1、第四章 运动和力的关系实验：探究加速度与力、质量的关系教学设计科目物理课题实验：探究加速度与力、质量的关系课时1课时教学目标与核心素养一知识与技能1、理解探究加速度与力、质量的关系的合理性与必要性；2、理解实验思路的合理性以及用图像处理实验数据的有效性；3、利用图像处理实验数据；4、学会用控制变量法探究物理规律。二过程与方法1、指导学生半定量的探究加速度和力、物体质量的关系，知道用控制变量法进行实验；2、学生自己设计实验，自己根据自己的实验设计进行实验；3、对实验数据进行处理，看一下实验结果能验证什么问题三 情感态度与价值观1.通过探究实验，培养实事求是、尊重客观规律的科学态度；2.通过实验探
2、究激发学生的求知欲和创新精神；3.培养与人合作的团队精神。教学重、难点教学重点：1、正确提出实验方案并且保证实验正确可行；2、 控制变量法的熟练使用；3、 实验数据的分析和处理教学难点：1.实验的误差分析和数据处理；教学准备教具：多媒体课件，小轧一端带滑轮长木板、带小钩或小盘的细线两条；钩码(规格：10 g20 g，用作牵引小车的力)；砝码(规格：50e100 g200g，用来改变小车的质量)；刻度尺；文件夹；粗线绳(用来牵引小车)打点计时器、学生电源、纸带、气垫导轨、微机辅助实验系统一套教学过程教师活动学生活动设计意图一 导入新课：多媒体播放十字路口红绿灯时摩托车、载重汽车减速停止与加速启动
3、的画面.【教师提出问题】 通过以上画面我们可以看出，摩托车启动很快，而载重汽车启动很慢，这是为什么呢？【教师引导】通过上一节学习，我们知道：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，物体的运动状态较易改变请同学们根据上节所学知识及日常见闻实例猜测一下：加速度的大小与哪些物理量有关？二 讲授新课：有前面的学习我们知道，力是改变物体运动状态的原因，质量大的物体运动状态不容易改变。这说明，加速度与力、质量之间必然存在一定的关系。下面我们来探究加速度与力、质量之间的关系：【教师提问】物体的加速度与物体的质量和它受到的力有关，到底存在怎样的关系，请同学们讨论一下，通过什么实例可定性地说明它
4、们之间的关系？提示：1.并驾齐驱的大货车与小汽车在相同的制动力下，小汽车停下来用的时间少。.2.赛车和普通小汽车质量相近，但赛车安装了强大的发动机，牵引力大，提速很快。【教师提问】加速度的大小与物体的受力和物体的质量有关，那么我们应用什么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？【教师引导】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时，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. 下面通过控制变量法研究一下加速度与物体受力和质量的关系？（1）加
5、速度与力的关系【教师提问】1.实验的基本思路是什么？ 2.如何进行实验数据的分析? 【教师引导】保持物体的质量不变，测量不同力下的加速度，分析加速度与力的关系.根据定性分析判断结果：力越大，加速度越大，猜测aF,Fn.（1）设计表格，如：次数项目123456F/Na/（ms-2） (2)建立坐标系如图 （3）描点 （4）连线通过得到的图线，分析a与F的关系.实验发现a-F图象是一条过原点的直线.改变小车的质量重复上面步骤，看得出的图象有什么不同.（2）加速度与质量的关系【教师提问】 1.实验的基本思路是什么？ 2.如何进行实验数据的分析? 【教师引导】保持物体受力不变，测量不同质量下的加速度，
6、分析加速度与质量的关系.根据定性分析判断结果：质量越大，加速度越小，猜测a, （1）设计表格，如：次数项目123456a/ms-2m/kg/kg-1/kg-n （2）建立坐标系如图：a-或a-（3）描点（4）连线得到图线分析，分析a与m的关系.这个实验需要测量的物理量有三个：物体的速度、物体所受的力、物体的质量.质量可用天平测量，本实验要解决的主要问题是怎样测量加速度和怎样提供与测量物体受到的力.（3）制定实验方案时的两个问题【教师提问】怎样测量（或比较）物体的加速度，你能想到哪些方法？【教师引导回答】对的，用如图所示的装置：在一端有滑轮的长木板上，放一小车，通过细绳另一端的钩码拉小车. （1
7、）让物体做初速度为零的匀加速直线运动，用刻度尺测量物体运动的位移，用秒表测量出运动的时间，由x=at2公式算出.（2）让物体做初速度为零的匀加速直线运动.在运动物体后安装一条通过打点计时器的纸带，根据纸带上打出的点来测量加速度.（3）直接用加速度计测量.【教师提问】这些方法的共同特点是直接测出了加速度的大小，我们要探究的是加速度与其他量之间的比例关系，如果不直接测出加速度，我们能否找出加速度和质量之间的定量关系呢？.【教师引导】怎样提供和测量物体所受的恒力？ 现实中，除了真空中抛出或落下的物体（仅受重力）外，仅受一个力的物体几乎是不存在的.然而，一个单独的力的作用效果与跟它大小、方向都相同的合
8、力的作用效果是相同的，因此，实验中力F的含义可以是物体所受的合力.【教师提问】那么，如何为一个运动的物体提供一个恒定的合力？如何测出这个合力呢？【教师引导】对的，通过这些我们测得物体所受的合力。【教师提问】在实验中我们需要注意：（1）在钩码质量远小于小车质量的条件下，钩码的重力大小才近似等于小车所受合力.（至于为什么，以后再讨论）（2）小车在运动时还受到木板对它的滑动摩擦力，那么我们如何减小滑动摩擦力，使物体所受的合力尽可能接近钩码的重力？【教师总结】实验结束后，利用前面的方法处理实验数据，分析得出实验结论.三 课堂练习：1、在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，为了研究抛体运动的加速度是
9、否与物体的质量成反比，常常作出_图象.答案：2、按实验要求组装好器材后,应按一定步骤进行实验,下述操作步骤的安排顺序不尽合理,其合理顺序是( )保持重物的质量不变,在小车里加砝码,测出加速度,重复几次;保持小车质量不变,改变重物的质量,测出加速度,重复几次;用天平测出小车和重物的质量;平衡摩擦力,使小车近似做匀速直线运动;挂上重物,接通打点计时器的电源,放开小车,在纸带上打下一系列的点;根据测量的数据,分别画出和的图线。A.B.C.D.答案：CD3、在做“验证牛顿第二定律”的实验时，计算出各纸带的加速度后，将测得的反映加速度a和力F关系的有关资料记录在表1中.将测得的反映加速度a和质量M关系的
10、资料列在表2中.表1a/(ms-2)1.984.065.958.12F/N1.002.003.004.00表2a/(ms-2)2.042.663.233.980.500.670.801.00（1）根据表中所列数据，分别画出a-F图象和图象.（2）从图象可以判定：当M一定时，a与F的关系为_；当F一定时,a与M的关系为_.（3）由aF图象可知，M=_.（4）由图象可知，F=_.答案：（1）a-F图象和图象分别如图4-2-5甲、乙所示 （2）正比关系 反比关系 （3）0.50 kg (4)4.02 N 载重汽车比摩托车重学生猜想：加速度的大小与物体的受力、质量有关学生思考讨论得出：质量大的物体加速
11、度小;受力大的物体加速度大学生思考理解记忆物理方法：控制变量法学生阅读课本思考问题学生根据教师引导进行实验学生阅读课本思考问题学生根据教师引导进行实验通过实验数据计算如果测出两个初速度为零的匀加速直线运动在相同时间内发生的位移x1、x2,位移之比就是加速度之比. 如果测出两个初速度为零的匀加速直线运动物体在相同位移内所用时间t1、t2，时间比的平方就是加速度之比的倒数. 学生思考用前边测加速度的器材，使物体做匀加速运动的力就是物体的合力，这个合力就等于钩码的重力.通过改变钩码的个数就可以改变物体所受的合力，通过测量钩码的重力就可测得物体所受的合力.换用接触面光滑的木板.平衡滑动摩擦力.方法：将
12、木板一端垫高，让小车从木板上能匀速滑动.学生练习学生练习以生活情景引入，增加学生的好奇心，探究欲。通过类似的实例使学生获得感性认识，为下一步定量研究作好铺垫.引导下学生动手、动脑进行设计研究，体会通过控制变量来研究物理规律的重要方法引导学生分析怎样测量加速度和怎样提供与测量物体受到的力，增强学生做实验的目的性.引导学生进发散性思考，激发学生的求知欲和创新意识巩固本节知识巩固本节知识板书设计4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系一、 加速度与力的关系 1.实验思路：保持质量不变，探究a与F的关系 2.数据分析二、 加速度与质量的关系 1.实验思路：保持受力不变，探究a与M的关系 2.数据分析三、 制定实验方案时的两个问题 1.怎样测量（或比较）物体的加速度 2.怎样提供和测量物体所受的恒力四、 怎样由实验得出结论教学后记教师引导学生经历实验的操作和测量过程，以及通过图像处理实验数据的过程，体验如何平衡摩擦力，减小系统误差的操作方法。