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课题 4.2实验：探究加速度与力、质量的关系
课型 新授课 课时 1课时
教学目标 物理观念：经历探究加速度与力、质量的关系的设计过程，能够依据要求进行实验设计，学会选择合理的实验方案进行探究实验. 科学态度与责任：经历探究加速度与力、质量的关系的设计过程，能够依据要求进行实验设计，学会选择合理的实验方案进行探究实验.科学思维与科学探究：经历实验操作和测量的过程，知道如何平衡摩擦力、减小系统误差，体会探究过程的科学性和严谨性，培养与人合作、学会分享的团队精神.
学习重难点 本节的重点是让学生经历加速度与力、质量关系的探究过程，体会探究的本质，培养学生提出问题、批判性思维、交流和合作等能力.本节的难点是从实验数据中分析加速度与力以及加速度与物体质量的关系，从图像中发现物理规律，并通过这种体验提高使用多种方法和手段分析、处理信息的能力.特别是在探究加速度与质量的关系时，用1/M作为横坐标来处理数据对学生来说是第一次，思维跨度较大，将对学生的思维和心理产生深刻的影响，如果学生能准确理解、熟练掌握，对以后的学习就奠定了坚实的基础.
学情分析 教科书引导学生从牛顿第一定律出发，提出探究加速度与力、质量关系的必要性，并从实验思路设计、物理量的测量、实验过程和数据分析几个方面引导学生完成探究.实验的基本思路对于学生来说并不困难，因此整个教学过程应该更加重视让学生体会探究的实质:鼓励学生提出科学问题；设计更多的实验方案(并不一定全都实施)；引导学生解决实验中遇到的问题；尝试用多种方法处理数据，基于实验数据得出结论；以及培养学生对探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力.
教学内容及教师活动设计（含情景设计、问题设计、学生活动设计等内容） 教师个人复备
第1课时试验：探究加速度与力、质量的关系
新课引入复习与思考根据牛顿第一定律，物体运动状态改变的原因是什么？力是使物体运动状态改变的原因力产生加速度使速度变化即运动状态改变，加速度与力有关。上次课的思考2用力吹悬挂着的乒乓球和钢球，说明加速度与质量也有关。根据掌握的知识和生活经验猜想加速度a与力F质量M的关系m一定时a和F 正相关F一定时a和m 负相关m一定时 a∝F(或a∝F2 a∝F3等)F 一定时 a∝ (或a∝a∝ 等)新课教学探究加速度a与合外力F、质量m的关系一、实验方法控制变量法保持物体的质量不变，测量物体在不同的力作用下的加速度。保持物体的质量不变，测量物体在不同的力作用下的加速度。二、测量数据1、质量的测量：天平2、测量加速度打点计时器（逐差法）通过对时间、速度或位移测量测量再进行计算 x t+a2ax若小车从静止开始运动 测量v（速度传感器）和t 计算ax a 测量x和t 计算a2ax 测量v和x 计算a3、提供并测量恒力 ① 用钩码重力代替恒力（借助定滑轮改变方向） ② 本实验中的力的含义是合力 ③ 实验中小车水平方向受到两个力合力F=F 拉 -F f ④ 若平衡了摩擦力则F=F 拉 ⑤ 钩码重力实质不等于F 拉 ，当M远大于m（ M >> m ）时F 拉 =G，即F=G=mg （1）用钩码重力代替恒力（借助定滑轮改变方向）用弹簧测力计测拉力（2）用力的传感器测拉力无需（ M >> m ）怎么减小摩擦力的干扰1、我们只要把木板倾斜到物体在斜面上大致能够匀速下滑（可以根据纸带上的点来判断）在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，反复移动木板的位置，轻推小车，直至小车拖着纸带（不挂重物）在斜面上做匀速直线运动。这时小车受到的摩擦力恰好与小车所受重力在斜面方向下的分力平衡。2、使用气垫导轨方案一一、实验器材：小车、打点计时器、纸带、一端带滑轮的长木板、细线、砝码、钩码、刻度尺、天平二、实验步骤：A:探究加速度与合外力的关系实验基本思路：保持物体的质量不变，测量物体在不同的合力作用下物体的加速度，分析加速度与合外力的关系。1 、用天平测出小车和小盘的质量 M 和m，并把数据记录下来(要求：M >> m)2 、按实验装置图把实验器材安装好，但不要把悬挂小盘的细绳系在小车上3 、平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，反复移动木板的位置，轻推小车，直至小车拖着纸带（不挂重物）在斜面上做匀速直线运动。这时小车受到的摩擦力恰好与小车所受重力在斜面方向下的分力平衡。4 、将重物通过细绳系在小车上，先接通电源再放开小车，用纸带记录小车的运动情况；取下纸带并在纸带上标上号码及此时所挂重物(包括小盘)受到的重力mg。5 、保持小车的质量M不变，改变小盘(包括其中砝码)的质量m，重复步骤4，多做几次实验．并记录好相应纸带,计算小车的加速度填入表格中。画出a- 图像，从而得出a与F的关系a∝F 。6 、整理实验器材，结束实验。三、实验数据的记录处理 aF12345画出a- 图像，从而得出a与F的关系a∝F 。B：探究加速度与质量的关系实验基本思路：保持物体的合力不变，测量不同质量物体的加速度，分析加速度与质量的关系。1 、用天平测出小车和小盘的质量 M 和m，并把数据记录下来(要求：M >> m)2 、按实验装置图把实验器材安装好，但不要把悬挂小盘的细绳系在小车上3 、平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，反复移动木板的位置，轻推小车，直至小车拖着纸带（不挂重物）在斜面上做匀速直线运动。这时小车受到的摩擦力恰好与小车所受重力在斜面方向下的分力平衡。4 、将重物通过细绳系在小车上，先接通电源再放开小车，用纸带记录小车的运动情况；取下纸带并在纸带上标上号码及此时小车的质量M。5 、保持小盘(包括其中砝码)的质量m不变，改变小车的质量M，重复步骤4，多做几次实验．并记录好相应纸带,计算小车的加速度填入表格中。画出a- 图像，从而得出a与M的关系a ∝ 。6 、整理实验器材，结束实验。三、实验数据的记录处理 aM12345画出a- 图像，从而得出a与M的关系a ∝ 四、误差分析1．质量的测量误差，纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差，拉线或纸带不与木板平行等都会造成误差。2．因实验原理不完善造成误差：本实验中用重物的重力代替小车受到的拉力(实际上小车受到的拉力要小于重物的重力)，存在系统误差。重物质量越接近小车的质量，误差就越大；反之，重物质量越小于小车的质量，误差就越小。3．平衡摩擦力不准造成误差：在平衡摩擦力时，除了不挂重物外，其他的都跟正式实验一样(比如要挂好纸带、接通打点计时器)，匀速运动的标志是打点计时器打出的纸带上各点的距离相等．A.平衡摩擦力过度。（平衡摩擦力时，倾角过大）B.平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力。（平衡摩擦力时，倾角过小或未平衡摩擦力）C.满足小车与车上所加砝码的总质量远大于重物质量（M>>m）思考 实验中测量并计算加速度过程繁琐，我们可不可以不计算加速度大小直接得到a∝F（或a∝ ）我们只要证明 即可得到a∝F 由知，若小车从静止开始，则运动时间相同时 所以我们只要证明 即可得到a∝F .同理也可以证明a与M的关系。方案二实验器材：小车、一端带滑轮的长木板、粗线、砝码、 钩码、天平、刻度尺、宽口夹练习：某实验小组的同学在“探究加速度与物体的质量以及外力的关系”的实验中，当物体的质量一定时，分别根据实验数据画出了不同的实验图象，如图所示。则下列说法中正确的是 (　 AD )A. 形成图甲的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大B. 形成图乙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小C. 形成图丙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大D. 形成图丁的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小
板书设计
4.2试验：探究加速度与力、质量的关系一、实验方法 控制变量法二、测量数据 1、质量的测量：天平2、测量加速度打点计时器（逐差法）通过对时间、速度或位移测量测量再进行计算3、提供并测量恒力 用钩码重力代替恒力（借助定滑轮改变方向）用钩码重力代替恒力（借助定滑轮改变方向）用弹簧测力计测拉力用力的传感器测拉力方案一A：探究加速度与合外力的关系B：探究加速度与质量的关系
作业设计
1.思考【尝试设计其他试验方案】2.课本P87第2题作业本上完成，第1题课本上完成完成；3.教辅《练习册》P55-56
教学反思
a
A
B
C

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