变的话，无法确定加速指导下，学生和质量三者的关系，如何进行研度的改变是由哪个量变化引起的。 通过讨论，确究比较好,为什么, 1、研究加速度跟力的关系 定实验的研2、这种方法在科学研究中称为实验步骤: 究方法——控制变量法，所以我们可以先保(1)摆放好实验装置。用弹簧秤测出沙桶重力F计控制变量法。 持小车质量不变研究加速度跟入表格，将车拉到打点计时器附近。 让学生自力的关系，再保持力不变研究加(2)打开打点计时器电源，释放小车，得到纸带，己设计实验速度跟小车质量的关系，请大家并在纸带上计下沙桶的重量。 步骤，并互相按照这个思路设计实验步骤和(3)改变沙的质量，重复以上的步骤4次。 交流，从中确 定最佳实验实验数据记录表。 (4)设计表格，记录实验数据。 方案，制作记力(N) 录实验数据加速度 2 的表格，和数(m/s) 据处理的方 法。培养他们3、保持沙桶质量不变，可以认 2、研究加速度跟质量的关系: 为小车受到的合力不变，这样就的实验能力，实验步骤: 可以探究加速度与质量的关系。 为以后进行(1)保持沙桶质量不变。用天平测出小车质量m计 实验探究打入表格，将车拉到打点计时器附近。 下基础。 (2)打开打点计时器电源，释放小车，得到纸带， 并在纸带上计下车的质量。 (3)在车上放砝码改变车的质量，重复2~3的步骤 4次。 (4)设计表格，记录实验数据。 质量(kg) 加速度 2(m/s) (数据处理) 学生讨论回答 。 1为了更直观地分析判断加速度最好有方程或图线，用图象来寻找关系比较直观a与物体受力F间的数量关系，和简单。 你认为采用什么分析方法较 好,(图象法，作a-F图象) 2根据实验得出的各组加速度a 与对应力F数值在坐标中描点， 如果这些点在一条过原点的直 线上，说明a与F存在什么关 系,(正比) 3你是如何猜想物体的加速度分别画出“a—F” “a—1/m”的图线，确定a与F、a 与其质量m之间的关系的,(在a与m的关系。 相同力的作用下，质量m越大， 加速度a越小，可能是“a与m 2成反比”，但也可能是“a与m 成反比”，甚至更复杂的关系) 4为什么检验“a与m成反比”, (从猜测可能存在的最简单的 情况入手) 5对a与m关系的探究，有一个 1图2 图1 技巧，找的是a与的关系，m请同学们思考讨论图中的图线没有通过原点的可能这样做的优势是什么,(如果画原因。 a-m图象，得出曲线，由于实验 误差，拟合曲线时，我们不能保 证图象一定是双曲线，故画成 1a-图象更能直观地判断a与 m m成反比) 6实际探究a与F、m的关系时， xmxF1112 ,,常作图象与xFxm 2221 力(N) 图象，为什么,(a的数值测量 位移 12x,at不太方便，由知(m) 2 ax2x11 ，即=，若?F，a,a2axt22 质量 xF111(kg) a,则有?;若，则xFm22位移 (m) xm12有?)相应的实验数据xm21 记录表格中加速度一栏就是位 移。 小结并布置作业。 体会实验思想和思考出现的问题。