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

时间：12月 11 日 课时：2 课型：新授课 主备人： 第四章 牛顿运动定律 第二节 实验：探究加速度与力、质量的关系 教学目标： 1.通过实验理解加速度与力、质量的关系。 2.通过实际的操作理解实验思路，以及用图像处理实验数据。 教学重点： 1.控制变量法的应用。 2.设计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。 教学过程： 一、导入新课，板书课题 同学们，我们知道力可以改变物体的运动状态，运动状态改变了说明就已经产生了加速度，我们知道质量大的惯性大，运动状态越不容易改变，加速度的大小与质量相关。这节课我们就一起来探究他们三者之间的关系。 二、出示目标，明确任务 1.学会通过实验探究物体加速度与力、质量的关系，并能设计出实验流程。 2.能对实验结果进行处理和归纳分析。 三、科学设计，自学指导 自学指导一 1.阅读课本88页实验思路部分，探究物体加速度与力、质量的关系有几种实验思路？采用了什么实验方法？ 2.阅读课本89页物理量的测量部分，本实验需要测量的物理量有几个？ （1）质量如何测量 （2）加速度如何测量？分析各种方法的优劣 （3）力如何测量？ 自学指导二 1.阅读课本90页参考案例一 （1）实验前为什么要调节木板的倾斜度？ （2）实验中物体加速度与力、质量如何测量？ 2.阅读课本91进行实验部分，如何记录数据？ 3.阅读课本91数据处理部分，分析 （1）质量一定时，加速度和拉力的数据怎么处理？有什么关系？ （2）拉力一定时，加速度和质量的数据怎么处理？有什么关系？ 四、学生自学，独立思考 五、展示交流，精讲点拨 自学展示一 1.加速度与力的关系实验的设计思路：保持小车质量不变，通过改变槽码的个数改变小车所受的拉力。小车所受的拉力可认为与槽码所受的重力相等。测得不同拉力下小车运动的加速度，分析加速度与拉力的变化情况，找出二者之间的定量关系。 加速度与质量的关系实验的设计思路：保持小车所受的拉力不变，通过在小车上增加重物改变小车的质量。测得不同质量的小车在这个拉力下运动的加速度，分析加速度与质量的变化情况，找出二者之间的定量关系。 实验方法：控制变量法 2.本实验需要测量的物理量有三个：物体的质量、物体所受的作用力和物体运动的加速度。 (1)可以用天平测量质量 (2)测量加速度的方案： ①应用纸带测加速度：在小车后面安装一条通过打点计时器限位孔的纸带,接通打点计时器电源后释放小车,打出一条纸带。然后,根据在匀变速直线运动中连续相等的时间间隔T内的位移之差Δx=aT2求出加速度。 ②应用匀变速运动规律求加速度：如果物体做初速度为零的匀加速直线运动,那么,测量物体加速度最直接的办法就是用刻度尺测量位移并用秒表测量时间,然后由算出a。 ③应用“加速度与位移成正比”：物体做初速度为零的匀加速直线运动时。如果测出两个初速度为零的匀加速运动在相同时间内发生的位移为x1、x2,则位移之比就是加速度之比,即。 （3） 可以用砝码的重力充当合力，或者用力传感器直接测量 (砝码的质量远小于小车的质量) 自学展示二 1.参考案例一 用参考案例一中悬吊重物的方法为小车提供拉力，用打点计时器直接测量小车运动的加速度。 如图，小车放在木板上，后面固定一条纸带，纸带穿过打点计时器。把木板的一侧垫高，以补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力:调节木板的倾斜度，使小车在不受牵引时能拖动纸带沿木板匀速运动。 测出盘和重物的总重量，它近似等于小车运动时所受的拉力。通过打点计时器测出小车运动的加速度。 在小车中增减重物以改变小车的质量。 2.加速度与力的关系 设计表格，测得的同一个小车在不同拉力F作用下的加速度a。加速度与质量的关系 设计表格，测得的不同质量的小车在相同拉力作用下的加速度a。 3.质量一定时，画a-F图像；拉力一定时，画a--1/m图像， 六、课堂小结，构建体系 1.物体运动的加速度、力和质量之间的关系： 2.加速度与力的关系的实验设计思路：控制变量法 加速度与力的关系实验数据的分析：画F/a图像 3.加速度与质量的关系的实验设计思路： 加速度与质量的关系实验数据的分析： 4.测量加速度的方案：直接测量/比例法 提供并测量物体所受的恒力：砝码的质量远小于小车的质量 5.实验结论：当质量一定时：物体的加速度与他所受的作用力成正比；当力一定时，物体的加速度与他的质量成反比。 七、整理知识，理解记忆 1.物体运动的加速度、力和质量之间的关系： 2.加速度与力的关系的实验设计思路： 加速度与力的关系实验数据的分析： 3.加速度与质量的关系的实验设计思路： 加速度与质量的关系实验数据的分析： 4.测量加速度的方案： 提供并测量物体所受的恒力： 5.实验结论： 八、当堂训练，巩固运用 完成课后题