4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系 教学设计-2023-2024学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

实验：探究加速度与力、质量的关系 一、教学目标 1.物理观念 （1）明确实验的操作步骤和各种注意事项，理解实验数据的各种处理方法 （2）经历探究加速度与物体受力、物体质量的关系的过程，设计出方便的表格。 2.科学思维 学会观察和分析生活中有关物理知识的实例与实验现象，具有初步的观察能力、分析概括能力。 3.科学探究 通过实践和探究，让学生感觉科学就在身边。培养学生对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理的精神，树立正确的世界观和唯物主义观。 4.科学态度与责任 培养学生观察思考，勇于发现乐于探究的学习习惯，以及应用物理知识解决实际问题的能力。 二、教学重难点 教学重点：如何提出实验方案并使实验方案合理可行。 教学难点：实验数据的分析与处理。 三、教学分析 学生们在前面已经学习了力、物体的运动描述、以及牛顿第一定律。对力与运动的关系有了简单的认识。也对测量物体运动的加速度方法和实际操作都比较熟悉。在本节教学中，我们将教材中一节课的内容分解为两节课进行教学：第一小节是探究加速度与力、质量关系的实验方案的确定；第二节是在实验室中根据学校实际所有器材进行实验探究加速度与力、质量关系的研究，力图在本节课让学生体会探究过程，并且在探究中找到加速度与力、质量的关系。 四、教学过程 活动1【导入】视频导入 先请看一段视频录象,请同学们仔细观察飞机、汽车、摩托车的启动过程。请问 同学们观察到什么现象?由此可猜想出什么结论? 下面我们来看个演示实验:书本上撒了些碎纸片,待会儿请一位同学先用嘴轻轻地吹,再用力使劲地吹,同学们会观察到什么现象?可能得出什么结论? 如果在书本上撒碎纸片和糖果,用力使劲吹。同学们又会观察到什么现象?可能又得出什么结论? 活动2【讲授】教师讲授 今天就和同学们一起通过实验探究加速度与力、质量的关系。 怎样才能探究出加速度与力、质量之间的关系呢?哪位同学来说说。 (学生:控制变量法) 怎么来控制变量? (学生:一、保证质量不变,探究加速度与外力的关系;二、保证外力一定,探究加 速度与质量的关系)。 要探究加速度与力、质量的关系,必须测出加速度。而对加速度的测量大家并不 陌生,根据以前学过的测量加速度的方法有哪些呢? (学生:打点计时器、气垫导轨和光电门、频闪照相等方法) 今天我们就用气垫导轨和光电门来测加速度。这就是气垫导轨,如果在气垫导轨中通入压缩空气,这个滑块就和气垫导轨之间形成了一层薄薄的气垫,这样滑块和导轨间的摩擦就非常的小。现在时间请同学们前后三个人为一组相互交流讨论以下几个 问题: 利用这套仪器来测加速度依据是什么,需要测哪些物理量,怎么来测? (学生:测出初速度、末速度和时间即可求出加速度) 怎么测速度呢? 我手头有一套装置可以帮助同学们测速度。装置的名称叫数字计时器,它可以测量时间,怎么来测呢,大家注意看,和数字计时器连接有两个光电门,当滑块经过两光电门后,数字计时器记录的三个时间分别是:1显示的是遮光框经过第一个光电门的时间;2显示的是遮光框经过第二个光电门的时间;3显示的是滑块从第一个光电门到第二个光电门的总时间;因为遮光框d仅为3cm,则d与△t的比值近似为滑块经过第一个光电门的速度v。,同理可得滑块经过第二个光电门的速度v即可求出加速度。 利用这套仪器又如何来探究:质量不变,加速度与外力的关系;外力一定,加速度与质量的关系? (学生:用相同的小车即质量一定,通过增加钩码的数量即增加所受外力F就可探究a与F的关系可) (学生:在绳子上挂相同的钩码即外力一定,通过在小车上增加砝码即增加小车的质 量来探究a与m的关系) 而每个探究实验我们至少测5组数据,共10组数据。所以为了能在有限的时间内完成探究实验,我们这部分同学来探究:质量一定,加速度与外力的关系;而这部分同学就来探究:外力一定,加速度与质量的关系? 在实验时,我们认为小车只受到绳子的拉力。所以在做实验之前还必须进行一项 什么操作?请举手回答。 (学生:调平气垫导轨) 如何调平呢?请看老师演示。接通电源,用手轻轻地把滑块压在导轨上,再轻轻地放开,如滑块都向同方向运动,表明导轨不平。仔细调节水平螺钉,直到滑块在在导轨任意位置上基本保持静止不动,或稍有滑动,但不总是向同一个方向滑动即可。 同时,在这个实验中还认为拉小车的力大小等于钩码的重力,其实这要在小车的质量远远大于钩码的质量,至少也要6倍以上的前提下才认为这两个力近似相等。这个实 验要求老师已经满足了。 接下来同学们根据桌面上表格的要求开始实验. 实验时请把数据记录表格,最先完成的一组请举手示意,看看哪一组同学的实验既快又准,(学生实验) 好,就到这,下面进行数据记录. 通过实验数据你觉得加速度a随力F的变化有什么关系?请举手回答。 (学生:可能成正比) 你怎么能看出呢?果真是成