4.2实验：探究加速度与力、质量的关系 教学设计（表格式）
文档属性
| 名称 | 4.2实验：探究加速度与力、质量的关系 教学设计（表格式） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 127.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-05-02 23:48:46 | ||
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文档简介
教学设计
课题 实验：探究加速度与力、质量的关系
课型 新授课√ 章/单元复习课□ 专题复习课□ 习题/试卷讲评课□ 学科实践活动课□ 其他□
教学内容分析
本节课要学习的内容是探究加速度与力、质量的关系,是一节实验探究课,其核心是要能通过探究加速度与力、质量的关系,得到这三个物理量之间的定量关系,为第三节提出牛顿第二定律F=ma做铺垫,解决本节内容的关键是应用控制变量法来研究问题和用图像法处理数据。 教科书中本节从探讨加速度相关因素入手，学生设计探究实验，对现象进行分析归纳，最后总结出加速度与力、质量的关系。
学习者分析
学生已知力、质量、加速度、惯性等概念，会使用打点计时器测加速度；会用天平测质量；会对物体进行正确的受力分析；已知牛顿第一定律的内容；已用过控制变量法研究物理问题；已接触过光电门和气垫导轨。
学习目标确定
1物理观念.经历探究加速度与力、质量的关系的设计过程，感悟控制变量法的应用，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。 2科学探究与思维.经历用图像处理数据的过程，感悟图像法的应用，能从图像中收集信息、处理证据。 3科学态度与责任.经历实验操作和测量的过程，知道运用阻力补偿法、减小系统误差等操作方法，体会探究过程的科学性和严谨性，进一步增强团队协作的意识。
学习重点难点
学习重点：1.如何设计实验方案，并使方案可行合理 2.数据的处理和分析 学习难点：1.实验方案的设计 2.实验的操作
学习评价设计
1.通过猜想、探究影响加速度的因素，能够设计实验方案并能测量必要的物理量。 2.通过实验操作，体会探究过程的科学性和严谨性。 3.通过实验数据的分析和处理，感悟图像法的应用。
学习活动设计
过程学习内容与教师活动 （引领性问题）学生任务或学习活动设计设计意图或评价目标 环节一 创设情境引入新课如图所示，思考以下两个问题 问题1.如图1、2所示，当物体质量一定而受力不同时，物体的加速度会有什么不同？ 问题2.如图3、4所示，大小相同的力作用在不同质量的物体上，物体的加速度又会有什么不同？ 学生仔细观察生活情景，积极思考并回答问题，说出自己的观点 学生基于经验与实验现 象表象的思考：当物体质量一定时，物体的加速度应该随着力的增大而增大 学生基于经验与实验现 象表象的思考：当力大小相同时，物体质量越大，运动状态越难改变，所以质量越大，加速度应该越小 意图：以真实的情景和问题挖掘学生头脑中对加速度与力、质量关系的原有认识，确立学生学习生长的起点。明确本节课需要探究的问题。激发学生的学习动力与兴趣。 环节二 进行实验设计问题1.猜想影响物体加速度的因素会有哪些 由什么决定 问题2.探究一个物理量与两个或更多个物理量之间的关系时,要使用什么方法进行探究 请具体说明。 问题3.结合上述问题和课本内容,提出你的实验思路。 (进一步引导学生设计实验方案) 引导学生分析其可行性，点出不同方案中具体操作步骤中的关键处。学生在组内探究后，各组猜想汇总如下： 加速度与物体受力有关 加速度与物体质量有关 加速度与物体运动速度大小有关 与速度改变量有关 与位移和时间有关 加速度由物体受力和质量决定。 学生根据已掌握知识能够说出“控制变量法” 学生以小组为单位设计实验方案。 学生在组内探究后，由小组代表汇报实验设计方案： 方案（一）：滑板（两块）、小车（两辆）、细线钩码、夹子、分别比较两辆相同小车在挂钩码相同情况下，a与m关系；保持质量不变，改变钩码情况下，a与F关系。 方案（二）：滑板、小车、细线、重锤、钩码、打点计时器、纸带、导线、电源、通过改变钩码和在小车上加重锤，分别得出纸带，用纸带计算出小车的加速度。 方案（三）：把第二种方案中打点计时器换成光电计时器，测定小车在相同位移下的时间。 方案（四）：气垫导轨、滑块、重锤、钩码、光电计时器、细线，测定各次滑在相同位移下所需时间。 意图：通过已有经验猜想。 意图：突出问题导向，强调在真实问题情境下，以实验为载体发展学生的科学探究能力、科学推理与论证能力，进一步认识力与运动的本质关系。为学生认识并理解牛顿第二定律做准备。 加强小组合作意识 突破难点 达成目标1 环节三 物理量的测量问题1.请你猜想,物体的加速度a与作用力F、物体的质量m会有怎样的定量关系 问题2.实验中,如何测量小车加速度 问题3.如何给小车施加一个可以测量且恒定的作用力F呢？ 问题4.细线给小车提供的拉力是小车受到合力吗？ 问题5.为了消除阻力对小车加速度的影响,应该采取什么措施 如何操作 （引导学生思考有摩擦力作用时怎样消除摩擦力的影响以及怎样判断摩擦力已经被平衡掉）学生交流讨论并回答：1.根据生活中的经验,作用力越大,物体的加速度越大,猜想加速度与力可能成正比;同样外力的情况下,质量越小加速度越大,猜想加速度可能与质量成反比。 学生在组内探究后，根据本组实际实验方案，由小组代表回答2.3.4三个问题 学生交流讨论并回答：5.:将长木板倾斜一定角度,使小车受到的重力、支持力及阻力的合力为零,实验中小车受到的合外力大小就等于绳子的拉力。木板不带滑轮一端垫高,不挂槽码,让小车匀速滑下。意图：通过简述，使学生了解牛顿第二定律建立的过程，培养学认真求实，敢于质疑，勇于创新的科学态度。 意图：为准确理解牛顿第二定律打下基础，落实本节课的学习目标 达成目标1、3 突破重点 环节四 进行实验 巡视学生实验，帮助学生指出不足 选择有代表性的小组，把数据敲入表格学生在组内探究后，根据本组实际实验方案，动手做实验，将问题分两步解决： 1.采用控制变量法m不变，改变拉力，得出a与F关系； 把不同拉力下的加速度填入下表中。 拉力F加速度a
2.拉力F不变，改变m ,得出a与m关系。 把不同质量的小车在相同拉力作用下的加速度填入下表中。 质量m加速度a
意图：体会实验的功能与价值及其思维的魅力，通过动手做实验，科学推理，发展学生科学思维 、培养学生动手操作能力、解决实际问题能力和合作意识 突破难点 环节五 实验 数据的分析和处理 选择有代表性的小组用电子表格处理数据，自动生成图像。 问题1.根据实验结果,判断小车质量一定时,加速度a与作用力F之间的定量关系。怎样才能验证判断是否正确 问题2.根据实验结果,判断拉力一定时,加速度a与质量m之间的定量关系。怎样才能验证判断是否正确 问题3.通过实验探究，你得到的结论是什么？ 学生在组内探究后，根据本组实际实验方案，对实验数据分析绘制图像后，观察图像，得出加速度与力、质量的关系 意图：直观感受 发展学生观察分析并做出解释的能力 落实目标2、3 课堂小结1.爱因斯坦有一句名言;“提出一个问题往往比解决一个问题更重要”，因此猜想出加速度与质量、力的关系比实验验证重要，提出实验方案比实验操作重要。通过本节课，大家要细细体会。 2.体会合作的含义，现代科研是需要团队精神的。
板书设计
4.2 探究加速度与力、质量的关系 一、控制变量法 1.m一定时，探究a与F的关系； 2.F一定时，探究a与m的关系。 二、探究方案 方案1、 方案2、 方案3、 方案4、 实验结论 1.m一定时，a∝F 2.F一定时，a∝1/m
作业与拓展学习设计
1.研究物体的加速度、作用力和质量三个物理量的关系时,我们用实验研究了小车“在质量一定的情况下,加速度和作用力之间的关系”;又研究了“在作用力一定的情况下,加速度和质量之间的关系”。这种研究物理问题的科学方法是( )。 A.建立理想模型的方法 B.控制变量法 C.等效替代法 D.类比法 2.利用图1所示的装置探究“质量一定,加速度与力的关系”时,A同学根据实验数据画出的小车的加速度a和小车所受拉力F的图像如图2中的直线Ⅰ所示,B同学画出的a-F图像如图2中的直线Ⅱ所示。直线Ⅰ、Ⅱ在两个坐标轴上的截距都比较大,明显超出了误差范围,下列关于形成这种状况的解释正确的是( )。 A.实验前A同学没有补偿阻力 B.A同学补偿阻力时操作正确 C.实验前B同学没有补偿阻力或补偿阻力不够 D.B同学补偿阻力时,把长木板不带滑轮的一端垫得过高了 3.如图所示为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)研究加速度与质量关系”的实验装置。 (1)在图示装置中,①是固定在小车上位移传感器的发射器部分,②是接收部分。在该实验中采用控制变量法,保持小车所受拉力不变,用钩码所受的重力作为小车所受拉力,为了减小实验误差,应使钩码质量尽量 些。(填“大”或“小”) (2)改变小车的质量,多次重复测量。在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-关系图线。 ①如果摩擦力不能忽略,则画出的a-图线为图示中的 。(填“甲”或“乙”或“丙”) ②该实验中某同学画出的图线中AB段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是 。 A.小车与轨道之间存在摩擦 B.导轨保持了水平状态 C.所挂钩码的总质量太大 D.所用小车的质量太大 4.课后完成实验报告。
课题 实验：探究加速度与力、质量的关系
课型 新授课√ 章/单元复习课□ 专题复习课□ 习题/试卷讲评课□ 学科实践活动课□ 其他□
教学内容分析
本节课要学习的内容是探究加速度与力、质量的关系,是一节实验探究课,其核心是要能通过探究加速度与力、质量的关系,得到这三个物理量之间的定量关系,为第三节提出牛顿第二定律F=ma做铺垫,解决本节内容的关键是应用控制变量法来研究问题和用图像法处理数据。 教科书中本节从探讨加速度相关因素入手，学生设计探究实验，对现象进行分析归纳，最后总结出加速度与力、质量的关系。
学习者分析
学生已知力、质量、加速度、惯性等概念，会使用打点计时器测加速度；会用天平测质量；会对物体进行正确的受力分析；已知牛顿第一定律的内容；已用过控制变量法研究物理问题；已接触过光电门和气垫导轨。
学习目标确定
1物理观念.经历探究加速度与力、质量的关系的设计过程，感悟控制变量法的应用，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。 2科学探究与思维.经历用图像处理数据的过程，感悟图像法的应用，能从图像中收集信息、处理证据。 3科学态度与责任.经历实验操作和测量的过程，知道运用阻力补偿法、减小系统误差等操作方法，体会探究过程的科学性和严谨性，进一步增强团队协作的意识。
学习重点难点
学习重点：1.如何设计实验方案，并使方案可行合理 2.数据的处理和分析 学习难点：1.实验方案的设计 2.实验的操作
学习评价设计
1.通过猜想、探究影响加速度的因素，能够设计实验方案并能测量必要的物理量。 2.通过实验操作，体会探究过程的科学性和严谨性。 3.通过实验数据的分析和处理，感悟图像法的应用。
学习活动设计
过程学习内容与教师活动 （引领性问题）学生任务或学习活动设计设计意图或评价目标 环节一 创设情境引入新课如图所示，思考以下两个问题 问题1.如图1、2所示，当物体质量一定而受力不同时，物体的加速度会有什么不同？ 问题2.如图3、4所示，大小相同的力作用在不同质量的物体上，物体的加速度又会有什么不同？ 学生仔细观察生活情景，积极思考并回答问题，说出自己的观点 学生基于经验与实验现 象表象的思考：当物体质量一定时，物体的加速度应该随着力的增大而增大 学生基于经验与实验现 象表象的思考：当力大小相同时，物体质量越大，运动状态越难改变，所以质量越大，加速度应该越小 意图：以真实的情景和问题挖掘学生头脑中对加速度与力、质量关系的原有认识，确立学生学习生长的起点。明确本节课需要探究的问题。激发学生的学习动力与兴趣。 环节二 进行实验设计问题1.猜想影响物体加速度的因素会有哪些 由什么决定 问题2.探究一个物理量与两个或更多个物理量之间的关系时,要使用什么方法进行探究 请具体说明。 问题3.结合上述问题和课本内容,提出你的实验思路。 (进一步引导学生设计实验方案) 引导学生分析其可行性，点出不同方案中具体操作步骤中的关键处。学生在组内探究后，各组猜想汇总如下： 加速度与物体受力有关 加速度与物体质量有关 加速度与物体运动速度大小有关 与速度改变量有关 与位移和时间有关 加速度由物体受力和质量决定。 学生根据已掌握知识能够说出“控制变量法” 学生以小组为单位设计实验方案。 学生在组内探究后，由小组代表汇报实验设计方案： 方案（一）：滑板（两块）、小车（两辆）、细线钩码、夹子、分别比较两辆相同小车在挂钩码相同情况下，a与m关系；保持质量不变，改变钩码情况下，a与F关系。 方案（二）：滑板、小车、细线、重锤、钩码、打点计时器、纸带、导线、电源、通过改变钩码和在小车上加重锤，分别得出纸带，用纸带计算出小车的加速度。 方案（三）：把第二种方案中打点计时器换成光电计时器，测定小车在相同位移下的时间。 方案（四）：气垫导轨、滑块、重锤、钩码、光电计时器、细线，测定各次滑在相同位移下所需时间。 意图：通过已有经验猜想。 意图：突出问题导向，强调在真实问题情境下，以实验为载体发展学生的科学探究能力、科学推理与论证能力，进一步认识力与运动的本质关系。为学生认识并理解牛顿第二定律做准备。 加强小组合作意识 突破难点 达成目标1 环节三 物理量的测量问题1.请你猜想,物体的加速度a与作用力F、物体的质量m会有怎样的定量关系 问题2.实验中,如何测量小车加速度 问题3.如何给小车施加一个可以测量且恒定的作用力F呢？ 问题4.细线给小车提供的拉力是小车受到合力吗？ 问题5.为了消除阻力对小车加速度的影响,应该采取什么措施 如何操作 （引导学生思考有摩擦力作用时怎样消除摩擦力的影响以及怎样判断摩擦力已经被平衡掉）学生交流讨论并回答：1.根据生活中的经验,作用力越大,物体的加速度越大,猜想加速度与力可能成正比;同样外力的情况下,质量越小加速度越大,猜想加速度可能与质量成反比。 学生在组内探究后，根据本组实际实验方案，由小组代表回答2.3.4三个问题 学生交流讨论并回答：5.:将长木板倾斜一定角度,使小车受到的重力、支持力及阻力的合力为零,实验中小车受到的合外力大小就等于绳子的拉力。木板不带滑轮一端垫高,不挂槽码,让小车匀速滑下。意图：通过简述，使学生了解牛顿第二定律建立的过程，培养学认真求实，敢于质疑，勇于创新的科学态度。 意图：为准确理解牛顿第二定律打下基础，落实本节课的学习目标 达成目标1、3 突破重点 环节四 进行实验 巡视学生实验，帮助学生指出不足 选择有代表性的小组，把数据敲入表格学生在组内探究后，根据本组实际实验方案，动手做实验，将问题分两步解决： 1.采用控制变量法m不变，改变拉力，得出a与F关系； 把不同拉力下的加速度填入下表中。 拉力F加速度a
2.拉力F不变，改变m ,得出a与m关系。 把不同质量的小车在相同拉力作用下的加速度填入下表中。 质量m加速度a
意图：体会实验的功能与价值及其思维的魅力，通过动手做实验，科学推理，发展学生科学思维 、培养学生动手操作能力、解决实际问题能力和合作意识 突破难点 环节五 实验 数据的分析和处理 选择有代表性的小组用电子表格处理数据，自动生成图像。 问题1.根据实验结果,判断小车质量一定时,加速度a与作用力F之间的定量关系。怎样才能验证判断是否正确 问题2.根据实验结果,判断拉力一定时,加速度a与质量m之间的定量关系。怎样才能验证判断是否正确 问题3.通过实验探究，你得到的结论是什么？ 学生在组内探究后，根据本组实际实验方案，对实验数据分析绘制图像后，观察图像，得出加速度与力、质量的关系 意图：直观感受 发展学生观察分析并做出解释的能力 落实目标2、3 课堂小结1.爱因斯坦有一句名言;“提出一个问题往往比解决一个问题更重要”，因此猜想出加速度与质量、力的关系比实验验证重要，提出实验方案比实验操作重要。通过本节课，大家要细细体会。 2.体会合作的含义，现代科研是需要团队精神的。
板书设计
4.2 探究加速度与力、质量的关系 一、控制变量法 1.m一定时，探究a与F的关系； 2.F一定时，探究a与m的关系。 二、探究方案 方案1、 方案2、 方案3、 方案4、 实验结论 1.m一定时，a∝F 2.F一定时，a∝1/m
作业与拓展学习设计
1.研究物体的加速度、作用力和质量三个物理量的关系时,我们用实验研究了小车“在质量一定的情况下,加速度和作用力之间的关系”;又研究了“在作用力一定的情况下,加速度和质量之间的关系”。这种研究物理问题的科学方法是( )。 A.建立理想模型的方法 B.控制变量法 C.等效替代法 D.类比法 2.利用图1所示的装置探究“质量一定,加速度与力的关系”时,A同学根据实验数据画出的小车的加速度a和小车所受拉力F的图像如图2中的直线Ⅰ所示,B同学画出的a-F图像如图2中的直线Ⅱ所示。直线Ⅰ、Ⅱ在两个坐标轴上的截距都比较大,明显超出了误差范围,下列关于形成这种状况的解释正确的是( )。 A.实验前A同学没有补偿阻力 B.A同学补偿阻力时操作正确 C.实验前B同学没有补偿阻力或补偿阻力不够 D.B同学补偿阻力时,把长木板不带滑轮的一端垫得过高了 3.如图所示为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)研究加速度与质量关系”的实验装置。 (1)在图示装置中,①是固定在小车上位移传感器的发射器部分,②是接收部分。在该实验中采用控制变量法,保持小车所受拉力不变,用钩码所受的重力作为小车所受拉力,为了减小实验误差,应使钩码质量尽量 些。(填“大”或“小”) (2)改变小车的质量,多次重复测量。在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-关系图线。 ①如果摩擦力不能忽略,则画出的a-图线为图示中的 。(填“甲”或“乙”或“丙”) ②该实验中某同学画出的图线中AB段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是 。 A.小车与轨道之间存在摩擦 B.导轨保持了水平状态 C.所挂钩码的总质量太大 D.所用小车的质量太大 4.课后完成实验报告。