《实验:探究加速度与力、质量的关系》教学设计 核心价值: 通过《实验:探究加速度与力、质量的关系》的探究过程,培养学生的实验动手 操作能力、独立思考和团队协作的精神和实事求是、尊重客观规律的科学态度。 教学目标 1.掌握用控制变量法探究加速度与力、质量的定量关系 2.知道测量加速度大小的方法,掌握用图象来分析实验数据,探究物理规律的 方法 3.了解气垫导轨减小摩擦的原理,了解光电门及数字计时器在实验中发挥的作 用 教学重点: 如何提出合理可行的实验方案,数据的分析和处理 教学难点: 实验操作过程、实验误差分析 教学过程 课前: 登陆优教平台,发送预习任务。根据优教平台上学生反馈的预习情况,发现 薄弱点,针对性教学 (优教提示:请登陆优教平台,发送本节预习任务) 、知识回顾,引入新课 牛顿第一定律: 物体不受力 物体静止或匀速直线运动合 运动状态不变 受力平衡 物体受力 受力不平衡物体不能保持静止或匀速 运动状态改变 思考:物体受力不平衡时,会怎样运动呢? 1、什么是物体运动状态的改变?
《实验：探究加速度与力、质量的关系》教学设计 核心价值： 通过《实验：探究加速度与力、质量的关系》的探究过程，培养学生的实验动手 操作能力、独立思考和团队协作的精神和实事求是、尊重客观规律的科学态度。 教学目标： 1. 掌握用控制变量法探究加速度与力、质量的定量关系； 2. 知道测量加速度大小的方法，掌握用图象来分析实验数据，探究物理规律的 方法； 3. 了解气垫导轨减小摩擦的原理，了解光电门及数字计时器在实验中发挥的作 用。 教学重点： 如何提出合理可行的实验方案，数据的分析和处理。 教学难点： 实验操作过程、实验误差分析。 教学过程： 课前： 登陆优教平台，发送预习任务。根据优教平台上学生反馈的预习情况，发现 薄弱点，针对性教学。 （优教提示：请登陆优教平台，发送本节预习任务） 一、知识回顾，引入新课 牛顿第一定律： 思考：物体受力不平衡时，会怎样运动呢？ • 1、什么是物体运动状态的改变？
物体运动状态的改变就是速度(大小和方向)发生了改变,即物体具有了 加速度。 2、运动状态改变的原因是什么? 力是改变物体运动状态的原因,即力是产生加速度的原因。 3、如何度量运动状态改变的难易程度? 质量大的物体的运动状态较难改变,即物体的惯性大 质量小的物体的运动状态较易改变,即物体的惯性小; 质量是物体惯性大小的度量。 那么,加速度与力、质量之间有什么样的联系呢? 控制变量法:研究三个量之间的关系时,需要先控制一个量不变,研究另外 两个量之间的关系。 实验探究思路 加速度与 加速度与力的关系 力、质量 的关系 加速度与质量的关 系 实验:探究加 速度与力、质 两个问题(测加速 量的关系 度、提供和测量力) 制定实验 探究方案 方案 实验数据处理 三、加速度与力的关系 生活经验:用大的力推物体,物体会获得大的加速度;而用小的力推相同的 物体,物体会获得小的加速度 大的力F 质量大的加速度 的力F/质量)小的加速度
物体运动状态的改变就是速度（大小和方向）发生了改变，即物体具有了 加速度。 • 2、运动状态改变的原因是什么？ 力是改变物体运动状态的原因，即力是产生加速度的原因。 • 3、如何度量运动状态改变的难易程度？ 质量大的物体的运动状态较难改变，即物体的惯性大； 质量小的物体的运动状态较易改变，即物体的惯性小； 质量是物体惯性大小的度量。 那么，加速度与力、质量之间有什么样的联系呢？ 控制变量法：研究三个量之间的关系时，需要先控制一个量不变，研究另外 两个量之间的关系。 二、实验探究思路 三、加速度与力的关系 生活经验：用大的力推物体，物体会获得大的加速度；而用小的力推相同的 物体，物体会获得小的加速度
猜测:加速度和力之间存在什么样的关系呢? 实验探究 控制物体的质量不变,探究加速度与受力之间的定量关系。 两个问题: 怎样测量物体的加速度? ①参考前面学习过的《实验:探究小车速度随时间变化的规律》实验中 就算加速度的方法; ②可以使用光电门、数字计时器得到物体的瞬时速度。 2.怎样提供并测量物体所受的恒力? 要求物体所受的合力恒定,且方便测量,参考前面学习过的《实验:探 究小车速度随时间变化的规律》的实验装置,可用钩码拉着滑块运动, 什么情况下,我们可以把钩码所受的重力直接看作滑块的合力呢? ①考虑到滑块与长木板之间有摩擦力,可用重力的分力来平衡摩擦力; 考虑到加速度比较大时,拉力不等于重力,可让滑块的质量远大于钩码 的总质量,则加速度较小,此时认为拉力近似等于钩码的重力 ②也可用气垫导轨、力传感器来直接测量拉力的大小 实验器材 气垫导轨装置(导轨、滑块、气源、光电门、光电计时器)、钩码、砝码、天平、 力传感器、细绳等。 实验探究: 光电门 光电门 遮光条 气垫导轨 力传感器 水平放置的气垫导轨上的滑块所受的摩擦力可以忽略时,作用在滑块上的拉
猜测：加速度和力之间存在什么样的关系呢？ 实验探究： 控制物体的质量不变，探究加速度与受力之间的定量关系。 两个问题： 1. 怎样测量物体的加速度？ ①参考前面学习过的《实验：探究小车速度随时间变化的规律》实验中 就算加速度的方法； ②可以使用光电门、数字计时器得到物体的瞬时速度。 2. 怎样提供并测量物体所受的恒力？ 要求物体所受的合力恒定，且方便测量，参考前面学习过的《实验：探 究小车速度随时间变化的规律》的实验装置，可用钩码拉着滑块运动， 什么情况下，我们可以把钩码所受的重力直接看作滑块的合力呢？ ①考虑到滑块与长木板之间有摩擦力，可用重力的分力来平衡摩擦力； 考虑到加速度比较大时，拉力不等于重力，可让滑块的质量远大于钩码 的总质量，则加速度较小，此时认为拉力近似等于钩码的重力。 ②也可用气垫导轨、力传感器来直接测量拉力的大小。 实验器材： 气垫导轨装置（导轨、滑块、气源、光电门、光电计时器）、钩码、砝码、天平、 力传感器、细绳等。 实验探究： 水平放置的气垫导轨上的滑块所受的摩擦力可以忽略时，作用在滑块上的拉
力就是合外力 实验设计: 1.搭建好实验器材,气垫导轨水平; 2.让滑块在钩码的作用下加速运动; 3.记录滑块通过光电门的速度v和v2、钩码的质量、两光电门间的距离s; 4.保持滑块的质量不变,通过改变钩码的个数,以改变拉力的大小,重复实 验多次。 (优教提示:请打开素材“动画演示:探究加速度与力的关系”) 思考:如何计算加速度呢? 计算加速度的方法: v2-11 注意:若光电计时器仅能记录滑块通过光电门的时间,由于时间很短,故可用 v=dt(d为遮光条宽度)的方法得到滑块的瞬时速度。 数据分析:将滑块质量不变时的数据记入表格进行分析 滑块的质量M= kg 钩码的滑块所受通过光电通过光电两光电门间加速度计算 质量拉力的大门A的速门B的速的距离sm a/(m/s2) m/ks 小FN度v/ms)度v2/ms) 同学们小组合作完成实验,把实验数据填入表格中。 数据处理: 从这些数据,同学们发现了什么样的规律呢?是否满足正比关系? 图象法处理质量不变时,加速度与合力之间的关系,以合力为横坐标、加速 度为纵坐标,在坐标纸上描出相应的实验数据,作a-F的关系图象
力就是合外力。 实验设计： 1. 搭建好实验器材，气垫导轨水平； 2. 让滑块在钩码的作用下加速运动； 3. 记录滑块通过光电门的速度 v1 和 v2、钩码的质量、两光电门间的距离 s； 4. 保持滑块的质量不变，通过改变钩码的个数，以改变拉力的大小，重复实 验多次。 （优教提示：请打开素材“动画演示：探究加速度与力的关系”） 思考：如何计算加速度呢？ 计算加速度的方法： 注意：若光电计时器仅能记录滑块通过光电门的时间，由于时间很短，故可用 v=d/t（d 为遮光条宽度）的方法得到滑块的瞬时速度。 数据分析：将滑块质量不变时的数据记入表格进行分析 滑块的质量M= kg 钩码的 质量 m/kg 滑块所受 拉力的大 小 F/N 通过光电 门 A 的速 度 v1/(m/s) 通过光电 门 B 的速 度 v2/(m/s) 两光电门间 的距离 s/m 加速度计算 a/(m/s2 ) 同学们小组合作完成实验，把实验数据填入表格中。 数据处理： 从这些数据，同学们发现了什么样的规律呢？是否满足正比关系？ 图象法处理质量不变时，加速度与合力之间的关系，以合力为横坐标、加速 度为纵坐标，在坐标纸上描出相应的实验数据，作 a-F 的关系图象
■■■■■■■■■■■■■ 同学们将本小组测量的实验数据,描点在坐标纸上,并观察规律。 注意:描点连线时,要让点均匀地分布在直线的两边,误差较大的点应舍去。 探究结论 aF图象是一条过坐标原点的直线,表示质量一定时,a与F成正比 四、加速度与质量的关系 同学们设计实验方案:从生活经验出发,猜想加速度与质量又成什么关系? 怎样用现有的实验器材设计实验进行验证呢? 生活经验:用力推质量大的物体,物体会获得小的加速度;而用相同的力推 质量小的物体,物体会获得大的加速度。 的质小的加速度 F.(小的质)大的加速度 猜想:加速度可能与质量成反比。 实验探究:控制滑块的受力不变,探究加速度与质量之间的定量关系
同学们将本小组测量的实验数据，描点在坐标纸上，并观察规律。 注意：描点连线时，要让点均匀地分布在直线的两边，误差较大的点应舍去。 探究结论： a-F 图象是一条过坐标原点的直线，表示质量一定时， a 与 F 成正比。 四、加速度与质量的关系 同学们设计实验方案：从生活经验出发，猜想加速度与质量又成什么关系？ 怎样用现有的实验器材设计实验进行验证呢？ 生活经验：用力推质量大的物体，物体会获得小的加速度；而用相同的力推 质量小的物体，物体会获得大的加速度。 猜想：加速度可能与质量成反比。 实验探究：控制滑块的受力不变，探究加速度与质量之间的定量关系