4.2 加速度与力、质量之间的关系 教学设计-2025-2026学年高一上学期物理粤教版必修第一册

《加速度与力、质量之间的关系》教学设计

 

【课题】加速度与力、质量之间的关系

【教学时间】40分钟

【教学对象】高一（上）

【教材】粤教版必修第一册第四章第二节

【教学内容分析】

1. 本节课在教材中的地位和作用

本节是人教版新教材物理必修一第四章第二节的内容。是一节实验课，要求通过探究加速度与力、质量的关系，得到这三个物理量之间的定量关系，为牛顿第二定律的导出进行了铺垫。本节中用到了控制变量法和图像处理数据的方法，这两种方法在高中物理的学习中都十分重要。

2. 课程标准对本节的要求

《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》要求会做“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验。能明确科学探究实验所要解决的问题，知道制订实验方案是重要的，有控制变量的意识。会使用基本的力学实验器材获取数据，能用物理图像描述实验数据，能根据数据得出实验结论，知道实验存在误差，能表达科学探究的过程和结果。

3. 教材内容安排

本节教材开门见山，直接将“力是改变物体运动状态的原因”问题转化成探究加速度与什么因素有关的问题，接着设计了由浅人深、循序渐进、符合认知梯度的定性分析栏目“观察与思考”和定量研究栏目“实验与探究”。

4. 教材的特点

  本节内容只要以实验为主，其中定性分析和定量研究都采用控制变量法，为了定性分析和定量研究能顺利获得相应结论，教材以加速度为桥梁，结合“测量直线运动物体的瞬时速度”和“匀变速直线运动”的知识，梳理了相应的理论基础知识，为定性分析和定量研究做好了充分的准备，在这个梳理过程中，可以

很自然地将动与相互作用观念”落实于教学之中教材中的“实验与探究”栏目，设计了收集数据的表格，保证实验思路清晰，要测量的物理量-目了然;采用描点连线、作图像的方法进行数据处理，图像更加直观明了，方便寻找物理量之间的关系，获得实验结论.教材中的“实践与拓展”以问题解决的方式，提供了一个消除小车拉力误差的方法.转换研究对象，以小车和小桶组成的系统为研究对象，教材中这个内容可以组织学生从理论分析到实践验证。

5. 对教材的处理

（1）充分挖掘教材提供的素材。

为使本节教材的实验能顺利开展，教材以资料活页的形式，对气垫导轨组成、各部件的作用、特点、使用方法进行了比较全面的介绍。通过让学生预习阅读教材，了解气垫导轨的特点，从而理解为什么用气垫导轨进行实验时不需要平衡摩擦力。

本节有一幅实验装置图、两幅坐标图和一幅气垫导轨示意图。实验装置图展示本实验要用到的实验器材，水平桌面、气垫导轨(提供光滑导轨)、研究对象滑块(含遮光条)、外力提供源--小桶(含橡皮泥)、测量仪器刻度尺和光电门(含计时器);另外该实验装置图也在某种程度上展示了本实验的思路，通过研究匀变速度直线运动，探索产生这种运动的原因以及相关物理量之间的关系(定性或定量)。两幅坐标图的示意图是提示学生可以用图像的方法处理实验数据；可以用excel表进行数据处理；

 

对收集的实验数据进行合理处理是科学研究的一个重要环节，实验数据的处理方法有很多，将实验数据描点在图像中，借助数学方法发现这些数据所隐藏的规律，就是其中的一种方法、本节教材中两幅坐标图的功能，通过描绘实验数据点的图像，分析加速度与合力、质量之间的关系，这既是研究问题的基本思路，也是一种方法同时为下一节综合分析、逻辑推理、归纳得出牛顿第二定律的数学

表达式做好准备。

（2）突出重点难点，适当补充。

    为了使得课堂顺利开展，本堂课采用分组实验，部分学习小组做质量M不变时，合外力F与加速度a之间的关系，另一组探究合外力F一定时,质量M与加速度a之间的关系。使得课堂更加有效。在做质量M不变时，合外力F与加速度a之间的关系的实验中，引导学生如何以滑块、砝码小桶整体为系统时（是否太急了），是否可以，作出的a-F图像与以滑块为研究对象作出的a-F图像有何差异？进行对比扩展研究。

【学生情况分析】

1. 学生的知识基础

    经过牛顿第一定律的学习，学生知道当物体受到的合力不为零时，物体运动状态发生改变，物体具有加速度。根据生活经验，学生了解加速度与力、质量二者均有关系。初中的物理学习过程中，学生学习了研究一个物理量与什么因素有关时的基本方法，即控制变量法.所以，研究一个物理量同时与另外两个物理量有关的多元问题时，在方法上学生有一定的研究基础。同时用图像处理实验数据学生在前面的学习使用过多次，这些为本节图像法分析实验数据打下基础。

2. 学生的心理特点

高中学生对物理实验操作有着浓厚的兴趣，在实验的设计和实施中，能

够增强学生的沟通交流能力和实验操作能力，在经过分析后，学生明白如何测量加速度和力，在经历实验操作和测量的过程，体会探究过程的科学性和严谨性，培养与他人合作、学会分享的团队精神。

3. 学生的认识特点及困难

本节内容，以加速度为桥梁，研究运动与力的关系，学生是第一次接触这种跨知识、多个物理量关系的研究、以实验为基础的半定性半定量进行分析与推理、实验数据繁多、用图像寻找物理规律的综合问题、在教学中，教师要对学生存在