人教版必修一4.2　實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系　教案

實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系重/難點(diǎn)重點(diǎn)：1. 怎樣測量物體的加速度。2怎樣提供和測量物體所受的力。難點(diǎn)：指導(dǎo)學(xué)生選器材，設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，作出圖象，得出結(jié)論。重/難點(diǎn)分析重點(diǎn)分析：加速度的測量：由紙帶根據(jù)公式x，結(jié)合逐差法計(jì)算出小車的加速度。在現(xiàn)實(shí)中，僅受一個(gè)力的情況幾乎是不存在的。一個(gè)單獨(dú)的力的作用效果與跟它大小、方向都相同的合力的作用效果是相同的，因此，在實(shí)驗(yàn)中我們只要測出物體所受的合力即可。難點(diǎn)分析：本節(jié)是探索規(guī)律的實(shí)驗(yàn)，就是讓學(xué)生親身體驗(yàn)探究過程。在教師的引導(dǎo)下學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)腦進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，體會(huì)通過控制變量來研究物理規(guī)律的重要方法，在研究電阻、電容等實(shí)驗(yàn)中都會(huì)用到此法。只有讓學(xué)生在實(shí)際的設(shè)計(jì)和操作中才能使學(xué)生體會(huì)到物理學(xué)研究的方法，達(dá)到掌握方法、提高能力的目的。突破策略一、加速度與力的關(guān)系讓學(xué)生閱讀課本，明確以下兩個(gè)方面內(nèi)容：1.實(shí)驗(yàn)的基本思路：保持物體的質(zhì)量不變，測量不同力下的加速度，分析加速度與力的關(guān)系。2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析：根據(jù)定性分析判斷結(jié)果：力越大，加速度越大，猜測aF,。（1）設(shè)計(jì)表格，如： 次數(shù)項(xiàng)目123456F/Na/（ms-2）(2)建立坐標(biāo)系如圖4-2-2：圖4-2-2（3）描點(diǎn)（4）連線通過得到的圖線，分析a與F的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)a-F圖象是一條過原點(diǎn)的直線。改變小車的質(zhì)量重復(fù)上面步驟，看得出的圖象有什么不同。二、加速度與質(zhì)量的關(guān)系讓學(xué)生閱讀課本，明確以下兩個(gè)方面的內(nèi)容：1. 實(shí)驗(yàn)的基本思路：保持物體受力不變，測量不同質(zhì)量下的加速度，分析加速度與質(zhì)量的關(guān)系。2. 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析：根據(jù)定性分析判斷結(jié)果：質(zhì)量越大，加速度越小，猜測a,。（1）設(shè)計(jì)表格，如：次數(shù)項(xiàng)目123456a/ms-2m/kg/kg-1/kg-n（2）建立坐標(biāo)系如圖4-2-3：a-或a-圖4-2-3（3）描點(diǎn)（4）連線得到圖線分析，分析a與m的關(guān)系。為了增強(qiáng)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的目的性，引導(dǎo)學(xué)生分析以下內(nèi)容：這個(gè)實(shí)驗(yàn)需要測量的物理量有三個(gè)：物體的速度、物體所受的力、物體的質(zhì)量。質(zhì)量可用天平測量，本實(shí)驗(yàn)要解決的主要問題是怎樣測量加速度和怎樣提供與測量物體受到的力。三、制定實(shí)驗(yàn)方案時(shí)的兩個(gè)問題圖4-2-41怎樣測量（或比較）物體的加速度，你能想到哪些方法？讓學(xué)生思考后回答：用如圖4-2-4所示的裝置：在一端有滑輪的長木板上，放一小車，通過細(xì)繩另一端的鉤碼拉小車。（1）讓物體做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，用刻度尺測量物體運(yùn)動(dòng)的位移，用秒表測量出運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，由x=公式算出。（2）讓物體做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。在運(yùn)動(dòng)物體后安裝一條通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，根據(jù)紙帶上打出的點(diǎn)來測量加速度。（3）直接用加速度計(jì)測量?？偨Y(jié)：這些方法的共同特點(diǎn)是直接測出了加速度的大小，我們要探究的是加速度與其他量之間的比例關(guān)系，如果不直接測出加速度，我們能否找出加速度和質(zhì)量之間的定量關(guān)系呢？學(xué)生思考后回答：如果測出兩個(gè)初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)在相同時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移、,位移之比就是加速度之比。如果測出兩個(gè)初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)物體在相同位移內(nèi)所用時(shí)間、，時(shí)間比的平方就是加速度之比的倒數(shù)。2怎樣提供和測量物體所受的恒力?，F(xiàn)實(shí)中，除了真空中拋出或落下的物體（僅受重力）外，僅受一個(gè)力的物體幾乎是不存在的。然而，一個(gè)單獨(dú)的力的作用效果與跟它大小、方向都相同的合力的作用效果是相同的，因此，實(shí)驗(yàn)中力F的含義可以是物體所受的合力。那么，如何為一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體提供一個(gè)恒定的合力？如何測出這個(gè)合力呢？交流討論：用前邊測加速度的器材，使物體做勻加速運(yùn)動(dòng)的力就是物體的合力，這個(gè)合力就等于鉤碼的重力。通過改變鉤碼的個(gè)數(shù)就可以改變物體所受的合力，通過測量鉤碼的重力就可測得物體所受的合力。注意事項(xiàng)：（1）在鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的條件下，鉤碼的重力大小才近似等于小車所受合力。（2）小車在運(yùn)動(dòng)時(shí)還受到木板對它的滑動(dòng)摩擦力，那么我們?nèi)绾螠p小滑動(dòng)摩擦力，使物體所受的合力盡可能接近鉤碼的重力？學(xué)生交流討論，大膽設(shè)想，并小組總結(jié)。結(jié)論：（1）換用接觸面光滑的木板。（2）平衡滑動(dòng)摩擦力。方法：將木板一端墊高，讓小車從木板上能勻速滑動(dòng)。根據(jù)上面討論的內(nèi)容選定自己的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，教師巡回指導(dǎo)。四、怎樣由實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出結(jié)論學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，利用前面的方法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，讓小組代表發(fā)言。教師對各小組學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案、數(shù)據(jù)處理方法、實(shí)驗(yàn)結(jié)論等情況進(jìn)行評價(jià)，讓學(xué)生明確，只要設(shè)計(jì)方案合理，親身體驗(yàn)探究過程，至于能否得出正確結(jié)果并不多么重要。例1. 在“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)中，在研究加速度a與小車的質(zhì)量M的關(guān)系時(shí)，由于沒有注意始終滿足Mm的條件，結(jié)果得到的圖象應(yīng)是圖中的()解析： 在本實(shí)驗(yàn)中， 小車的加速度a， 則繩子的張力F，在研究加速度跟小車質(zhì)量M的關(guān)系時(shí)，保持m不變，若橫軸為1/(Mm)，則a1/(Mm)圖象應(yīng)是過原點(diǎn)的直線，當(dāng)滿足Mm時(shí)，m可以忽略不計(jì)，a，a1/M圖象還可以滿足圖象是過原點(diǎn)的直線；當(dāng)小車的質(zhì)量較小，不滿足Mm時(shí)，斜率將變小，圖象便發(fā)生彎曲。故選D。突破反思本節(jié)課先通過多媒體展示的畫面提出問題，然后通過實(shí)例大膽猜測（或作出假設(shè)），再通過實(shí)驗(yàn)搜集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用圖象通過對數(shù)據(jù)分析，得出結(jié)論來驗(yàn)證假設(shè)，最后反復(fù)驗(yàn)證得出定律。讓學(xué)生深刻體會(huì)了探究實(shí)驗(yàn)的模式，培