高中物理人教版 (2019)必修 第一册第四章 运动和力的关系2 实验：探究加速度与力、质量的关系教学设计

教学

环节

教   学   内   容

教 学 方 法

引

入

课

题

创设情景，引入课题

演示视频材料1：在同一画面演示喷气式飞机从航母上起飞、列车起步并附有加速数值（飞机8m/s2，列车0.3 m/s2）。

演示视频材料2：在同一画面演示普通汽车和赛车起瞳并附有加速度数值（普通汽车2 m/s2，赛车4.5 m/s2）

引导学生思考问题：飞机、列车、汽车在起动时可以产生不同的加速度，你认为加速度的大小与哪些因素有关呢？

引导学生分析得出结论：物体的加速度大小与物体的大小，与物体质量的大小有关系。物体质量一定时，受力越大，加速度越大；物体受力一定时质量越小，加速度越大。

    提出本节课题：用实验探究物体加速度的大小与物体的受力，物体的质量的定量关系。

演示视频材料

提出问题让学生观察讨论

由学生分析得出定性结论

引入课题

新

课

教

学

一、提出问题：

加速度的大小与物体受力的大小，物体的质量有关，如何研究这三个变量之间的关系呢？

   用控制变量法研究a、F、m三者之间的关系，先保持物体的质量m不变，研究加速度a与受力F的关系，再保持受力F不变，研究加速度a与物体的质量m的关系，最后把研究的结果综合起来，即可得物体的加速度a与物体所受外力F，物体的质量m三个量之间的关系。

二、要求学生猜想和假设

根据前面的分析猜想加速度a的大小与物体所受外力F大小成正比，与物体的质量m成反比

三、引导学生设计实验方案，确定实验步骤

1、实验方案：

让小车在外力作用下在长木板上作匀加速直线运动，测量小车的质量m，小车运动的加速度a,小车所受外力F，研究m一定时，a与F的定量关系；F一定时，a与m的定量关系。

2、实验步骤：

（1）选取实验器材、按照图1组装器材

（2）利用天平测量小车、钩码的质量。

（3）保持小车质量m不变，通过悬挂不同质量的小钩码对小车产生不同的拉力F，利用打点计时器打出绳带，测量出对应拉力下的小车的加速度a，记录拉力F与相应的加速度a的大小记录表格里。

（4）保持悬挂小钩码不变，通过在小车上增加砝码改变小车的质量，利用打点计时器测量对应的加速度，记录小车质量m与相应的加速度a的大小。

四、指导学生做分组操作实验采集数据

五、分析与论证

1、分析处理实验数据

指导学生用图象法处理实验数据，分别在坐标纸上作出a—F图象和a— 1/m图象，看它们是否两条过原点的直线。

2、听取学生分组实验汇报

（1）让学生自己根据实验得出物体的加速度a的大小与物体受力F的大小、物体的质量m三者的关系，对前面的猜想进行验证

（2）听取小组实验汇报

（3）学生互评

学生思考提出研究方法——控制变量法

让学生根据前面的分析猜想a与F、m的关系

引导学生选择器材，借助CAI课件解读实验装置，引导学生确定如何测量F、m和a设计表格，强调打点计时器测量a，强调钩码质量不能太大（其系统误差，让学生自己去探究）

学生合作实验、交流结果、教师巡视指导

学生进行数据处理和得出实验结论

学生交流实验结果、互评

教

学

小

结

六、课堂小结

1、对学生实验进行评估，请同学思考该实验还可以如何改进，实验误差是由哪些原因引起的等

2、教师小结：

我们根据实验数据作出的图象都可以证明我们的猜想是成立的，也就是在物体的质量一定时，物体的加速度a的大小与物体所受外力F的大小成正比，即a∝ F；物体受力一定时，物体的加速度a的大小与物体的质量m成反比，即 a∝1/m，这就是我们下一节课要学习的牛顿第二定律。

留待同学思考下一节课回答

教师评价学生实验情况，得出结论为下节课作好铺垫

布

置

作

业

1、写一份关于本节课探究实验的小报告

2、开放实验室，提供气垫导轨让有兴趣同学进一步探索牛顿第二定律

给学生提出进一步探索的问题，进一步提高学生实验技能