第二节 加速度与力、质量之间的关系（表格式教学设计）物理粤教版2019必修第一册

该高中物理教学设计聚焦加速度与力、质量的定量关系，通过乒乓球与网球受力加速差异的生活实例导入，引导学生猜想影响因素，搭建从生活现象到物理规律的探究支架。 以控制变量法为核心，结合光电门实验装置与图像分析法（a-F、a-1/m图像），完整呈现“猜想-设计-实验-数据分析-结论”探究过程，培养科学思维与探究能力，落实核心素养，助力教师高效教学，帮助学生夯实规律认知与实验技能。

第二节 加速度与力、质量之间的关系（教学设计） 年级 高一年级 学科 物理 教师 课题 第2节 加速度与力、质量之间的关系 教学 目标 物理观念 理解加速度大小与物体所受合力和物体质量有关，知道其定性关系。 科学思维 通过实验探究培养控制变量法的应用能力；学习用图像法处理实验数据并发现规律。 科学探究 经历完整的实验探究过程，设计实验方案，采集数据，分析得出a-F、a-1/m关系。 科学态度 与责任 在实验中培养严谨求实的科学态度；体会科学探究的历程，感受物理规律的发现过程。 教学 重难点 教学重点： 1. 实验探究加速度与力、质量的定性关系； 2. 控制变量法的理解和应用。 教学难点： 1. 实验方案的设计与实施； 2. 实验数据的采集与图像分析； 3. 从实验数据中发现规律。实验数据的采集与图像分析； 教学过程 教师活动 学生活动 教学引入 1. 创设情境，提出问题： 展示图片：打乒乓球轻轻一挡，就能改变乒乓球的运动方向.打网球需要很大的力握住球拍去挡，才能改变它方向. 提问："为什么乒乓球比网球加速快？"（学生可能回答：赛车动力更强/货车质量更大） 进一步提问："加速度到底与什么因素有关？存在怎样的定量关系？" 2. 引导猜想： 组织学生讨论并提出猜想： 可能与受力大小有关（力越大，加速度越大） 可能与物体质量有关（质量越大，加速度越小） 3. 明确探究方向： 指出要研究多个变量之间的关系，需要采用控制变量法 观看视频图片，思考加速度差异的原因 参与讨论，提出自己的猜想 明确本课探究任务和研究方法 通过对比鲜明的实例激发学习兴趣，引导学生从生活现象中发现物理问题。明确使用控制变量法，为后续实验探究做好铺垫。 新课讲授 一、影响加速度的因素 1. 定性分析： 引导学生分析生活实例： 同一辆汽车，油门踩得越重（受力越大），加速越快 相同功率的汽车，空载比重载加速快 总结学生的发现：加速度大小与物体受到的力和物体本身质量有关 2. 引入控制变量法： 解释控制变量法的原理：研究多个因素关系时，控制其他因素不变，只改变一个因素 明确本实验的两个研究内容： 质量一定时，研究加速度与力的关系 力一定时，研究加速度与质量的关系 列举生活中加速度变化的实例 理解控制变量法的原理和意义 认识实验装置，了解基本操作。 从生活经验出发，建立直观认识，为定量研究奠定基础。让学生理解科学研究方法的重要性。 新课讲授 二、加速度与力、质量之间的定量关系 1. 介绍实验装置： 展示两种不同的轨道小车装置 讲解各部件功能：小车、轨道、滑轮、细绳、槽码、打点计时器、光电门等 说明如何测量加速度（通过光电门测速度变化） 2. 指导探究一：a与F的关系（控制m不变）： 演示保持小车质量不变，改变拉力（通过改变槽码质量） 指导学生记录多组F、a数据 引导绘制a-F图像，观察图像特点 引导发现：图像为过原点的直线，说明a与F成正比 3. 指导探究二：a与m的关系（控制F不变）： 演示保持拉力不变，改变小车质量（通过增减配重） 指导学生记录多组m、a数据 引导绘制a-m图像，发现为曲线 引导转化：尝试绘制a-1/m图像，发现为直线 引导发现：a与1/m成正比，即a与m成反比 3. 数据分析与规律总结： 引导学生从图像得出定量关系： m一定时，a ∝ F F一定时，a ∝ 1/m 综合两个结论，得出初步规律：a ∝ F/m 4. 实验误差分析： 引导学生分析实验误差来源： 摩擦力的影响 细绳质量的影响 测量误差等 分组实验，记录数据 绘制a-F、a-1/m图像 分析图像特点，发现比例关系 参与误差分析讨论 通过学生亲手实验，培养科学探究能力。图像法的运用直观展示物理规律，帮助学生建立数形结合的思想。重点在于让学生经历发现规律的过程。 课 堂 练 习 一、单选题 1．某同学做“探究加速度与力、质量的关系”实验中，在平衡摩擦力时，把长木板的一端垫得偏低，使得倾角偏小，他所得的a­-F关系图象可以用图所示的哪一个来表示(　　) A．B． C． D． 【答案】D 【详解】在平衡摩擦力时，若把长木板的一端垫得过低，倾角偏小，则小车重力的沿木板的分力小于摩擦力，所以当施加一定的外力时，物体的加速度仍然为零，故D正确，ABC错误。 故选D。 2．在物理学的探索和发现过程中，科学家们运用了许多研究方法。以下关于物理学研究方法的叙述中正确的是 A．在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法是假设法。 B．根据速度定义式v＝，当Δt→0时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义运用了放大法。 C．在探究加速度、力和质量三者之间的关系时，先保持质量不变研究加速度与力的关系，再保持力不变研究加速度与质量的关系，这里运用了控制变量法。 D．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，再把各小段位移相加，这里运用了理想模型法。 【答案】C 【详解】A．在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法是理想模型法，选项A错误； B．根据速度定义式v＝，当Δt→0时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义运用了极限法，选项B错误； C．在探究加速度、力和质量三者之间的关系时，先保持质量不变研究加速度与力的关系，再保持力不变研究加速度与质量的关系，这里运用了控制变量法，选项C正确； D．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，再把各小段位移相加，这里运用了微元法，选项D错误。 故选C。 3．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，下列做法中正确的是（ ） A．实验时，先接通打点计时器电源，再放开小车 B．平衡摩擦力时，应将装砝码的砝码盘用细绳通过定滑轮系在小车上 C．改变小车的质量再次进行实验时，需要重新平衡摩擦力 D．砝码及砝码盘所受重力就是小车做加速运动的拉力 【答案】A 【详解】A．实验时，应先接通电源，再放开小车．由于小车运动较快，可能会使打出来的点很少，不利于采集和处理数据，同时要求开始小车要靠近打点计时器，故A正确； B．平衡摩擦力时，不要悬挂砝码盘，但小车应连着纸带且接通电源．用手轻轻推动小车，使小车沿木板运动，通过打点计时器打出来的纸带判断小车是否匀速运动，故B错误； C．每次改变小车的质量时，小车的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消，不需要重新平衡摩擦力，故C错误； D．当砝码及砝码盘的总质量远小于小车的质量时，我们才可以认为小车的合力大小等于砝码及砝码盘的重力大小，故D错误． 故选：A。 二、多选题 4．在探究加速度与力、质量的关系实验中，关于小车所受的合力叙述正确的是（　　） A．小车所受的合力就是所挂小盘和砝码的重力 B．小车所受的合力的大小等于托盘和砝码通过细绳对小车施加的拉力 C．只有平衡摩擦力之后，小车所受合力才等于细绳对小车的拉力 D．只有平衡摩擦力之后，且当小车的质量远大于托盘和砝码的总质量时，小车所受合力的大小可认为等于托盘和砝码的重力大小 【答案】CD 【详解】AD．已平衡摩擦力且满足小车的质量远大于砂桶的质量时，可认为小车所受合外力的大小等于砂桶重力，但不能说重力就是合力，A错误，D正确； BC．由于小车下滑必受摩擦力作用，平衡摩擦力实际是小车重力的下滑分力抵消摩擦力，所以只有平衡摩擦力后，可认为小车所受合力等于细绳的拉力，B错误，C正确。 故选CD。 5．如图所示，某同学想利用图示（a）、（b）装置深度探究a与F的关系，装置的加速度用光电门传感器测出（图中未画出），桌面水平且光滑，滑轮与轻绳之间的摩擦不计，重力加速度大小为g，下列结果正确的是（　　） A．若图（a）中F是恒力，图（b）中mg＝F，根据F＝m0a应该有a1＝a2 B．若图（a）中F是变力，则描绘出的a­—F图线应该是一条过原点的倾斜直线 C．若图（b）中仅m改变，则描绘出的a­­—mg图线应该是一条过原点的倾斜直线 D．若通过减小m0而增大m的方式改变m，如图（c），则描绘出的a—­mg图线应该是一条过原点的倾斜直线 【答案】BD 【详解】A．图（a）装置，以物块和砝码为研究对象，有 F＝m0a1 得 a1＝ 图（b）装置，以物块和砝码为研究对象，有 T＝m0a2 以装置下端质量为m的物体为研究对象，有 mg－T＝ma2 所以 a2＝ a1≠a2 故A错误； B．根据 a1＝m0是定值，知描绘出的a—­F图线是一条过原点的倾斜直线，故B正确； C．根据 a2＝ 知随着m增加在减小，并非定值，所以描绘出的a­­—mg图线不是一条过原点的倾斜直线，故C错误； D．根据 a2＝ 分析选项操作表述，随着m增加，是定值，所以描绘出的a—­mg图线是一条过原点的倾斜直线，故D正确。 故选BD。 三、实验题 6．某同学用图所示的实验装置探究小车的加速度a与质量m的关系。所用交变电流的频率为50 Hz。    （1）下图是他某次实验得到的纸带，两计数点间有四个点未画出，部分实验数据如图所示。根据纸带求得小车的加速度是 。（结果保留2位有效数字）      （2）保持小车所受的拉力不变，改变小车质量m，分别测得不同质量时小车加速度a的数据如下表所示。根据图表数据在坐标纸中作图并分析 次数 1 2 3 4 5 6 7 8 质量m/kg 0.25 0.29 0.33 0.40 0.50 0.71 1.00 1.67 加速度 0.618 0.557 0.482 0.403 0.317 0.235 0.152 0.086 a．图中坐标纸横轴应为 。 b．请在答题卡坐标纸中作图 ，并标好横纵坐标值。    c．根据图像可以得到实验结论是 。 【答案】      在合外力一定的情况下，物体的加速度与质量成反比 【详解】（1）[1]相邻计数点的时间间隔为 小车加速度为 （2）[2][3][4]图中坐标纸横轴应为，如图    根据图像可知，在合外力一定的情况下，物体的加速度与质量成反比。 7．小勇同学在家改进了“探究小车加速度与力的关系”的实验装置，如图甲，长木板置于水平桌面上，一端系有砂桶的细绳通过动滑轮与固定的“力传感器”相连，“力传感器”可显示绳中拉力F的大小，改变桶中砂的质量进行多次实验。完成下列问题： （1）实验中得到一条纸带，相邻两计数点间有四个点未标出，各计数点到A点的距离如图乙所示。电源的频率为50Hz，则小车运动的加速度为 ； （2）以拉力传感器的示数F为横坐标，以加速度a为纵坐标，画出的图像可能正确的是 ； （3）现以力传感器的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出图像，求出其斜率为，则小车的质量等于 （用字母表示）。 【答案】 A 【详解】（1）[1]由题意得 相邻两计数点间有四个点未标出，则有 代入数据解得 （2）[2]设小车阻力为，则由牛顿第二定律得 整理得 故图像是一条倾斜的直线，且纵截距为负，故选A。 （3）[3]由（2）知 所以图像的斜率 故小车质量 课 堂 小 结 §4.2 加速度与力、质量的关系 一、影响因素 1. 物体受到的力 2. 物体本身的质量 二、实验探究 1. 方法：控制变量法 2. 装置：轨道小车、光电门等 三、定量关系 1. m一定时：a ∝ F - a-F图像：过原点的直线 2. F一定时：a ∝ 1/m - a-1/m图像：过原点的直线 3. 综合：a ∝ F/m 四、误差分析 摩擦力 细绳质量 测量误差 板 书 设 计 §4.2 加速度与力、质量的关系 作业 布置 1. 实验报告：完成完整的实验报告，包括： 实验目的、原理、步骤 数据记录与处理（图像绘制） 实验结论与误差分析 2. 数据分析：根据实验数据，计算a/F和a×m的比值，分析其规律 3. 拓展思考：如果要把a ∝ F/m写成等式，你觉得还缺少什么？应该如何完善？ 教学反思 本节课作为一节完整的实验探究课，重点让学生经历科学发现的过程。通过控制变量法和图像分析法的运用，学生能够较为清晰地得出加速度与力、质量的定量关系。在实验操作环节，学生对光电门的使用和数据处理表现出了浓厚兴趣，但在数据记录的准确性和图像绘制的规范性方面还需要进一步加强训练。从实验数据到规律发现的过渡比较自然，学生能够理解a ∝ F/m这一比例关系的物理意义。误差分析环节学生的参与度较高，能够结合实际操作找出可能的误差来源，体现了批判性思维的培养。整体来看，本节课较好地实现了探究性学习的目标，为下一节课引出牛顿第二定律奠定了坚实的实验基础。今后可以在实验装置的改进和数字化测量方面做进一步探索，提高实验的精确度和效率。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $