探究加速度與力質(zhì)量的關(guān)系教案

課時(shí)教案第四單元第2案總第案課題：§實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系201年月日教學(xué)目標(biāo)核心素養(yǎng)科學(xué)探究：學(xué)會(huì)控制變量法研究物理規(guī)律；科學(xué)探究：會(huì)測(cè)量加速度、力和質(zhì)量，能做出物體運(yùn)動(dòng)的a-F、圖像科學(xué)探究：能通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及圖像得出加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，會(huì)誤差分析科學(xué)探究：會(huì)知道平衡摩擦力的原理和減少系統(tǒng)誤差的方法教學(xué)重點(diǎn)1、實(shí)驗(yàn)原理和步驟2、加速度和力、質(zhì)量的測(cè)量及注意事項(xiàng)3、數(shù)據(jù)分析教學(xué)難點(diǎn)1、物理量的測(cè)量2、數(shù)據(jù)分析3、高考考點(diǎn)課型新授教具教法教學(xué)過(guò)程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)預(yù)設(shè)學(xué)生活動(dòng)預(yù)設(shè)課前復(fù)習(xí)：1．力的概念：物體力是物體間的相互作用。2．力的作用效果是什么？如何改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)呢？引入：牛頓第一定律定性揭示了力與運(yùn)動(dòng)的實(shí)質(zhì)關(guān)系，力不是使物體運(yùn)動(dòng)的原因，而是改變物體運(yùn)動(dòng)的原因（是產(chǎn)生加速度的原因，加速度表征物體速度變化的快慢）。如何定量描述力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系呢？結(jié)合生活中實(shí)例可以定性得出：觀察下圖觀看視頻，啟動(dòng)快的交通工具教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)預(yù)設(shè)學(xué)生活動(dòng)預(yù)設(shè)控制變量法可引導(dǎo)學(xué)生得出來(lái)。F相同時(shí)，m越小，物體啟動(dòng)越快，反之越慢。m相同時(shí)，F(xiàn)越大，物體啟動(dòng)越快，反之越慢。猜想：a與m、F有關(guān)，可能與F成正比，與m成反比。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。一、實(shí)驗(yàn)思路：1.方法：控制變量法2.探究m一定，a與F的關(guān)系保持小車質(zhì)量不變，通過(guò)改變懸掛的重物質(zhì)量，改變小車所受的拉力，測(cè)的不同拉力下小車運(yùn)動(dòng)的加速度，分析加速度與拉力的定量關(guān)系。2.探究F一定，a與m的關(guān)系保持小車所受的拉力不變，通過(guò)在小車上增加砝碼（或其它質(zhì)量一定的重物）改變小車的質(zhì)量，測(cè)的不同質(zhì)量對(duì)應(yīng)的加速度，分析加速度與質(zhì)量的定量關(guān)系。二、物理量的測(cè)量與改變1.小車質(zhì)量的測(cè)量與改變天平測(cè)量，在小車上增加砝碼（或其它質(zhì)量一定的重物）改變小車的質(zhì)量。2.加速度的測(cè)量方法1.讓小車拖動(dòng)紙帶做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，用刻度尺測(cè)量位移x，根據(jù)紙帶測(cè)出發(fā)生這段位移所用的時(shí)間t，然后用求出a教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)預(yù)設(shè)學(xué)生活動(dòng)預(yù)設(shè)方法2.通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，利用逐差法求出a.方法3.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的是a與F、m的比例關(guān)系，并非是定量關(guān)系，所以不一定要測(cè)出a的具體值。論證：由于小車做的是初速度為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)，由得：所以可以采用對(duì)照組實(shí)驗(yàn)，讓兩輛小車同時(shí)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)停止，由可得，所發(fā)生的位移之比即是a之比。即：3.拉力的測(cè)量①怎樣能保證在物體的運(yùn)動(dòng)方向只受恒力作用？平衡摩擦力。（此處重點(diǎn)利用力的分解法講清平衡摩擦力的原理）。思考：平衡摩擦力后如果再次重復(fù)做實(shí)驗(yàn)，是否需要再次平衡？學(xué)生思考后回答：②沙和沙桶的重力是否就是對(duì)小車的拉力？證明：設(shè)小車質(zhì)量為M，砝碼質(zhì)量為m0，運(yùn)動(dòng)的加速度為a，則有：得：設(shè)繩中張力為T，由牛頓第二定律得：當(dāng)M》m時(shí)，T≈m0g③怎樣改變F？（減砝碼，說(shuō)明原因）注意強(qiáng)調(diào)：平衡摩擦力時(shí)不需要掛小桶，但需要拉著紙帶一起運(yùn)動(dòng)。證明過(guò)程可以不介紹，直接給出結(jié)論：M》m時(shí)，T≈m0g學(xué)習(xí)牛頓第二定律后再回過(guò)頭來(lái)證明。教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)預(yù)設(shè)學(xué)生活動(dòng)預(yù)設(shè)三、實(shí)驗(yàn)方案1.原理圖2.實(shí)驗(yàn)器材小車、砝碼、沙和沙桶（天平）、細(xì)繩、紙帶、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（交流電源）、墊木、一段帶有定滑輪的長(zhǎng)木板、毫米刻度尺。3.實(shí)驗(yàn)步驟①用天平測(cè)出小車質(zhì)量m，記錄下來(lái)②按照原理圖把實(shí)驗(yàn)器材安裝好。（小車拖著紙帶，但不掛重物）③平衡摩擦力（補(bǔ)償阻力）④細(xì)繩繞過(guò)定滑輪，保持小車質(zhì)量不變，測(cè)量a與F的關(guān)系記錄下各項(xiàng)數(shù)據(jù)。⑤保持拉力不變，改變小車質(zhì)量，測(cè)量a與M的關(guān)系，記錄下各項(xiàng)數(shù)據(jù)。四、數(shù)據(jù)處理1.a與F的定量關(guān)系用逐差法分別求出不同拉力作用下的加速度，以a為縱坐標(biāo)，F(xiàn)為橫坐標(biāo)在坐標(biāo)紙上建立直角坐標(biāo)系，然后做出a-F圖像，若圖像是一條過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，則說(shuō)明a與F成正比。與M的定量關(guān)系用逐差法分別求出不同拉力作用下的加速度，以a為縱坐標(biāo)，M為橫坐標(biāo)在坐標(biāo)紙上建立直角坐標(biāo)系，然后做出a-M圖像，槽碼的使用教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)預(yù)設(shè)學(xué)生活動(dòng)預(yù)設(shè)發(fā)現(xiàn)圖線是曲線，不易確定兩者關(guān)系，可以改成畫圖像，如果圖線是一條過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，這說(shuō)明a與M成反比。如右圖所示：bba0a0cM1/M誤差分析：分析以下三個(gè)圖像產(chǎn)生的原因。FaFFaFa1/Ma五、實(shí)驗(yàn)結(jié)論1.保持物體質(zhì)量不變時(shí)，物體的加速度a與受到的拉力F成正比；2.保持拉力F不變時(shí)，物體的加速度a與物體的質(zhì)量M成反比。綜合以上分析得出：m一定時(shí)，a∝FF一定時(shí)，