高中物理人教版必修一第四章《4.2 实验 探究加速度与力、质量的关系》教案

课题：探究加速度跟力、质量的关系（两课时）
设计思想
《探究加速度跟力、质量的关系》一节是在阐述牛顿第二定律前设置的一个学生探究实验，而且该实验在新课标教材中是一个典型的培养学生探究能力的学生实验。
学生在运动学中初步学习了加速度，并且会用实验测量匀变速直线运动的加速度，但是并没有讨论加速度大小的决定因素。从牛顿第一定律即物体运动状态改变的学习已经知道：力是迫使物体运动状态发生变化的外部因素。从亚里士多德到伽利略的学习，也已使学生初步感受科学研究的一般方法，从数学知识上来看，学生具备探索牛顿第二定律的相关数学知识。
以前的《牛顿第二定律》教学通常是提出问题——学生猜想——实验验证——得出结论。课时一般安排在一节课，主要是在教师的引导下完成。学生在课堂上主动性无法得到充分展现，体验探究过程有些流于形式。在我们的设计中，我们将《探究加速度跟力、质量的关系》设计成两节课，第一节创设情境——发现问题——讨论设计研究方案。第一节的重点在于学生对研究方案的讨论完善上，这个过程应该是让学生经历研究过程，选择实验方法，培养学生研究能力、激发学生创造性的重要环节，也是更好落实新课程三维目标的保证。第二节课学生动手实验，让学生自己设计数据记录表格和选择数据处理方案，得到实验结论，最后还得对这个研究过程谈谈自己的收获与体会，交流在这个研究过程中所碰到的问题和解决方案。
流程图
教学目标
知识与技能
通过实验探究加速度与力、质量之间的关系，理解加速度与力成正比、与质量成反比；能应用图像法分析处理实验数据，会根据计算机的实验数据获取信息，分析处理问题；
过程与方法
初步学习体验科学研究的过程与方法；
通过设计实验方案、选择实验方法和实施实验等过程让学生体验控制变量法的研究方法、数据处理方法，培养学生的实验动手能力；
情感、态度、价值观
使学生在分工与合作中体验团队精神，培养协作能力；
通过这次研究过程让学生体验到科学研究的快乐和成就感，体验物理研究中过程中的严谨，培养学生猜想质疑能力和意识、培养尊重事实、实事求是的科学研究作风；
教学过程
[引入课题]视频引入
师问：加速度的大小与什么有关？（引发学生思考并讨论）
请问：质量不同的小车在相同外力作用下，加速度是否相同？
师：通过讨论我们知道：物体产生的加速度既跟外力有关，又跟物体本身的质量有关。它们之间到底存在什么样的定量关系呢？这节课我们将一起来研究。
观看视频：相同质量的两辆电动小车同时启动，加速度大小不同。
讨论[学生猜想，确定研究方向]
1.猜想与假设
师：加速度与哪些因素有关系？
师：我们的猜想是否正确，还有待实验来研究、检验。如何验证加速度与外力、质量之间的定量关系？请同学们思考需测量的物理量，根据实验室提供的器材设计实验方案，来验证你们的猜想与假设。
讨论并进行猜想
判定需测量物理量，分小组进行初步讨论，设计实验方案，选择实验方法。
猜想讨论的结果：
当质量不变时，加速度与所受外力成正比；
当外力不变时，加速度与物体的质量成反比。
生：判定需测量物理量，分小组进行初步讨论，设计实验方案，选择实验方法。
[学生判定需测量物理量、分小组初步讨论、设计实验方案、选择实验方法]
2.设计方案
师：板书，并到学生中间巡视、指导。
选择实验器材、设计实验数据记录表格、确定数据处理方案。
引导：需要测量哪些数据？如何测量？
[各组交流实验准备情况、改进完善实验方案，提出碰到的问题，师生研讨解决]
3.各组交流
请各组代表说出本小组设计的实验方案，其它同学发表意见或建议，提出质疑，教师做必要的引导，完善并确定最终方案。
交流、讨论
实验方案：（控制变量法）
（1）当质量一定时，加速度与外力之间的定量关系。
控制小车的质量不变，改变钩码的个数，测定小车加速度与外力之间的定量关系。
加速度的测定：纸带法
外力的测定：平衡摩擦力，用钩码重力当作合外力
图像法：a-F图像
（2）当外力一定时，加速度和质量之间的定量关系。
控制钩码的个数不变，改变小车的质量，测定小车的加速度与质量之间的关系。
图像法：a-m图像，讨论后选用a-1/m图像
如果采用测量在重物牵引下小车的加速度方案。则引导：
使小车加速的是绳的拉力吗？
如何使我们测量的加速度仅仅是绳拉力产生的？
如何平衡摩擦力？
关于绳对小车的拉力能否认为是所挂重物重力问题，老师说明条件。
实验数据记录表格和处理方法讨论。
[实施实验]
4.实施实验
教师巡视、指导
测量数据，填入表格
[数据处理及分析]
5.数据处理及分析
各组将表格中的数据绘制成图像。
教师选择几组数据，输入计算机，用图像法处理数据，定量研究加速度与外力、质量的关系。
各组将表格中的数据绘制成图像。
[交流实验结果]
6.交流实验结果
各组交流实验实施过程中发现的问题，以及如何解决。并小结这两节课的学习体会及反思。
[教师点评]
7.教师点评
总结本实验的要点，归纳主要方法，点评实验过程中出现的常见问题。
板书设计
第二节
探究加速度跟力和质量的关系
1.猜想与假设
当质量不变时，加速度与所受外力成正比；
当外力不变时，加速度与物体的质量成反比。
2.设计方案
（1）当质量一定时，加速度与外力之间的定量关系。
（2）当外力一定时，加速度和质量之间的定量关系。
3.数据处理及分析
（1）a-F图像是一条过原点的倾斜直线。
（2）a-1/m图像是一条过原点的倾斜直线。
4.交流实验结果，形成结论
加速度与物体所受的外力成正比，与物体的质量成反比。
六、
课后反思
通过实验现象引入研究课题
学生猜想，确定研究方向
学生判定需测量物理量、分小组初步讨论、设计实验方案、选择实验方法
学生选择实验器材、设计实验数据记录表格、确定数据处理方案
各组交流实验准备情况、改进完善实验方案，提出碰到的问题，师生研讨解决
实施实验
数据处理及分析
第一节课
第二节课
交流实验结果
教师点评