視頻標(biāo)簽：加速度與力,質(zhì)量的關(guān)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(guān)系-河南

教學(xué)設(shè)計(jì)、課堂實(shí)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(guān)系-河南省 - 新鄉(xiāng)

《實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系》               
【教學(xué)目標(biāo)】  
知識(shí)與技能 
1.理解物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化快慢即加速度大小與力有關(guān)，與質(zhì)量也有關(guān)。 
2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究加速度與力和質(zhì)量的定量關(guān)系。 3.培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作能力。 過(guò)程與方法 
1.指導(dǎo)學(xué)生定量地探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系，知道用控制變量法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 
2.引導(dǎo)學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 3.對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并能根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)果得出結(jié)論。 情感、態(tài)度、價(jià)值觀 
1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)實(shí)事求是、尊重客觀規(guī)律的科學(xué)態(tài)度。 2.通過(guò)探究激發(fā)學(xué)生的求知欲和創(chuàng)新精神。 3.培養(yǎng)與人合作的團(tuán)隊(duì)精神。 【教學(xué)重點(diǎn)】 
1.控制變量法的使用。 
2.如何提出實(shí)驗(yàn)方案，并使實(shí)驗(yàn)方案合理可行。 3.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析和處理。 
 
【教學(xué)難點(diǎn)】 
   1．在老師引導(dǎo)下提出切實(shí)可行的實(shí)驗(yàn)方案。    2．實(shí)驗(yàn)的操作過(guò)程。 【教學(xué)用具】 
小車，一端帶有滑輪的長(zhǎng)木板， 50g規(guī)格鉤碼1盒（每盒10個(gè)），砝碼1盒，刻度尺，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，學(xué)生電源，小桶，細(xì)線，紙帶,刻度尺 【教學(xué)過(guò)程】 
一、 回顧復(fù)習(xí)，引入新課 
師：同學(xué)們，上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了牛頓第一定律。首先，我請(qǐng)一位同學(xué)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。 
師：好，請(qǐng)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變？（速度的改變）運(yùn)動(dòng)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(shuō)明力是產(chǎn)生加速度的原因。即：力F是迫使物體“運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變”的原因。另外，一切物體都有保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)。我們把這個(gè)性質(zhì)稱之為“慣性”。而慣性和哪些因素有關(guān)呢？（質(zhì)量）對(duì)，慣性只和質(zhì)量有關(guān)。這說(shuō)明質(zhì)量M可以用來(lái)描述物體“抵抗運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化”的本領(lǐng)。而加速度又是描述物體“運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化快慢”的物理量。看來(lái)這三個(gè)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(guān)系呢？這節(jié)課我們就來(lái)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。 
板書：4.2探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 二、 新課教學(xué)，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(guān)系呢？我們先來(lái)做一個(gè)小實(shí)驗(yàn)。 
學(xué)生上臺(tái)做小實(shí)驗(yàn) 
師：通過(guò)剛才的實(shí)驗(yàn)，大家對(duì)加速度、力、質(zhì)量的關(guān)系做一個(gè)猜想，定性地分析一下它們的關(guān)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(shuō)當(dāng)M一定時(shí)，F(xiàn)越大，a越大。那能不能說(shuō)a∝F呢？（不能）,因?yàn)橐部赡躠∝F2
，a∝F3
…同理，當(dāng)F一定時(shí)，M越大，a越小。那能不能說(shuō)a∝1/M?(不能)，因?yàn)橐灿锌赡躠∝1/M2
,a∝1/M3
…所以，只是定性地分析是不夠的，我們還要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究它們之間的定量關(guān)系。 三、 實(shí)驗(yàn)操作，定量探究 
師：在我們物理中要研究一個(gè)量與兩個(gè)量之間的關(guān)系時(shí)，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(xué)習(xí)過(guò)控制變量法。即：一、保持m不變，探究a與F的關(guān)系。二、保持F不變，探究a與M的關(guān)系。 
明確了研究方法，接下來(lái)，我們就要具體地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。要想研究三者之間的關(guān)系，就要把三個(gè)量分別測(cè)量出來(lái)。大家想一想，M、a、F三個(gè)量分別用什么測(cè)量工具來(lái)測(cè)量？ 
生：質(zhì)量用天平測(cè)量，加速度用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量，力用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量。 
師：好，質(zhì)量可以用天平測(cè)量，但是為了節(jié)約時(shí)間，老師已經(jīng)給大家測(cè)量好，每組實(shí)驗(yàn)桌上的小車的質(zhì)量都是0.178kg。每個(gè)鉤碼的質(zhì)量都是50g，砝碼上面都已經(jīng)標(biāo)有克數(shù)，所以，質(zhì)量不用再測(cè)量。加速度可以用我們前面學(xué)過(guò)的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來(lái)測(cè)量。大家還記得嗎，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出紙帶后，我們是用什么方法來(lái)計(jì)算小車的加速度？（逐差法）。好，一會(huì)兒我們就自己動(dòng)手用“逐差法”來(lái)計(jì)算小車的加速度。還有一個(gè)物理量—力，這位同學(xué)說(shuō)用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量拉力，但是，大家想一想，如果用手通過(guò)彈簧測(cè)力計(jì)拉小車，能否保證這個(gè)拉力是個(gè)恒力？（不能）。因?yàn)槭值亩秳?dòng)等因素很難保證這個(gè)拉力是個(gè)恒力。所以，我們能不能用別的方法來(lái)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(shí)驗(yàn)器材，包括：小車，小桶，砝碼，一端帶有滑輪的長(zhǎng)木板，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，紙帶，刻度尺。大家開動(dòng)腦筋，
 
                    
             
                    
                             
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可以相互談?wù)摚�想一想：如何利用我們現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)器材，給小車提供一個(gè)恒力。并同時(shí)完成學(xué)案上的問題1。 
學(xué)生談?wù)?nbsp;
師：請(qǐng)這一組同學(xué)說(shuō)說(shuō)你們的想法。 
生：可以通過(guò)細(xì)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(yùn)動(dòng)，這時(shí)，鉤碼的重力大小就等于小車所受的拉力大小。 
師：這位同學(xué)的思路很好，我們看，如果我們把這位同學(xué)所說(shuō)的畫成圖，就是這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)圖。鉤碼通過(guò)細(xì)線拴在小車上，小車后面帶著紙帶，紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。當(dāng)鉤碼下落的時(shí)候，就會(huì)給小車提供一個(gè)拉力，這個(gè)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(xì)地分析。而且，通過(guò)改變鉤碼的個(gè)數(shù)就可以改變拉力的大小。但是，這里還有一個(gè)疑問，小車在運(yùn)動(dòng)時(shí)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(duì)它的摩擦力，而且摩擦力不好測(cè)量，我們?cè)撊绾蝸?lái)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(xué)案上的第2個(gè)問題，請(qǐng)大家談?wù)撏瓿蓪W(xué)案。 
生：把長(zhǎng)木板一端墊高，用重力沿斜面向下的分力去平衡摩擦力，當(dāng)細(xì)線上不掛鉤碼，輕推小車，小車能在木板上勻速下滑時(shí)，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(yùn)動(dòng)?）可以通過(guò)打出的紙帶是否點(diǎn)跡均勻來(lái)判斷。此時(shí)，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(jìn)行實(shí)驗(yàn)。我們?cè)賮?lái)明確一下需要測(cè)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(qiáng)調(diào)只有當(dāng)m<<M時(shí)，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(lái)給小車提供拉力。下面，我們就按照大屏幕上的實(shí)驗(yàn)步驟來(lái)進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)。由于時(shí)間有限，我們分組進(jìn)行，左邊的同學(xué)做第一個(gè)實(shí)驗(yàn)：保持小車的質(zhì)量不變，探究加速度與力的關(guān)系。右邊的同學(xué)做第二個(gè)實(shí)驗(yàn)：保持小車的受力不變，探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系。每個(gè)小組測(cè)量5組數(shù)據(jù)，注意每個(gè)組員的分工。請(qǐng)大家一邊做實(shí)驗(yàn)一邊把數(shù)據(jù)填入學(xué)案的表格中，開始實(shí)驗(yàn)。 
學(xué)生分組實(shí)驗(yàn) 四、 數(shù)據(jù)處理，得出結(jié)論 
師：下面先來(lái)看第一個(gè)實(shí)驗(yàn)，黑板上是左邊第一個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。我們通過(guò)建立直角坐標(biāo)系，以a為縱坐標(biāo)，F(xiàn)為橫坐標(biāo)，作圖，通過(guò)描點(diǎn)作圖的方法作出a－F圖像，通過(guò)圖像來(lái)研究加速度與力的關(guān)系。結(jié)果，通過(guò)作圖我們看出：這些點(diǎn)幾乎都落在同一條傾斜的直線上，由于我們實(shí)驗(yàn)當(dāng)中有誤差的影響，所以，這條直線沒有經(jīng)過(guò)原點(diǎn)，但是，經(jīng)過(guò)
 
                    
             
                    
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大量的實(shí)驗(yàn)證明：a－F圖像就是一條過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，即：當(dāng)M一定時(shí)，a與F成正比。 
接著，我們來(lái)看第二個(gè)實(shí)驗(yàn)，黑板上是右邊第二個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。以a為縱坐標(biāo)，1/M為橫坐標(biāo)，通過(guò)建立直角坐標(biāo)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(guò)大量的實(shí)驗(yàn)證明，a－1/M圖像是一條過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，即：當(dāng)F一定時(shí)，a與M成反比。 
大量的實(shí)驗(yàn)表明：a與F成正比，與M成反比，其實(shí)，早在幾百年前牛頓就已經(jīng)總結(jié)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(xì)研究。 五、 課堂小結(jié)，課后思考 
師：這節(jié)課，我們運(yùn)用控制變量法來(lái)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，通過(guò)作圖的方法得出結(jié)論：加速度與力成正比，與質(zhì)量成反比。課下，我們留兩個(gè)思考題：1、如果不直接測(cè)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(yuǎn)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(qǐng)同學(xué)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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