學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精課題4.2探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系設(shè)計教師授課教師時間課型新授課課時教學(xué)目標(biāo)一、知識與能力1.學(xué)會通過實驗探究物體加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系2.在實驗中掌握打點計時器的用法3.對自己的實驗結(jié)果進(jìn)行歸納分析二、過程與方法1。根據(jù)所學(xué)知識及日常經(jīng)驗初步分析a、F、m三個物理量間的關(guān)系（定性分析）。2．采用控制變量的方法，通過實驗對a、F、m三個物理量間的數(shù)量關(guān)系進(jìn)行定量研究；運用列表法及圖象法處理數(shù)據(jù)；根據(jù)實驗數(shù)據(jù),歸納、推理實驗結(jié)論(定量分析）。三、情感態(tài)度與價值觀1.通過實驗探究激發(fā)學(xué)生的求知欲和創(chuàng)新精神2。學(xué)會與他人合作、交流,具有團隊意識和團隊精神。重點難點重點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。難點1.控制變量法的使用2。誤差來源分析教法探究、討論、講授教具打點計時器、小車、電源等教學(xué)過程設(shè)計教材處理師生活動【新課導(dǎo)入】

師：牛頓第一定律定性地描述了物體的運動和力的關(guān)系，物體的運動不需要力來維持，力是使物體運動狀態(tài)發(fā)生改變的原因。當(dāng)物體受到的合外力不為0時，將使物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變.而物體運動狀態(tài)（也就是運動速度)發(fā)生改變時,物體具有加速度,所以說物體受到的合外力不為0是物體產(chǎn)生加速度的原因,即力是物體產(chǎn)生加速度的原因。教學(xué)過程設(shè)計教材處理師生活動師：上節(jié)課的學(xué)習(xí)中我們還了解到：質(zhì)量是物體慣性的量度，質(zhì)量越大，慣性越大，而慣性越大就代表物體的運動狀態(tài)越難改變。運動狀態(tài)難改變就是說速度變化慢，即加速度小.所以質(zhì)量也將決定物體加速度的大小。師:從上面的分析我們知道，物體的加速度與合外力和質(zhì)量有關(guān)，而且大體知道它們之間是怎樣的關(guān)系:質(zhì)量一定時，受力越大，其加速度越大.例如，競賽用的小汽車，質(zhì)量與一般小汽車相仿，但因為安裝了強大的發(fā)動機，能夠獲得巨大的牽引力,可以在四五秒內(nèi)從靜止加速到100km/h；受力一定時，質(zhì)量越小，加速度越大，例如,同樣牽引力下空車的加速比裝滿貨物的車的加速度大.但是物體學(xué)研究不滿足這樣的定性關(guān)系。我們還想知道它們之間有怎樣的定量關(guān)系。下面我們通過實驗探究這個問題。 師：如果某個物理量與好幾個物理之間均有關(guān)系，那如何單獨研究它與其中一個物理量的關(guān)系呢? 生：控制變量法控制變量法：要研究某兩個量之間的關(guān)系,必須保證其它所有的量都不變.比如我們?nèi)绻骄考铀俣扰c合外力的關(guān)系時一定要保證這兩個量之外的所有量均不變，這樣才能確定加速度的變化僅僅是由合外力的變化引起的.進(jìn)行新課］師：本節(jié)課我們探究的內(nèi)容是加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，那實驗中肯定要測量計算加速度、質(zhì)量、合外力這三個物理量。 師：對于物體運動的加速度的測量計算，哪位同學(xué)有好的建議？ 生：可以跟前面測量勻變速直線運動加速度一樣用打點計時器。 師：不錯，這是一個非常好的建議。本節(jié)探究實驗我們就是采用打點計時器來測量計算小車的加速度。師：對于小車質(zhì)量的測量,我想大家應(yīng)該知道用什么樣的測量儀器吧？ 生:用天平！ 師：很好，就是用天平?，F(xiàn)在我們已經(jīng)解決了兩個物理量的測量計算。那還有最后一個，就是如何測量計算小車所受的合外力，這是今天這節(jié)課的一個重點，也是一個難點。教學(xué)過程設(shè)計教材處理師生活動師：在思考如何測量物體所受的合外力前我們先思考如何才能給小車提供一個恒定的合外力.大家可以根據(jù)老師給你們的實驗儀器來思考回答這個問題。 生：把附有滑輪的長木板平放在水平實驗桌上,將細(xì)繩一端與小車相連，一端繞過滑輪，下面掛上鉤碼。小車在鉤碼的牽引力下運動。通過增減鉤碼數(shù)改變小車的受力；通過往小車上增減砝碼改變小車的質(zhì)量。師：回答得非常好，非常全面。通過增減鉤碼數(shù)改變小車的受力，那我們?nèi)绾蝸頊y量小車所受的合外力呢？是不是鉤碼的重力就是小車所受的合外力呢？生：小車受四個力，重力、支持力、摩擦力、繩子的拉力。重力和支持力相互抵消，物體的合外力就等于繩子的拉力減去摩擦力。小車所受的合外力不是鉤碼的重力 師：那看起來比較麻煩,還要再去計算摩擦力，算摩擦力時又要μ和壓力N?？傊@樣要得到合外力的實驗數(shù)據(jù)太麻煩困難了。能不能有好一點的解決方法呢?這里主要是摩擦力惹的麻煩，有沒有辦法把摩擦力的影響給消除了呢？生：不可能吧？物體在現(xiàn)實中不可能不受摩擦力！ 師：我們雖然不能消除摩擦力，但我們可以消除摩擦力的作用效果，通過前面的學(xué)習(xí)中我們已經(jīng)了解到，一對平衡力的作用效果是可以相互抵消的，我們能不能用一個與摩擦力平衡的力來抵消摩擦力的作用效果呢,使摩擦力有等于沒有. 師：其實答案我早就給你們了，大家還記得這樣一道題嗎？如圖一個木塊正在傾角為θ為的三角斜面上勻速下滑,試求斜面的動摩擦因數(shù)。θθ教學(xué)過程設(shè)計教材處理師生活動θNGcosθGsinθNGcosθGsinθG,所以動摩擦因數(shù)為tanθ。問:如果此時給物體加上一個沿斜面向下的力F，那物體現(xiàn)在受到的合外力是多少？解：加了一個力以后剛才的那三個力都沒有變，所以它們的合力還是0，再加上一個力F，所以物體現(xiàn)在的合力是F。平衡摩擦力：我們將長木板傾斜一定角度θ，θ應(yīng)該等于，此時物體在斜面上受到的合外力為0。做實驗時肯定無法這么準(zhǔn)確，我們只要把木板傾斜到物體在斜面上大致能夠勻速下滑（可以根據(jù)紙帶上的點來判斷)，這就說明此時物體合外力為0,摩擦力被重力的沿斜面向下的分力(下滑力）給抵消了。由于小車的重力G、支持力N、摩擦力f相互抵消,那小車實驗中受到的合外力就是繩子的拉力了。師：那如何來測量繩子的拉力呢? 生：看鉤碼的重力就行了，鉤碼的重力不就是繩子的拉力嗎? 師：是嗎？那請同學(xué)們先回答我一個問題：什么情況下繩子的拉力等于鉤碼的重量？或當(dāng)繩子拉力等于鉤碼重力時，鉤碼做的是什么運動？教學(xué)過程設(shè)計教材處理師生活動（2)加速度與質(zhì)量的關(guān)系Fa0Fa0實驗數(shù)據(jù)記錄處理：設(shè)計第二個表格，把不同物體在相同力的作用下的加速度填在表中。根據(jù)我們的經(jīng)驗,在相同力的作用下,質(zhì)量m越大，加速度a越小.這可能是“a與m成反比",但也可能是“a與m2成反比”，甚至更復(fù)雜的關(guān)系。我們從最簡單的情況入手，檢驗是否“a與m成反比”。按照初中的知識，檢查a與m圖象是不是雙曲線,就能判斷它們之間是不是反比例關(guān)系，但檢查這條曲線是不是雙曲線并不容易。一、你并不知道這條曲線延長下去是否會與坐標(biāo)軸相交；二、你并不知道是與m成反比還是與m2成反比。是否成反比不容易看出來,但是否成正比還是比較容易看了,只要圖象是一條過原點的直線，那兩個變量就是成正比。所以在數(shù)據(jù)處理時我們用下面的技巧:“a 與m成反比"也就是“a與成正比”，如果以a為縱坐標(biāo)，以為橫坐標(biāo)，根據(jù)圖象是不是過原點的直線就可以判斷a與m是不是成反比.要不是再用m2來試。教學(xué)過程設(shè)計教材處理師生活動生：當(dāng)繩子拉力等于鉤碼重力時，鉤碼做的是勻速直線運動或靜止。 師:實驗鉤碼做的是勻速直線運動嗎？ 生：不是！鉤碼與小車一樣做勻加速直線運動，繩子的拉力應(yīng)該小于鉤碼的重力。師：那怎么辦呢?理論計算發(fā)現(xiàn)當(dāng)砝碼質(zhì)量比小車質(zhì)量小得多時（≤1/6），繩子的拉力近似等于砝碼的重力，即小車受到合外力近似等于砝碼的重力.這個結(jié)論在我們學(xué)完本章之后自己就可以證明。三、探究過程1、第一種方案實驗裝置圖（1）加速度與合外力的關(guān)系實驗基本思路：保持物體的質(zhì)量不變，測量物體在不同的合力作用下物體的加速度,分析加速度與合外力的關(guān)系.實驗數(shù)據(jù)的記錄處理:設(shè)計一個表格，把同一物體在不同的力的作用下的加速度填在表中.為了更直觀地判斷加速度a與合力F的數(shù)量關(guān)系，我們以a為縱坐標(biāo),F為橫坐標(biāo)，根據(jù)各組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點。如果這些點在一條過原點的直線上，說明a與F成正比，如果不是這樣，則需要進(jìn)一步分析。實驗數(shù)據(jù)實驗次數(shù)aF第一次第二次第三次教學(xué)過程設(shè)計教材處理師生活動實驗數(shù)據(jù)實驗次數(shù)am第一次第二次第三次四、實驗結(jié)論怎樣由實驗結(jié)果得出結(jié)論在這個實驗中,我們根據(jù)日常經(jīng)驗和觀察到的事實，首先猜想物體的加速度與它所受的合外力及它的質(zhì)量有最簡單的關(guān)系，即與合外力成正比，與質(zhì)量成反比。,。如果這個猜想正確,那么根據(jù)實驗數(shù)據(jù)以a為縱坐標(biāo)、以F為橫坐標(biāo)，和以a為縱坐標(biāo)、以為橫坐標(biāo)作出的圖象，都應(yīng)該是經(jīng)過原點的一條直線。但實際情況往往不是這樣:描出的點有些離散，并不是嚴(yán)格地位于某條直線上；用來擬合這些點的直線并非準(zhǔn)確地通過原點.這時我們會想，自然規(guī)律真的是和嗎？如果經(jīng)過多次實驗，圖象中的點都十分靠近某條直線,面這些直線又都十分接近原點，那么實際的規(guī)律很可能就是這樣的.可見，到這時為止，我們的結(jié)論仍然帶有猜想和推斷的性質(zhì)。只有根據(jù)這些結(jié)論推導(dǎo)出的很