4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系 教案
文档属性
| 名称 | 4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系 教案 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 49.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-01-13 16:02:28 | ||
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文档简介
课 时 教 案
第 四 单元 第 2 案 总第 案
课题： §4.2实验：探究加速度与力、质量的关系 201 年 月 日
教学目标 核心素养
科学探究：学会控制变量法研究物理规律；
科学探究： 会测量加速度、力和质量，能做出物体运动的a-F、 图像
科学探究：能通过实验数据及图像得出加速度与力、质量的关系，会误差分析
科学探究：会知道平衡摩擦力的原理和减少系统误差的方法
教学重点
1、实验原理和步骤
2、加速度和力、质量的测量及注意事项
3、数据分析
教学难点
1、物理量的测量
2、数据分析
3、
高考考点
课 型
新授
教 具
教 法
教 学 过 程
教学环节
教师活动预设
学生活动预设
课前复习：
1．力的概念：物体力是物体间的相互作用。
2．力的作用效果是什么？如何改变物体的运动状态呢？
引入：
牛顿第一定律定性揭示了力与运动的实质关系，力不是使物体运动的原因，而是改变物体运动的原因（是产生加速度的原因，加速度表征物体速度变化的快慢）。
如何定量描述力与运动的关系呢？
结合生活中实例可以定性得出：观察下图
观看视频，启动快的交通工具
教学环节
教师活动预设
学生活动预设
控制变量法可引导学生得出来。
F相同时，m越小，物体启动越快，反之越慢。
m相同时，F越大，物体启动越快，反之越慢。
猜想：a与m、F有关，可能与F成正比，与m成反比。
实验验证。
一、实验思路：
1.方法：控制变量法
2.探究m一定，a与F的关系
保持小车质量不变，通过改变悬挂的重物质量，改变小车所受的拉力，测的不同拉力下小车运动的加速度，分析加速度与拉力的定量关系。
2.探究F一定，a与m的关系
保持小车所受的拉力不变，通过在小车上增加砝码（或其它质量一定的重物）改变小车的质量，测的不同质量对应的加速度，分析加速度与质量的定量关系。
二、物理量的测量与改变
1.小车质量的测量与改变
天平测量，在小车上增加砝码（或其它质量一定的重物）改变小车的质量。
2.加速度的测量
方法1.让小车拖动纸带做初速度为0的匀加速直线运动，用刻度尺测量位移x，根据纸带测出发生这段位移所用的时间t，然后用 求出a
教学环节
教师活动预设
学生活动预设
方法2. 通过打点计时器打出的纸带，利用逐差法求出a.
方法3.
实验验证的是a与F、m的比例关系，并非是定量关系，所以不一定要测出a的具体值。
论证：由于小车做的是初速度为零的匀变速直线运动，由 得：
所以可以采用对照组实验，让两辆小车同时运动，同时停止，由可得，所发生的位移之比即是a之比。
即：
3.拉力的测量
①怎样能保证在物体的运动方向只受恒力作用？
平衡摩擦力。（此处重点利用力的分解法讲清平衡摩擦力的原理）。
思考：平衡摩擦力后如果再次重复做实验，是否需要再次平衡？
学生思考后回答：
②沙和沙桶的重力是否就是对小车的拉力？
证明：设小车质量为M，砝码质量为m0，运动的加速度为a，则有： 得：
设绳中张力为T，由牛顿第二定律得：
当M》m时，T≈m0g，即只有满足小车质量远大于砝码质量时，才可以近视认为绳中张力等于砝码的重力。故应采用减砝码的方式改变拉力。
③怎样改变F？（减砝码，说明原因）
注意强调：平衡摩擦力时不需要挂小桶，但需要拉着纸带一起运动。
证明过程可以不介绍，直接给出结论：
M》m时，
T≈m0g，
学习牛顿第二定律后再回过头来证明。
教学环节
教师活动预设
学生活动预设
三、实验方案
1.原理图
2.实验器材
小车、砝码、沙和沙桶（天平）、细绳、
纸带、打点计时器（交流电源）、垫木、一段带有定滑轮的长木板、毫米刻度尺。
3.实验步骤
①用天平测出小车质量m，记录下来
②按照原理图把实验器材安装好。（小车拖着纸带，但不挂重物）
③平衡摩擦力（补偿阻力）
④细绳绕过定滑轮，保持小车质量不变，测量a与F的关系
记录下各项数据。
⑤保持拉力不变，改变小车质量，测量a与M的关系，记录下各项数据。
四、数据处理
1. a与F的定量关系
用逐差法分别求出不同拉力作用下的加速度，以a为纵坐标，F为横坐标在坐标纸上建立直角坐标系，然后做出a-F图像，若图像是一条过原点的倾斜直线，则说明a与F成正比。
2.a与M的定量关系
用逐差法分别求出不同拉力作用下的加速度，以a为纵坐标，M为横坐标在坐标纸上建立直角坐标系，然后做出a-M图像，
槽码的使用
教学环节
教师活动预设
学生活动预设
发现图线是曲线，不易确定两者关系，可以改成画 图像，如果图线是一条过原点的倾斜直线，这说明a与M成反比。
如右图所示：
误差分析：分析以下三个图像产生的原因。
五、实验结论
1.保持物体质量不变时，物体的加速度a与受到的拉力F成正比；
2.保持拉力F不变时，物体的加速度a与物体的质量M成反比。
综合以上分析得出： m一定时，a∝F
F一定时，
综合在一起得到：
总结提升：为减小实验误差，可从以下几个方面改进。
1.用气垫导轨替代长木板
2.利用光电门测量加速度
3.利用位移传感器测位移。
小结：
改进方法，可以从误差产生的原因方面分析，由学生得出来较好些。
第 四 单元 第 2 案 总第 案
课题： §4.2实验：探究加速度与力、质量的关系 201 年 月 日
教学目标 核心素养
科学探究：学会控制变量法研究物理规律；
科学探究： 会测量加速度、力和质量，能做出物体运动的a-F、 图像
科学探究：能通过实验数据及图像得出加速度与力、质量的关系，会误差分析
科学探究：会知道平衡摩擦力的原理和减少系统误差的方法
教学重点
1、实验原理和步骤
2、加速度和力、质量的测量及注意事项
3、数据分析
教学难点
1、物理量的测量
2、数据分析
3、
高考考点
课 型
新授
教 具
教 法
教 学 过 程
教学环节
教师活动预设
学生活动预设
课前复习：
1．力的概念：物体力是物体间的相互作用。
2．力的作用效果是什么？如何改变物体的运动状态呢？
引入：
牛顿第一定律定性揭示了力与运动的实质关系，力不是使物体运动的原因，而是改变物体运动的原因（是产生加速度的原因，加速度表征物体速度变化的快慢）。
如何定量描述力与运动的关系呢？
结合生活中实例可以定性得出：观察下图
观看视频，启动快的交通工具
教学环节
教师活动预设
学生活动预设
控制变量法可引导学生得出来。
F相同时，m越小，物体启动越快，反之越慢。
m相同时，F越大，物体启动越快，反之越慢。
猜想：a与m、F有关，可能与F成正比，与m成反比。
实验验证。
一、实验思路：
1.方法：控制变量法
2.探究m一定，a与F的关系
保持小车质量不变，通过改变悬挂的重物质量，改变小车所受的拉力，测的不同拉力下小车运动的加速度，分析加速度与拉力的定量关系。
2.探究F一定，a与m的关系
保持小车所受的拉力不变，通过在小车上增加砝码（或其它质量一定的重物）改变小车的质量，测的不同质量对应的加速度，分析加速度与质量的定量关系。
二、物理量的测量与改变
1.小车质量的测量与改变
天平测量，在小车上增加砝码（或其它质量一定的重物）改变小车的质量。
2.加速度的测量
方法1.让小车拖动纸带做初速度为0的匀加速直线运动，用刻度尺测量位移x，根据纸带测出发生这段位移所用的时间t，然后用 求出a
教学环节
教师活动预设
学生活动预设
方法2. 通过打点计时器打出的纸带，利用逐差法求出a.
方法3.
实验验证的是a与F、m的比例关系，并非是定量关系，所以不一定要测出a的具体值。
论证：由于小车做的是初速度为零的匀变速直线运动，由 得：
所以可以采用对照组实验，让两辆小车同时运动，同时停止，由可得，所发生的位移之比即是a之比。
即：
3.拉力的测量
①怎样能保证在物体的运动方向只受恒力作用？
平衡摩擦力。（此处重点利用力的分解法讲清平衡摩擦力的原理）。
思考：平衡摩擦力后如果再次重复做实验，是否需要再次平衡？
学生思考后回答：
②沙和沙桶的重力是否就是对小车的拉力？
证明：设小车质量为M，砝码质量为m0，运动的加速度为a，则有： 得：
设绳中张力为T，由牛顿第二定律得：
当M》m时，T≈m0g，即只有满足小车质量远大于砝码质量时，才可以近视认为绳中张力等于砝码的重力。故应采用减砝码的方式改变拉力。
③怎样改变F？（减砝码，说明原因）
注意强调：平衡摩擦力时不需要挂小桶，但需要拉着纸带一起运动。
证明过程可以不介绍，直接给出结论：
M》m时，
T≈m0g，
学习牛顿第二定律后再回过头来证明。
教学环节
教师活动预设
学生活动预设
三、实验方案
1.原理图
2.实验器材
小车、砝码、沙和沙桶（天平）、细绳、
纸带、打点计时器（交流电源）、垫木、一段带有定滑轮的长木板、毫米刻度尺。
3.实验步骤
①用天平测出小车质量m，记录下来
②按照原理图把实验器材安装好。（小车拖着纸带，但不挂重物）
③平衡摩擦力（补偿阻力）
④细绳绕过定滑轮，保持小车质量不变，测量a与F的关系
记录下各项数据。
⑤保持拉力不变，改变小车质量，测量a与M的关系，记录下各项数据。
四、数据处理
1. a与F的定量关系
用逐差法分别求出不同拉力作用下的加速度，以a为纵坐标，F为横坐标在坐标纸上建立直角坐标系，然后做出a-F图像，若图像是一条过原点的倾斜直线，则说明a与F成正比。
2.a与M的定量关系
用逐差法分别求出不同拉力作用下的加速度，以a为纵坐标，M为横坐标在坐标纸上建立直角坐标系，然后做出a-M图像，
槽码的使用
教学环节
教师活动预设
学生活动预设
发现图线是曲线，不易确定两者关系，可以改成画 图像，如果图线是一条过原点的倾斜直线，这说明a与M成反比。
如右图所示：
误差分析：分析以下三个图像产生的原因。
五、实验结论
1.保持物体质量不变时，物体的加速度a与受到的拉力F成正比；
2.保持拉力F不变时，物体的加速度a与物体的质量M成反比。
综合以上分析得出： m一定时，a∝F
F一定时，
综合在一起得到：
总结提升：为减小实验误差，可从以下几个方面改进。
1.用气垫导轨替代长木板
2.利用光电门测量加速度
3.利用位移传感器测位移。
小结：
改进方法，可以从误差产生的原因方面分析，由学生得出来较好些。