2021-2022学年高中物理人教版（2019）必修1 4.2探究a和F、m的关系 教案

课题 牛顿第一定律 备课时间：2021年12月6日
教学目标核心素养 经历探究加速度与力、质量的关系的设计过程，能够依据实验的要求进行实验设计，学会选择合理地实验方案进行实验探究。经历用图像处理数据的过程，从图像中发现物理规律，培养学生收集信息，获取证据的能力经历实验操作和测量的过程，知道如何平衡摩擦力、减小系统误差等操作方法。
教学过程设计 教师引领 学生活动
这里提到了运动状态的改变，通过前面的学习，我们知道，速度是描述物体运动状态的物理量，而加速度是描述速度变化快慢的物理量，因此加速度就是描述物体运动状态变化快慢的物理量。Q1:那同学们，根据牛顿第一定律的内容，大家觉得物体运动的加速度可能与什么因素有关呢？生：牛顿第一定律的内容：物体总保持静止或匀速运动的状态，说明物体具有惯性。质量越大，物体惯性越大，物体运动状态不容易改变。除非有力迫使他改变这种状态，力是物体运动状态改变的原因。所以加速度可能与F，m有关。Q2：同学们，结合生活经验，你觉得a和F、m之间可能存在什么样的关系呢？生：。。。Q2：很好，我们可以大胆地猜想，但是需要小心地去论证。那要探究a和两个变量的关系，我们应该怎么办？生：控制变量法。Q3：那同学们能否设计实验来探究加速度a与F、m之间的关系呢？比如我们首先探究在m不变的情况下a和F的关系。为了完成好这个实验，我们需要创设一个加速运动的情景。在这个情景中我们如何有效地测量物体运动的加速度？如果可以，请对你设计的物体进行受力分析，你如何更好地测量物体所受的力？为了更加准确地测量a和F的关系，如何实现多次测量？你打算如何处理数据？学生在草稿纸上设计，然后交流讨论，老师可以请学生上台交流实验方案。实验方案设计请XX同学上台介绍一下自己的实验方案（2min独立思考+3min交流讨论）：学生画出实验示意图，并介绍实验方案。非常好，我们掌声感谢这位同学的介绍。还有没有其他不同的方案？我们不妨在这位同学实验基础上进行优化，看看怎么做得更好？我们首先来思考第一个问题，我们需要创设一个加速运动的情景。在这个情景中我们如何有效地测量物体运动的加速度？生：利用打点计时器进行实验，根据纸带上打出的点可测量加速度。Q1：我们通过前面运动学公式的学习， 大家还有没有其他的办法测量物体的加速度呢？我们不妨集思广益一下？师：我们可以让物体由静止开始加运动，我们只需要测量x和t，就可以算出物体运动的加速度。Q2：如果可以，请对你设计的物体进行受力分析，你如何更好地测量物体所受的力？显然，这个摩擦力不好测量。同学们，既然这个力不好测量我们能不能想办法尽量减小摩擦力的大小、或者抵消摩擦力的影响？ 生：气垫导轨； 师：如果没有气垫导轨，可不可以想办法抵消摩擦力的影响呢？如何测量这个拉力的大小？ 生：可以用砝码的重力近似替代小车所受的拉力作用。 师：这里需要给同学们做一个说明，只有在m远小于M时，我们才能将砝码的重力近似替代小车所受的拉力作用。（这里直接给结论，后面再来证明） 现在同学们应该对这样一个实验装置有了比较清楚的认识，那我们一起来思考一下，应该如何完成这个实验呢？实验步骤：1.安装好实验装置，在小车上装好纸带，纸带另一端穿过计时器限位孔，调整木板倾斜程度，平衡摩擦力。2.控制小车质量不变，用细线将钩码与小车相连（钩码质量远小于小车质量），打开打点计时器，释放小车，测出一组数据。3.改变钩码质量，多测几组据。
教学过程设计 那在第一个实验的基础上，我们如何有效地完成在F不变的情况下，探究a和m的关系呢？其实a的测量方法是一样的，关键就是如何改变小车的质量？实验步骤：1.用天平测出小车的质量。2.安装好实验装置，在小车上装好纸带，纸带另一端穿过计时器限位孔，调整木板倾斜程度，平衡摩擦力。3.控制钩码质量不变，改变小车质量，再测几组数据。
教学反思