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視頻標簽：加速度與力,質(zhì)量的關系
所屬欄目：高中物理優(yōu)質(zhì)課視頻
視頻課題：人教版必修一物理第四章第二節(jié)探究加速度與力質(zhì)量的關系-河南
教學設計、課堂實錄及教案：人教版必修一物理第四章第二節(jié)探究加速度與力質(zhì)量的關系-河南省 - 新鄉(xiāng)
《實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關系》
【教學目標】
知識與技能
1.理解物體運動狀態(tài)的變化快慢即加速度大小與力有關，與質(zhì)量也有關。
2.通過實驗探究加速度與力和質(zhì)量的定量關系。 3.培養(yǎng)學生動手操作能力。 過程與方法
1.指導學生定量地探究加速度與力和質(zhì)量的關系，知道用控制變量法進行實驗。
2.引導學生自己設計實驗，并根據(jù)設計進行實驗。 3.對實驗數(shù)據(jù)進行處理，并能根據(jù)數(shù)據(jù)結果得出結論。 情感、態(tài)度、價值觀
1.通過實驗，培養(yǎng)實事求是、尊重客觀規(guī)律的科學態(tài)度。 2.通過探究激發(fā)學生的求知欲和創(chuàng)新精神。 3.培養(yǎng)與人合作的團隊精神。 【教學重點】
1.控制變量法的使用。
2.如何提出實驗方案，并使實驗方案合理可行。 3.實驗數(shù)據(jù)的分析和處理。
【教學難點】
1．在老師引導下提出切實可行的實驗方案。 2．實驗的操作過程。 【教學用具】
小車，一端帶有滑輪的長木板， 50g規(guī)格鉤碼1盒（每盒10個），砝碼1盒，刻度尺，打點計時器，學生電源，小桶，細線，紙帶,刻度尺 【教學過程】
一、 回顧復習，引入新課
師：同學們，上節(jié)課我們學習了牛頓第一定律。首先，我請一位同學回憶一下牛頓第一定律的內(nèi)容。
生：牛頓第一定律的內(nèi)容是：一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。
師：好，請坐。除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。那什么是運動狀態(tài)的改變？（速度的改變）運動狀態(tài)的改變就是速度的改變，也就是產(chǎn)生了加速度。這說明力是產(chǎn)生加速度的原因。即：力F是迫使物體“運動狀態(tài)改變”的原因。另外，一切物體都有保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質(zhì)。我們把這個性質(zhì)稱之為“慣性”。而慣性和哪些因素有關呢？（質(zhì)量）對，慣性只和質(zhì)量有關。這說明質(zhì)量M可以用來描述物體“抵抗運動狀態(tài)變化”的本領。而加速度又是描述物體“運動狀態(tài)變化快慢”的物理量。看來這三個量之間存在著必然的聯(lián)系。那究竟他們之間存在著什么樣的關系呢？這節(jié)課我們就來探究加速度與力、質(zhì)量的關系。
板書：4.2探究加速度與力、質(zhì)量的關系 二、 新課教學，定性研究
師：加速度與力、質(zhì)量三者之間到底存在著什么樣的關系呢？我們先來做一個小實驗。
學生上臺做小實驗
師：通過剛才的實驗，大家對加速度、力、質(zhì)量的關系做一個猜想，定性地分析一下它們的關系。
生：力越大，加速度越大。質(zhì)量越大，加速度越小。 師：也就是說當M一定時，F(xiàn)越大，a越大。那能不能說a∝F呢？（不能）,因為也可能a∝F2
，a∝F3
…同理，當F一定時，M越大，a越小。那能不能說a∝1/M?(不能)，因為也有可能a∝1/M2
,a∝1/M3
…所以，只是定性地分析是不夠的，我們還要通過實驗來探究它們之間的定量關系。 三、 實驗操作，定量探究
師：在我們物理中要研究一個量與兩個量之間的關系時，用什么方法？
生：控制變量法。
板書：研究方法：控制變量法
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師：好，初中我們學習過控制變量法。即：一、保持m不變，探究a與F的關系。二、保持F不變，探究a與M的關系。
明確了研究方法，接下來，我們就要具體地設計實驗方案。要想研究三者之間的關系，就要把三個量分別測量出來。大家想一想，M、a、F三個量分別用什么測量工具來測量？
生：質(zhì)量用天平測量，加速度用打點計時器測量，力用彈簧測力計測量。
師：好，質(zhì)量可以用天平測量，但是為了節(jié)約時間，老師已經(jīng)給大家測量好，每組實驗桌上的小車的質(zhì)量都是0.178kg。每個鉤碼的質(zhì)量都是50g，砝碼上面都已經(jīng)標有克數(shù)，所以，質(zhì)量不用再測量。加速度可以用我們前面學過的打點計時器來測量。大家還記得嗎，打點計時器打出紙帶后，我們是用什么方法來計算小車的加速度？（逐差法）。好，一會兒我們就自己動手用“逐差法”來計算小車的加速度。還有一個物理量—力，這位同學說用彈簧測力計測量拉力，但是，大家想一想，如果用手通過彈簧測力計拉小車，能否保證這個拉力是個恒力？（不能）。因為手的抖動等因素很難保證這個拉力是個恒力。所以，我們能不能用別的方法來獲得小車所受的拉力？大家可以看到我們每一組桌面上都有這樣的實驗器材，包括：小車，小桶，砝碼，一端帶有滑輪的長木板，打點計時器，紙帶，刻度尺。大家開動腦筋，
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可以相互談論，想一想：如何利用我們現(xiàn)有的實驗器材，給小車提供一個恒力。并同時完成學案上的問題1。
學生談論
師：請這一組同學說說你們的想法。
生：可以通過細線將小車和鉤碼連在一起，小車在鉤碼的牽引力作用下做勻加速直線運動，這時，鉤碼的重力大小就等于小車所受的拉力大小。
師：這位同學的思路很好，我們看，如果我們把這位同學所說的畫成圖，就是這樣一個實驗圖。鉤碼通過細線拴在小車上，小車后面帶著紙帶，紙帶穿過打點計時器。當鉤碼下落的時候，就會給小車提供一個拉力，這個拉力就近似等于鉤碼的重力，至于為什么是近似相等，我們下節(jié)課再詳細地分析。而且，通過改變鉤碼的個數(shù)就可以改變拉力的大小。但是，這里還有一個疑問，小車在運動時繩上的拉力是不是等于小車受到的合力？（不是）它還受到木板對它的摩擦力，而且摩擦力不好測量，我們該如何來消除摩擦力的影響？又是如何知道摩擦力的影響已經(jīng)被消除了？這就是我們學案上的第2個問題，請大家談論完成學案。
生：把長木板一端墊高，用重力沿斜面向下的分力去平衡摩擦力，當細線上不掛鉤碼，輕推小車，小車能在木板上勻速下滑時，就證明摩擦力已經(jīng)被平衡掉了。（那怎么知道小車是不是勻速直線運動?）可以通過打出的紙帶是否點跡均勻來判斷。此時，再掛上鉤碼小車所受的拉力就是小車所受的合力。
師：好，非常好。平衡完摩擦力我們就可以進行實驗。我們再來明確一下需要測量的物理量：小車的加速度a,小車與其上砝碼的總質(zhì)量M,小車所受的拉力F。這里還要特別強調(diào)只有當m<<M時，小桶和砝碼的總重力才近似等于小車所受的拉力。在我們現(xiàn)有的器材中，由于鉤碼的質(zhì)量太大，所以，我們可以用小桶，或者在小桶里放砝碼來給小車提供拉力。下面，我們就按照大屏幕上的實驗步驟來進行分組實驗。由于時間有限，我們分組進行，左邊的同學做第一個實驗：保持小車的質(zhì)量不變，探究加速度與力的關系。右邊的同學做第二個實驗：保持小車的受力不變，探究加速度與質(zhì)量的關系。每個小組測量5組數(shù)據(jù)，注意每個組員的分工。請大家一邊做實驗一邊把數(shù)據(jù)填入學案的表格中，開始實驗。
學生分組實驗 四、 數(shù)據(jù)處理，得出結論
師：下面先來看第一個實驗，黑板上是左邊第一個小組的實驗數(shù)據(jù)。我們通過建立直角坐標系，以a為縱坐標，F(xiàn)為橫坐標，作圖，通過描點作圖的方法作出a－F圖像，通過圖像來研究加速度與力的關系。結果，通過作圖我們看出：這些點幾乎都落在同一條傾斜的直線上，由于我們實驗當中有誤差的影響，所以，這條直線沒有經(jīng)過原點，但是，經(jīng)過
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大量的實驗證明：a－F圖像就是一條過原點的傾斜直線，即：當M一定時，a與F成正比。
接著，我們來看第二個實驗，黑板上是右邊第二個小組的實驗數(shù)據(jù)。以a為縱坐標，1/M為橫坐標，通過建立直角坐標系作圖，我們可以看出，a－1/M的圖像也是一條傾斜的直線，經(jīng)過大量的實驗證明，a－1/M圖像是一條過原點的傾斜直線，即：當F一定時，a與M成反比。
大量的實驗表明：a與F成正比，與M成反比，其實，早在幾百年前牛頓就已經(jīng)總結出這樣的規(guī)律。這就是著名的牛頓第二定律。我們下節(jié)課再詳細研究。 五、 課堂小結，課后思考
師：這節(jié)課，我們運用控制變量法來探究加速度與力、質(zhì)量的關系，通過作圖的方法得出結論：加速度與力成正比，與質(zhì)量成反比。課下，我們留兩個思考題：1、如果不直接測量加速度的具體數(shù)值，還有沒有其他可行的研究方法。2、為什么在鉤碼質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量的前提下，鉤碼的重力才近似等于小車所受的拉力。請同學們課下思考，下節(jié)課我們解答。今天這節(jié)課，我們探究到這里，下課。
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