《探究加速度与力、质量的关系》教学设计
在新教材教学中，新课标要求我们改变过去过分强调知识传授的倾向，注重科学探究精神，让学生亲自经历科学探究过程，学习科学研究的方法，培养学生的探索精神、实践能力以及创新意识。“探究式教学”是实现其作用的很好的教学方法，加之物理学科的特点，“探究式教学”理应受到我们物理教师的青睐。可一些习惯于旧的传授式教学的老师，一时难以转变教学模式，不知如何操作，改革的浪潮又推着你必须前进，因此倍感苦恼；又因“探究式教学”操作过程调控难度大，更让一些教师感到力不从心。笔者这几年一直在进行这方面的尝试探究（我校物理组一直在进行《引导发现尝试探究》的课题研究），小有收获，在具体操作“探究式教学”的过程中感觉还算比较顺手。下面就我上过的高一物理必修1第四章第2节《实验：探究加速度与力、质量的关系》一堂公开课，谈谈我对这节探究课的大概设计思路和课后的反思体会。
一、教学设计
1．吃透新课标精神，领悟教材教学意图，确立三维一体的目标
新课标较原有的教学大纲更注重对学生动手能力、探索能力、自己总结观察现象的能力的培养，以本节课为例，以前是验证牛顿第二定律，注重的是知识的再现，而现在变为探究，注重的是问题的提出与发现。本节课以实验的形式出现，不仅锻炼学生的动手能力，更重要的是如何设计实验，如何提出问题，以及如何操作，如何进行数据处理，分析并得出实验结果，这些才是现代中学生最应该掌握的方法和技巧。至于学生自己设计的方案不管是否符合要求，不管实验后能否得出正确的结论，都要加以鼓励，因为学生在设计和实际操作中的亲身体验才是最重要的。因此，本节课的三维目标制定如下：
【三维目标】
（一）知识与技能
·理解物体运动状态的变化的快慢，即加速度大小与力有关，也与质量有关。
·通过实验探究加速度与力的定量关系。
（意图：加速度与质量的定量关系下一课时探究，实践证明1课时45分钟根本无法探究2个问题，若调成2课时合上，又给学校正常的教学秩序带来不便，所以建议分2课时探究。）
·培养学生动手操作能力。
（二）过程与方法
·指导学生定量的探究加速度和力、物体质量的关系。知道用控制变量法进行实验。
·学生自己设计实验，自己根据自己的实验设计进行实验。
·对实验数据进行处理，看能得出什么结论。
（三）情感、态度与价值观
·通过实验探究，培养学生实事求是、尊重客观规律的科学态度。
·通过实验探究激发学生的求知欲和创新精神。
·培养学生的团队合作精神。
【教学重点】
控制变量法的使用。
如何提出实验方案并使实验方案合理可行。
实验数据的分析与处理。
【教学难点】
如何提出实验方案并使实验方案合理可行。
实验数据的分析与处理。
2．充分准备教学器材，让更多的学生参与
本节课学生可能会设计出各种可行或不可行的实验方案，因此要尽可能的多准备、多提供一些实验室已有的器材，加上学生自备的，以便供学生选用，可提供下列器材：
【教具准备】
多媒体课件，小车，一端带定滑轮的长木板，带小盘的细线，砝码（规格：10g、20g、30g、40g，用作牵引小车的力），钩码（50g）4个（用来改变小车的质量），打点计时器（套数：够全班4人一组用的，一般学校都应该有这样的器材），纸带，课本P78图4．2-5的实验器材2套，气垫导轨1套，刻度尺，秒表，计算机等。
3．教学内容的组织要得当
（1）首先要符合课程标准的基本要求，更要贴近绝大多数学生的认识水平。本节课探究加速度与力的关系，学生已探究过小车速度随时间变化的规律，已具有了利用打点计时器测小车加速度的基本技能和方法，所以为大部分学生准备了足够的“利用打点计时器探究小车加速度与力关系”的实验器材。
（2）其次要紧跟上现代科学技术、社会生活的发展水平。本次探究为学生提供了气垫导轨1套，利用光电门测速研究，更具有利用先进设备研究问题的现代研究特色。
（3）再则还要留给教师开发拓展教学内容和学生在一定范围内选择学习内容的空间。本次探究也为学生提供了课本P78图4．2-5的实验器材2套，此套方案虽不直接测出加速度，但利用“比较”的研究方法，不同于用打点计时器测出加速度，绘出a-F图研究的方法，这样给学生自主选择的空间，学生更有主人翁的意识积极主动地参与研究，也便于培养学生的发散思维，领悟用不同的方案、不同的方法研究，殊途同归。
4．教学方式方法选择要贴切，运用要有科学性、艺术性
以自主（自主设计方案、自主选择器材）、合作（四人一组协作）、探究为原则，注意结合学生和教材的特点选择不同的教学方法，以达到激发学生的学习兴趣，调动学生的积极性，让学生饶有兴趣地参与到教学的全过程中来，经过自己的思维活动和动手操作获得知识的目的，从而体验到科学探究的全过程、其中的乐趣和成功感。
【教学过程】
根据以上原则，制定如下大体教学过程。
1）设置情景，提出问题，引入新课，引起学生学习兴趣。
多媒体模拟货车空载与满载起动情况，视频播放赛车起动情况。
问题1：想想看，加速度的大小可能与什么因数有关？
学生直接回答或分组定性讨论再作回答（灵活机智，看学生情况而定）
问题2：研究一个量与多个量之间关系时，采用什么方法研究？以前遇到过这种方法吗？
（根据学生的回答，点出重要的研究方法──控制变量法，并引出本节课的探究课题）
问题3：控制变量法的具体步骤？控制什么？研究什么？
（教师点出：因时间关系，本节课先探究加速度与力的关系）
2）引导学生设计探究方案。
提示问题：需要测哪些物理量？需要用到什么器材？根据你课前预习准备情况，小组讨论、交流，并汇总设计的方案，派代表向全班同学汇报。
（笔者认为这样的多方案探究，应让学生课前预习，自主设计比较好，否则课上现场设计，方案是否成熟，是否可行在其次，关键是学生对要研究的问题缺乏足够的思考，自然对其他同学提出的方案也就很难产生共鸣并发表自己的意见，对多种方案的领悟也就比较肤浅。当然，学生的基础好，能力高，亦可现场设计。）
3）小组代表汇报方案，教师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。
方案（1）：试图用秒表，刻度尺测出静止的小车释放一段时间后的位移，求出加速度，改变合外力，得出a-F图象。
（不妥之处？测的“时间”误差太大）
方案（2）：利用打点计时器测出小车在不同合外力下产生的加速度，绘出a-F图象。
（关键处点拨：小盘与砝码的重力何时可看作小车受的外力？
木板一端稍作垫高，使小车匀速滑下，此时小车受的合力是多大？
提醒1：小盘与砝码的质量应远小于小车的质量，理由以后再作说明。提醒2：操作中的共同协作，打出的四条纸带每人处理一条。）
方案（3）：根据课本上参考案例，利用P78图4．2-5的实验器材，测出质量相同的两列小车，在不同合外力作用下，相同时间内，发生的位移，看位移之比和合外力之比情况。
（关键处点拨：位移之比为何等于加速度之比？如何设计表格？研究方法与方案（2）有何不同？）
方案（4）：用气垫导轨，利用光电门测小车不同位置时的速度，记录的时间填入表格，输入电脑，电脑处理并绘出a-F图象。
（此套方案根据学生的情况，可安排师生协作作最后的演示）
4）各小组根据自己设计出来的方案（主要是方案（2）和方案（3）），选择器材进行实验，老师巡回指导，参与到各小组的实验中。根据不同小组的情况，给予不同的指导。
小组安排：设置四个学生用一套器材，而不是两人一套
（有利于学生在实验中互相交流与合作，培养四人小组中每个学生的团体合作和竞争精神。有利于老师关注到更多学生，包括一些学习有困难的学生。有利于分层教学、因材施教。合作好，可有效利用时间。）
5）让小组代表汇报探究成果，无论方案（2）得到的a-F图线是否过原点，方案（3）得到的a1/a2与F1/F2的值是否相等，老师都应给予鼓励性的评价，侧重对学生实验过程以及和其他同学合作交流情况的评价。
6）学生自由提问，说出实验中还发现的问题以及遇到的困难。师生共同探讨，帮助解决。
（方案（2）中出现下列图线的原因？并让同学们观察：出现下列图线对应小组所垫的木板高度是否恰到好处平衡掉摩擦力，即观察小车是否匀速下滑？）
（方案（3）中发现滑动距离较大时，误差较大。原因？）
7）师生共同协作演示方案（4），利用电脑处理数据，实验结果比较精确，分析得出结论：物体的质量一定时，物体的加速度跟物体所受的合外力成正比，且加速度的方向与合外力的方向一致。（本演示意图：只让学生感知利用现代科技手段的方便之处、精确之处，对于学生用现有的器材亲自动手实验所得的结论（虽有偏差）不能加以否定。至于如何用“数据处理软件”处理实验中得到的数据？让同学们课后讨论。激发他们求知的欲望。）
【小结并布置作业】
1．完成实验报告。
2．设计“探究加速度与质量关系”方案。
3．思考如何进行数据处理？
二、教后反思与体会
新课标倡导探究式学习方式，首先摆在我们一线教师面前的问题是（1）如何认识“探究式教学”？（2）怎样摆正好教师在探究式教学中所处的位置？怎样“引导”学生一步步“自主”探究获得知识？“越俎代庖式”还是“放羊式”？建立怎样的师生关系？（3）怎样把握好时间问题？一节课主要探究什么？探究多长时间？全过程探究吗？（4）如何控制场面？（5）如何评价学生？
1．认识问题：学生一次小小的体验，受益终身
一些教师忙于“应试教育”，习惯“题海战”，习惯“灌输式”，认为这样，一节课可灌输很多知识，讲很多题目，而“探究式教学”一节课能得到的知识相对少得多，甚至感觉浪费了时间。殊不知，从内容形式上看是少了些，但这“小小的获得”可是学生亲身体验得来，将终身不忘。“体验”是每个学生成长过程所必需的，学生只有在参与中深刻体验成功，体验挫折，体验合作，体验质疑，体验挑战，才能健康成长。科学探究教学模式正是为每个学生提供了平等“参与”的机会，通过“体验”促进学生的健康成长，以便更好地适应现代社会对人才发展的需要。学生发展的同时也促进了教师和整个教学的发展，在学生的探究过程中，学生提出了很多具有建设性的问题。“探究式教学”提高了学生的动手能力、自己总结观察现象的能力、探索能力。更重要的是通过实验探究激发了学生的求知欲和创新精神。这些岂是灌输式所能达到的？况且你的大量灌输，学生又能吸收多少？我认为我们的老师应该提高认识，本着对学生终身发展负责态度，积极投身到课改行列，积极参与“探究式教学”。几年的实践证明，我们所带的参与课改的班级，在高考中学科成绩非但不低，反而取得了非常优异的成绩。
2．角色问题：教师是组织者、引导者、评价者；师生互动、民主平等
1）在探究式教学中，教师应该转变角色，不应一包到底，切不可“越俎代庖”。要相信学生的能力，要大胆放给学生去探究，完全解除教师的“指挥棒”，让学生在“实验课题”的统领下，以自己的方式、自己的习惯、自己的情感和自己的认知规律去探索、去研究、去发现、去感悟、去体验，得出合理的物理结论。教师可与学生一起实验探究，但不要把自己的观点强加给学生。当然也不能“放羊式”，不闻不问，不顾学生的基础，没有目标，没有点拨，这样学生势必难以探究。
教师的“引导探究”，首先要运用多媒体、小体验等各种教学手段创设物理情境，点燃学生探究新知的欲望；其次要根据学生的基础、认知水平点拨其思考：探究什么？方向？途径？收集与处理？高一的起始探究要多引导，以后可逐步放手。
2）建立新型的师生关系，实现从师道尊严到民主平等角色的转换，确立民主平等的师生关系。
“探究式教学”体现以人为本，给学生创造体验成功的机会，力图让学生轻松活泼、自由地学。让每一个学生都能看到希望，每一个学生都能学好。营造一个生动活泼、师生互动的教学氛围，使教师、学生之间形成良性互动，彼此形成学习共同体；营建一个允许质疑、讨论、探索的公平竞争环境。在民主的环境下，师生之间可以平等对话，教师对学生的行为给予客观的评价，只有这样才能有效的培养学生的创新才能。心理学上著名的“罗森塔尔效应”表明：来自教师的理解、宽容和期待，良好的师生关系有利于创造热情和激发学生的荣誉感、自尊心、进取心的培养，能把学生原有的一点创造思维火花燃成永不熄灭的熊熊烈火。
3）时间问题：探究要有主次，进行有效探究；课前、课上相结合，灵活处理教学内容，有效利用时间。
学生活动本身就很耗时间，再加上学生这么大面积地进行科学探究活动，时间变成了突出问题。课堂45分钟，已经无法满足科学探究的需要。要给学生充分活动的时间，要进行大面积完整的探究活动，两堂课连上当然比较合适。但大多数学校一般不能连排，老师应随机应变，灵活地根据《课程标准》来调整教学内容和教学进度。要能根据不同班的具体情况来安排教学环节，探究的内容不能过多，主要探究什么？（并非每个问题都要让学生逐个探究）对于难度较大的探究课题，为了能在给定的时间内完成探究活动，可课前给学生布置任务进行预习准备，可课前让学生进实验室认识器材、选择器材、熟悉器材。本案例的处理是：（一）探究内容减半，（二）采用课前设计方案、选择并熟悉器材、通过作业练习“纸带处理求加速度”问题，这样大大推进了课堂探究的进程，将有充足的时间进行这节课必须进行的探究环节：交流方案、自主探究、汇报成果、综合评价。笔者认为：探究的结果可以有出入，但探究的时间要充足，过程要尽量完整，否则匆匆探究，草草收场，只能流于形式，达不到探究的目的。办法在人想，时间不应成“问题”。
4．控制问题：加强纪律教育，加强理论修养
在这种教学模式中，教师是引导者，组织者。就算教师准备非常充分，也难免会经常发生一些意外。再加上五六十人一班，教师组织起来就非常费劲，很难顾及到每个学生，往往会出现失控的场面，甚至出现了有些乱的局面。建议加强纪律教育，严格要求学生遵守实验纪律，特别是第一次进实验室要严格要求，好的习惯、好的风气要从第一次开始。教师更要加强理论修养，才能灵活机智。
5．评价问题：改变对“成功”概念的理解，采用“激励性”评价
传统评价，重在结果评价，一纸试卷定优秀。新课标理念下的评价应构建“合理、科学、多元化”的评价体系。与知识和技能的评价不同，不要把探究的结论作为评价的唯一标准，而要根据学生参与探究活动的全过程所反映出的学习状况，对其学习态度、优缺点和进步情况等给予肯定的激励性的评价，学生的积极参与、大胆发表意见就是“成功”。由于学生的先天条件和后天的兴趣、爱好的差异，课堂教学中教师应尽量避免统一的要求，采取分层次、多方位的教育理念，对他们不是采取取长补短，而是采用扬长避短，让他们在不同层面上有所发展，体会到成功的喜悦，注意培养全体学生的参与意识，激发其学习兴趣，并将其在活动中的表现纳入教学评价中来，改变以往只凭学生考试成绩来评价学生的不科学不合理不公平的单一评价方法。
总之，教育的出发点是人，归宿也是人的发展。“探究式教学”就是从学生出发，做到以人为本，为每个学生提供平等“参与”的机会，让学生在宽松、民主的环境中体验成功，健康成长。只要我们加强认识，积极探索，定能找到得心应手的“探究式教学”方法。以上点滴是我在投身课改，进行“探究式教学”中的体会与心得，希望我的一些想法和做法能对同仁有所帮助，不当之处，敬请专家和同仁批评指正。
2 实验：探究加速度与力、质量的关系 【例题解析】 例1 请谈谈确定本实验研究课题的思路。 解析： 从前几章知识可知，物体的速度是描述物体运动状态的物理量，物体的运动状态变化，是以速度这一物理量的变化表现出来的，而我们已经学习过的加速度又是描述物体速度变化快慢的物理量，所以第一个课题的确定就应是研究加速度与力的关系。而在相同力的作用下，由于物体的惯性不同，速度变化的快慢也不同，质量是物体惯性大小的量度，所以第二个课题的确定是研究加速度与质量的关系。 点评： 实验研究课题的确立，为科学探究提出了一个明确的目标。要注意通过观察分析或逻辑推理，培养自己提出问题、确定研究课题的能力。 例2 在本探究实验中，为什么可用两车的位移之比表示加速度之比？ 解析： 在本探究实验中，两车均做初速度为0的匀加速直线运动。由匀加速直线运动位移公式 2 021at t v x +=， 式中v 0=0，且两车的运动时间t 相等，故有a ∝ x ，即 2121 a a x x =， 可用两车的位移之比表示加速度之比。 点评： 当问题探究的是某物理量与其他物理量之间的比例关系时，可以不测出该物理量的具体数值，只需测出不同情况下该物理量的比值就行了。 例3 在利用打点计时器探究加速度与力、质量关系的实验中，以下做法正确的是（ ） A. 平衡摩擦力时，应将重物用细绳通过定滑轮系在小车上 B. 每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力 C. 实验时，先放开小车，后接通电源 D.“重物的质量远小于小车的质量”这一条件如不满足，对探究过程也不会产生影响 解析： 平衡摩擦力时，不把悬挂重物用细绳通过定滑轮系在小车上，即不对小车施加拉力。在木板无滑轮的一端下面垫一薄木块，反复移动其位置，直到拖在小车后面的纸带上打出的点距均匀为止。设木板的倾角为θ，则平衡摩擦力后有mg sin θ = μ mg cos θ，即θ = arctan μ，θ与小车的质量无关，故每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力。实验时，应先接通电源，待打点计时器工作稳定后再放开小车。实验要求重物的质量远小于小车的质量，因为只有这样，重物的重力才近似等于细绳对小车的拉力。正确选项为B 。 点评： 注意实验条件、平衡摩擦力的目的和做法，以及打点计时器的规范操作。 例4 在研究加速度与质量的关系时，为什么要用 m 1为横坐标，加速度a 为纵坐标，描绘a —m 1 图象，而不是描绘a —m 图象？ 解析： 根据我们的经验，在相同力的作用下，质量m 越大，加速度a 越小。这可能是“a 与m 成反比”，但也可能是“a 与m 2成反比”，甚至可能是更复杂的关系。我们从最简单的情况入手，检验是否“a 与m 成反比”。实际上“a 与m 成反比”就是“a 与m 1 成正
第二节 实验《探究加速度与力、质量的关系》 班级 姓名 小组 学习目标 1．会举例说明决定物体加速度的因素是力和质量 2．知道探究物体的加速度与力、质量关系的实验方案 3．能够通过作图分析加速度与力、质量间的关系 重点：探究加速度与力、质量关系的实验方案，作图分析加速度与力、质量间的关系 难点：作图分析出加速度与力、质量间的关系 实验过程 ★探究加速度与力、质量关系 研究加速度a 与力F 及质量M 的关系是时，采用的方法是 。 实验器材：纸带和复写纸、小车、小桶及砂子、细绳、薄木块、刻度尺、砝码、打点计时器、低压学生电源、导线、天平、附有定滑轮的长木板。 实验步骤： 1．用天平测出小车和小桶的质量M 1和m 1，并把数值记录下来。 2．安装好实验装置，并把悬挂小桶用的细绳系在车上。 3．平衡摩擦力： 。 4．记录在小车内所加砝码的质量，称好砂子后，将砂倒入小桶，把细绳系在小车上，并绕过定滑轮悬挂小桶，调整定滑轮的高度使绳与木板平行，接通电源，放开小车待打点计时器在纸带上打好点后取下纸带并作好标记。（实验中为何要保证m ＜＜ M ?） 5．保持车的质量不变，通过改变砂的质量而改变车所受的牵引力，再做几次实验。 6．在每条纸带上选取一段比较理想的部分，用公式a =(v 2－v 1)/△t 或△x ＝aT 2算出各条纸带对应的加速度。 7．根据实验结果画出运动的a —F 图线，确定加速度与力的关系。 8．保持砂子和砂桶的质量不变，在小车上加放砝码，重复上面的实验，求出相应的加速度。作a —M 图象还是作a —1/M 来确定加速度与质量的关系？ ★★某学生在《探究加速度与力、质量的关系》的实验中，在小车质量不变情况下，测得小车的加速度a 和拉力F 的数据如下表所示。 ⑴根据表中的数据在图中作a －F 图线； ⑵由图象得出a 与F 的关系是 。 F （N ）
《实验：探究加速度与力、质量的关系》教学设计 一、教学内容分析 1．内容与地位 普通高中课程标准试验教科书，物理1必修模块第四章《牛顿运动定律》的第二节《实验：探究加速度与力、质量的关系》 《实验：探究加速度与力、质量的关系》是学习牛顿第二定律的基础，是本章的重点内容，它阐明了物体的加速度跟力和质量间的定量关系，是在实验基础上建立起来的重要规律，在理论与实际问题中都有广泛的运用． 2．教学重点、难点 ①教学重点：引导学生探究加速度与力和质量的关系的过程 ②教学难点：通过实验数据画出图像，根据图像导出加速度与力、质量的关系式 3．教学目标 ①知识目标： 1）经历探究加速度与力和质量的关系的过程，得出加速度与力和质量的关系 ②能力目标 1）培养观察能力、质疑能力、分析解决问题的能力和交流合作能力． 2）了解控制变量法、图像法等科学研究方法的应用． ③情感态度价值观 让学生亲身感受物理的科学探究活动，学习探索物理世界的方法和策略，培养学生的思维。 二、教法和学法设计的中心思想 探究性学习是新一轮课程改革中物理课程标准里提出的重要课程理念，其宗旨是改变学生的学习方式，突出学生的主体地位，物理教师不但应该接受这一理念，而且必须将这一理念体现到教学行为中去。对学生而言，学习也是一种经历，其中少不了学生自己的亲身体验，老师不能包办代替。物理教学要重视科学探究的过程，要从重视和设计学生体验学习入手，让学生置身于一定的情景，去经历、感受。 探究式教学是美国教育学家布鲁纳在借鉴了杜威的学习程序理论的基础上首先提出的，主要可分为两类：①引导发现式：创设情景——观察探究——推理证明——总结练习；②探究训练式：遇到问题——搜集资料和建立假说——用事实和逻辑论证——形成探究能力。经教学实践，形成以“引导——探究式”为主要框架，比较适合国内的实用教学模式。他是以解决问题为中心，注重学生独立钻研，着眼于思维和创造性的培养，充分发挥学生的主动性，仿造科学家探求未知领域知识的途径，通过发现问题、提出问题、分析问题、创造性地解决问题等去掌握知识，培养创造力和创造精神。 三、教学媒体 小车、细线、钩码、带滑轮的长木板、气垫导轨、气源、两个光电开关和与之配套的数字计时器、滑块、金属片、黄沙、小桶、托盘天平、打点计时器、纸带、坐标纸、刻度尺四、案例设计 （一）复习导入 教师：什么是物体运动状态的改变?物体运动状态发生变化的原因是什么? 学生：物体运动状态的改变就是指物体速度发生了改变，力是使物体运动状态发生变化的原因． 教师：物体运动状态的改变，也就是指物体产生了加速度．加速度大，物体运动状态变化快；
实验：探究加速度、力、质量之间的关系 【学习目标】 1．掌握在研究三个物理量之间关系时，常用的控制变量法 2．理解物体的加速度大小与力有关，也与质量有关 3．通过实验探究加速度与力和质量的定量关系 4．根据原理去设计实验，处理实验数据，得出结论 5．会分析数据表格，利用图象寻求物理规律 【要点梳理】 要点一、怎样测量（或比较）物体的加速度 1．物体做初速为0的匀加速直线运动，测量物体加速度最直接的办法就是用刻度尺测量位移并用秒表测量时间，由公式22xat?算出加速度。 2．可以在运动物体上连一条纸带，通过打点计时器打点来测量加速度。 3．也可以不测加速度的具体数值，而测不同情况下（即不同受力时、不同质量时）物体加速度的比值。根据22xat?，测出两初速度为0的匀加速运动在相同时间内发生的位移x1、x2，位移比就是加速度之比，即1122axax?。 要点二、怎样提供和测量物体所受的恒力 在现实中，仅受一个力的情况几乎是不存在的。一个单独的力的作用效果与跟它大小、方向都相同的合力的作用效果是相同的，因此，在实验中我们只要测出物体所受的合力即可。如何为运动的物体提供一个恒定的合力？又如何测出这个合力呢？ 可以在绳的一端挂钩码，另一端跨过定滑轮拉物体，使物体做匀加速运动的力就是物体的合力，这个合力等于钩码的重力。通过测量钩码的重力就可测得物体所受的合力。 要点三、平衡摩擦力 依据上面的方案中做匀变速运动的物体，受的合力并不等于钩码的重力。这是由于物体在相对运动，还要受到滑动摩擦力。 如何减小滑动摩擦力，使我们所测得的钩码重力尽可能接近于物体所受的合力？ ①使用光滑的木板； ②平衡滑动摩擦力。将木板一端垫高，让物体从木板上匀速滑下，此时物体的重力分力就等于物体所受的摩擦力。 ③平衡摩擦力后，当小车的质量发生改变时，不用再平衡摩擦力。这是由于sincosmgmg????，等式的两边质量可以抵消，即与物体的质量大小没有关系。 要点四、如何处理实验数据 本实验的数据处理可以采用计算法和图象法两种不同的方法： 1．计算法 测得加速度或加速度之比（等于位移之比）后，通过计算看看是否满足 2121FFaa?、1221mmaa? 2．图象法 测得加速度后，用拉力F为横坐标，加速度a为纵坐标，描绘a—F图象，看看图象是
§4.2实验:探究加速度与力、质量的关系 涟水中学王成超 设计思想 本节内容是典型的探究性实验，在新课程标准中，十分强调科学探究在课程中的作用。在内容安排中，不断给学生渗透这种思想。在本节中，学生第一次遇到用实验探究一个物理量同时跟两个物理量有关的多元问题，所以应引导学生去寻找研究问题的实验方法，与研究运动学的方法相似，仍然从简单的实例入手。如先保持物体的质量不变，研究它的加速度跟外力的关系；再保持外力相同，研究物体的加速度跟它的质量的关系。也就是让学生研究问题时逐渐具有控制变量的思想。 教学目标 1、知识与技能 利用所提供的实验器材完成实验，在获得知识的同时提高实验操作能力、创新能力； 2、过程与方法 让学生评价和选择自己认为合适的实验方案，正确处理实验数据，掌握科学的处理方法； 3、情感态度与价值观 逐步培养学生科学探究的思想，建立严谨的科学实验观。 学情分析 学科知识分析： 学生在前面已经学习过加速度是描述速度变化快慢的物理量，而从前一节牛顿第一定律中知道力是改变物体运动状态的原因，学生对加速度与力、质量的关系的理解只是简单的定性关系。 学生能力分析： 本节是学生第一次遇到用实验探究一个物理量同时跟两个物理量有关的多元问题，所以学生在控制变量法研究问题方面能力有限。另外学生已经基本掌握探究性实验的研究方法，在本实验中，老师只要作一些必要的指导，学生应能完成实验操作及数据处理。 教学重点 探究加速度与力、质量的关系 教学难点 加速度的测量方法；及实验数据的处理 教学器材 ①附有滑轮的长木板2块；②小车2个；③带小钩或小盘的细线2条；④钩码（牵引小车用）；⑤砝码（用于改变小车质量）；⑥刻度尺；⑦夹子；⑧细绳 教学过程 （一）引入新课 （教师活动）物体的运动状态变化的快慢，也就是物体加速度的大小，与物体的质量
高一物理【4.2实验：加速度与力、质量的关系】 【学习目标】 1．能独立设计探究加速度、质量、力三者关系的探究方案。 2．会测量加速度、力、质量；并能作出表示加速度与力、加速度与质量的关系的图象；能根据图象写出加速度与力、质量的关系式。 3．体会探究过程中所用的科学方法——控制变量法；学习科学家的严谨态度。 【重点难点】 1.体验实验探究过程：明确实验目的、分析实验思路、制定实验方案、得出实验结论. 2.初步认识数据处理时变换坐标轴的技巧. 3.初步了解将“不易测量的物理量转化为可测物理量”的实验方法. 4.会对实验误差作初步分析. 预习案 【知识梳理】 1.探究加速度与力、质量的关系 （1）物体运动状态变化的快慢，也就是物体____________的大小，与物体的____________有关，还与物体____________有关. （2）物体的质量一定时，受力越大，其加速度就____________；物体的受力一定时，质量越小，加速度就____________. （3）控制变量法：探究加速度与力的定量关系时，应保持物体____________不变，测量物体在____________的加速度，分析加速度与力的关系；探究加速度与质量的关系时，应保持物体__________不变，测量不同质量的物体在____________下的加速度，分析加速度与质量的关系。这种先控制一个参量不变，研究其余参量之间变化关系的方法叫控制变量法。2.制定实验方案时的两个问题 （1）测量物体的加速度可以用刻度尺测量____________，并用秒表测量____________，由公式____________算出.也可以在运动物体上安装一条通过打点计时器的纸带，根据____________来测量加速度. （2）在这个实验中也可以不测加速度的具体数值，这是因为我们探究的是____________关系. 3．在本探究实验中，我们猜想物体的加速度与它所受的力成________，与质量成
实验：探究加速度与力、质量的关系 [实验目的] 通过实验探究物体的加速度与它所受的合力、质量的定量关系 [实验原理] 1、控制变量法： ⑴保持m一定时，改变物体受力Ｆ测出加速度ａ，用图像法研究ａ与Ｆ关系 ⑵保持Ｆ一定时，改变物体质量m测出加速度ａ，用图像法研究ａ与m关系 2、物理量的测量： （1）小车质量的测量：天平 （2）合外力的测量：小车受四个力，重力、支持力、摩擦力、绳子的拉力。重力和支持力相互抵消，物体的合外力就等于绳子的拉力减去摩擦力。小车所受的合外力不是钩码的重力。为使合外力等于钩码的重力，必须： ①平衡摩擦力：平衡摩擦力时不要挂小桶，应连着纸带且通过打点记时器的限位孔， ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．将长木板倾斜一定角度，此时物体在斜面上受到的合外力为0。做实验时肯定无法这么准确，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），这就说明此时物体合外力为0，摩擦力被重力的沿斜面向下的分力（下滑力）给抵消了。由于小车的重力G、支持力N、摩擦力f相互抵消，那小车实验中受到的合外力就是绳子的拉力了。点拨：整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变托盘和砝码的质量，还是改变小车及砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力. ②绳子的拉力不等于沙和小桶的重力：砂和小桶的总质量远小于小车的总质量 ．．．． ．．．．．．．绳子的拉 ．．．．．．．．．．．．．．．．．时，可近似认为 /g=(m+ m/)a,F=ma,得F=m m/g/(m+ m/);理论上F= m/g，只有当m/＜力等于 ．．．沙和小桶的重力。 ．．．．．．．．推导：实际上m ＜m时，才能认为绳子的拉力不等于沙和小桶的重力。点拨：平衡摩擦力后， 每次实验必须在满足小车和所加砝码的总质量远大于砝码和托盘的总质量的 条件下进行.只有如此，砝码和托盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等. 在画图像时，随着勾码重量的增加或者小车质量的倒数增加时，实际描绘的 图线与理论图线不重合，会向下弯折。 （3）加速度的测量： ①若v0 = 0 ，由x = v0 t + a t2 /2 得：a = 2 x / t2 , 刻度尺测量x，秒表测量t ②根据纸带上打出的点来测量加速度，由逐差法求加速度。 ③可以只测量加速度的比值a1/a2 = x1/x2 ，探究a1/a2 = F1/F2，a1/a2 = m2/m1. [实验器材] 一端附有滑轮的长木板、小车、细线和小桶、天平、砝码、钩码（或槽码）、打点计时器、学生电源、纸带、刻度尺 [实验步骤] ⑴用天平测出小车和小桶的质量m 和m/把数值记录下来。 ⑵按下图实验装置把实验器材安装好，使长木板有滑轮的一端伸出桌面 ⑶在长木板不带定滑轮的一端下面垫一小木块，通过前后移动，来平衡小车的摩擦力 ⑷把细线系在小车上并跨过定滑轮，此时要调节 ．．．．．．．．．．．．．．。 ．．．定滑轮的高度使细线与木板平行 ⑸将小车放于靠近打点记时器处，在小桶内放上砝码(5g)，接通电源，放开小车得到一打好点的纸带（注
4.2实验：探究加速度与力、质量的关系 一、知识结构 二、教学目标 1.学会用控制变量法研究物理规律. 2.会测量加速度、力和质量，能做出物体运动的a-F、a-1m图象. 3.会通过实验探究加速度与力、质量的定量关系．. 三、新知全解 知识点控制变量法探究加速度a与力F、质量m的关系 1．实验原理： 2．实验器材：打点计时器、纸带、复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、夹子、细绳、低压交流电源(使用电火花打点计时器时不用低压交流电源)、导线、天平(带有一套砝码)、小盘、刻度尺． 控制变量法 当研究对象有两个以上的参量发生牵连变化时，我们设法控制某些参量使之不变，而研究其中两个参量之间的变化关系的方法叫控制变量法． 3．实验步骤： (1)称量质量：用天平测出小车和砝码的总质量m，小盘和砝码的总质量M.
(2)安装器材：按照如图把实验器材安装好，注意此时先不要把悬挂小盘的细绳系在车上，即不给小车加牵引力． (3)平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫一块木块，反复移动木块的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态．这时，小车拖着纸带运动时受到的摩擦阻力恰好与小车所受的重力在斜面方向上的分力平衡． (4)操作： ①把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小盘，先接通电源再放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列的点，打完点后切断电源，取下纸带，在纸带上标上纸带号码． ②保持小车和砝码的质量m不变，在小盘里放入适量的砝码，把小盘和砝码的总质量M记录下来，重复步骤①. ③保持小盘和砝码的总质量M不变，改变小车和砝码的质量m，重复以上步骤． 待测物理量器材 小车与其上砝码的总质量m天平 小盘和盘内砝码的总质量M天平 小车的加速度a 打点计时器 4.数据处理： (1)把小车在不同力作用下产生的加速度填在表中： 实验序号物理量 12345 6 作用力F 加速度a 以a为纵坐标、F为横坐标，根据数据作a-F图象，用曲线拟合测量点，找出规律，分析a与F的关系． (2)把不同质量的小车(小车和钩码)在相同力的作用下产生的加速度填在表中： 实验序号12345 6
1．下面是“探究加速度与力、质量的关系”的实验步骤： ①用天平测出小车质量M和小盘质量m ②安装好打点计时器，在小车上装好纸带 ③调整长木板的倾斜程度 ④在小盘中放入适量的砝码m1 ⑤保持小车质量一定时，探究加速度与力的关系 ⑥保持小车所受拉力一定时，探究加速度与质量的关系 (1)步骤③的目的是。 (2)步骤④中，要求小盘和砝码总质量(m＋m1)小车质量M。 (3)步骤⑤和⑥，表明该实验采用的科学方法是。 解析：(1)步骤③是为了平衡掉小车与木板、纸带与打点计时器间的摩擦力。 (2)步骤④中，要求小盘和砝码总质量(m＋m1)远小于小车的质量M。 (3)该实验采用的是控制变量法。 答案：(1)平衡摩擦力(2)远小于(3)控制变量法 2．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，采用如图所示的装置。 (1)本实验应用的实验方法是。 A．控制变量法B．假设法 C．理想实验法D．替代法
(2)下列说法中正确的是。 A．在探究加速度与质量的关系时，应改变拉力的大小 B．在探究加速度与力的关系时，应该改变小车的质量 C．在探究加速度a与质量M的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出a－图象 D．当小车的质量远大于小盘和砝码的总质量时，才能近似认为细线对小车的拉力大小等于小盘和砝码的总重力大小解析：(1)实验采用了控制变量法，即先保证物体质量不变，研究加速度与合力的关系，再保证物体受力不变，研究加速度与质量的关系。 (2)探究a与M的关系时，保持F不变，改变M大小；探究a与F的关系时，保持M不变，改变F大小，故A、B错。a－关系图象为过原点的直线，作出这个图象容易证明a与M成反比，C对。只有小车的质量远大于小盘与砝码的总质量时，小车受到的合力大小才约等于小盘与砝码的总重力，D对。 答案：(1)A (2) 3．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中： (1)某组同学用如图甲所示的装置，采用控制变量法，来研究在小车质量不变的情况下，小车的加速度与小车受到的力的关系，下列措施中不需要和不正确的是。 ①首先要平衡摩擦力，使小车受到的合力就是细绳对小车的
人教新课标物理高一必修1第四章4.2实验：探究加速度与力、质量的关系同步练习 B卷（考试） 姓名:________ 班级:________ 成绩:________ 一、单选题 (共15题；共31分) 1. （2分） (2019高一上·江西月考) 如图为蜻蜓、火箭的运动示意图． 图甲：以8 m/s的速度飞行的蜻蜓能在0.7 s内停下来。 图乙：火箭发射10 s内速度由0增加到100 m/s。 根据运动示意图和数据进行判断，下列说法正确的是（） A . 因为火箭速度比蜻蜓大，所以火箭比蜻蜓的速度变化快 B . 火箭和蜻蜓的加速度方向都与速度方向相同 C . 火箭在点火发射那一刻，速度为0，而加速度不为0 D . 因为火箭的速度更大，所以火箭比蜻蜓的惯性大 【考点】 2. （2分）关于加速度的概念,下列说法中正确的是（） A . 加速度表示速度的“增加” B . 加速度表示速度的“变化” C . 加速度表示速度变化的快慢
D . 加速度表示速度变化的大小 【考点】 3. （2分） (2020高一上·天门月考) 关于运动物体的速度和加速度的关系，下列说法中正确的是（） A . 加速度大，运动物体的速度一定大 B . 加速度增大，运动物体的速度一定增大 C . 速度变化越大，运动物体的加速度一定越大 D . 速度变化越快，运动物体的加速度一定越大 【考点】 4. （2分） (2017高一上·江阴期中) 下列说法正确的是（） A . 物体运动加速度越大，则运动速度越大 B . 单位时间内物体运动速度变化越大，则运动加速度越大 C . 加速度减小的直线运动一定是减速运动 D . 运动速度变化很快的物体，其加速度可以很小 【考点】 5. （2分） (2016高一上·金华期中) 关于速度和加速度，以下说法中正确的是（） A . 速度表示物体位置变化的大小和方向 B . 物体的加速度增大，物体的速度可能减小 C . 物体的速度改变量△v越大，加速度一定越大
本节选自人教版高中物理教材第四章第2节《实验：探究加速度与力、质量的关系》，牛顿第二定律是动力学的核心规律，是本章重点和中心内容，而探究加速度与力和质量的关系是学习下一节的重要铺垫。教材中实验的基本思路是采用控制变量法。本实验要测量的物理量有质量、加速度和外力。测量质量用天平，需要研究的是怎样测量加速度和外力。 （1）测量加速度的方案：①方法1：小车做初速度为0的匀加速直线运动，直接测量小车移动的位移x和发生这段位移所用的时间t，a=2x/t2计算出加速度a。 ②方法2：将打点计时器的纸带连在小车上，根据纸带上打出的点来测量加速度。 ③方法3：让两个做初速度为0的匀加速直线运动的物体的运动时间t相等，那么由 a=2x/t2可知，它们的位移之比就等于加速度之比。 （2）提供并且测量物体所受的外力的方案：由于我们上述测量加速度的方案只能适用于匀变速直线运动，所以我们必须给物体提供一个恒定的外力，并且要测量这个外力。但测力有一定困难，还需平衡摩擦，教材的参考案例提供的外力比较容易测量。
4．物理量的测量 本实验需要测量的物理量有三个：物体的质量m、物体所受的作用力F和物体运动的加速度a。 （1）质量的测量 质量可以用天平测量。为了改变小车的质量，可以在小车中增减砝码的数量。 （2）加速度的测量 ①方法1：小车做初速度为0的匀加速直线运动，直接测量小车移动的位移x和发生这段位移所用的时间t，a=2x/t2计算出加速度a。 ②方法2：将打点计时器的纸带连在小车上，根据纸带上打出的点来测量加速度。 ③方法3：让两个做初速度为0的匀加速直线运动的物体的运动时间t相等，那么由a=2x/t2可知，它们的位移之比就等于加速度之比，即： x 1 x 2= a 1 a 2 这样，测量加速度就转换成测量位移了。 （2）力的测量 现实中，仅受一个力作用的物体几乎不存在，所以实验中作用力F的含义是物体所受的合力。 那么，如何测小车所受合外力F合？ 我们通过下面具体实验来说明。 二、实验设计 实验设计1：用阻力补偿法探究加速度与力、质量的关系 1．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。 2．实验步骤
加速度与力、质量的关系 【学习目标】 1.认识影响加速度的因素—力和质量. 2.通过实验测量加速度、力、质量，分别作出加速度与力、加速度与质量的关系图象. 3.能根据图象得出加速度与力、质量的关系. 4.体会“控制变量法”对研究问题的意义. 【预习案】 1.探究加速度与力、质量的关系 （1）物体运动状态变化的快慢，也就是物体____________的大小，与物体的____________有关，还与物体____________有关. （2）物体的质量一定时，受力越大，其加速度就____________；物体的受力一定时，质量越小，加速度就____________. （3）探究加速度与力的定量关系时，应保持物体____________不变，测量物体在____________的加速度；探究加速度与质量的关系时，应保持物体__________不变，测量不同质量的物体在____________下的加速度. 2.制定实验方案时的两个问题 （1）测量物体的加速度可以用刻度尺测量____________，并用秒表测量____________，由公式____________算出.也可以在运动物体上安装一条通过打点计时器的纸带，根据____________来测量加速度. （2）在这个实验中也可以不测加速度的具体数值，这是因为我们探究的是____________关系. 3.怎样由实验结果得出结论 在本探究实验中，我们猜想物体的加速度与它所受的力成________，与质量成____________，然后根据实验数据作出____________图象和____________图象，都应是过原点的直线. 自主探究： 1.当研究三个或三个以上的参量之间的关系时应采用什么研究方法？ 2.在探究加速度与力的关系时，这个力应是物体所受的合力，如何为运动物体提供一个恒定的合力？ 3.在研究加速度与质量的关系时，为什么要描绘a － m 1 图象，而不是a －m 图象？
公开课教案 课题：探究加速度与力、质量的关系 探究加速度与力、质量的关系 教材分析 本节是学生上高中以来接触到的第二个探究性实验，这一实验与“探究小车速度随时间变化的规律”一样，都是有确定结论的。“探究小车速度随时间变化的规律”实验使学生已经具有一定的处理此类实验问题的能力，但也给本实验又搭了一个台阶，书中没有给出确定的实验方案，要学生自己设计，给出了实验的基本思路。作为提示，书中还提醒注意两方面的问题：怎样测量（或比较）物体的速度；怎样提供和测量物体所受恒力。作为进一步的提示，还给出了一个“参考案例”，这个案例是采用通用器材设计的实验，具有普遍意义和具体指导作用。 本节教材除了探究结论，还涉及到一种重要的科学研究的方法——控制变量法。实验过程及数据处理上还有三个技巧： ①理论坐标系建立技巧。“a 与m 成正比”实际上就是“a 与 m 1成正比”；②实际坐标系建立技巧。不是a -F 图象而是1212F F x x -图象；不是m a 1 -而是 1 2 21m m x x -图象；③平衡摩擦力；利用图象处理数据，用曲线拟合测量点，找出规律也是本节的方法重点。 一、教学目标： 1、知识与技能 （1）学会用控制变量法探究加速度与力和质量之间的关系 （2）应用图像法分析处理实验数据 （3）从实验中得出加速度与力成正比，与质量成反比 2、过程与方法 （1）体验科学研究的基本步骤 （2）知道一种常用的研究方法——控制变量法 3、情感态度与价值观 培养学生尊重事实，实事求是的科学研究作风 二、教学重点、难点 1、 教学重点及其教学策略： 重点：用控制变量法探究加速度与力和质量之间的关系 教学策略：通过教师的引导，学生的互相讨论，得出实验的步骤和数据处理的方法。 2、 教学难点： 难点：处理实验数据并画出相关的图像 三、设计思路 本课题设计思路旨在让学生体验科学研究的基本步骤。 通过复习牛顿第一定律等已经学过的知识引出课题——探究加速度与力和质量的关系。 在教师的引导下，学生通过讨论、交流，设计实验方案，进行实验验证。处理实验数据并画出相关的图像,找出各个量之间的关系。
《§ 4.2实验：探究加速度与力、质量的关系》教学设计 一、教材分析 探究性实验是高中物理新课程中一种重要的实验方法。探究“加速度与力、质量的关系”一课正是探究性实验，实验安排在学习牛顿第二定律之前，对于学生来说，比验证性的实验难度要大，所以对本节教材主要做以下两点分析： 1、从教材前后联系来看，本节内容具有承上启下的作用，上一节学习了力是改变物体 运动状态的原因及质量是惯性大小的唯一量度，因此，探究加速度与力、质量的关系是认知 过程的必然，这一节又是《牛顿第二定律》的实验和理论基础，对下一节的学习非常关键。 2、从教材内容来看，本节课涉及到控制变量法、图象法，是高中物理实验常用的方法，所以更要好好把握。 二、学情分析 1、具备的学科知识分析 学生在前面已经知道了加速度的物理意义，知道力是改变物体运动状态的原因及质量是惯性大小的唯一量度，但学生对加速度与力、质量的关系的理解只是简单的定性关系。 2、学生能力分析 学生已经基本掌握探究性实验的研究方法，在本实验中，老师只要作一些必要的指导， 学生都能完成实验操作及数据处理。但运用控制变量法研究问题方面能力有限，应加强引导。 三、教学三维目标 1、知识与技能 了解影响加速度大小的因素； 能通过实验探究得出物体的加速度与所受的外力成正比，与物体的质量成反比；要重视学生实验 技能的提高，培养学生获取知识和设计实验的能力。 2、过程与方法 使学生充分体会如何探究问题，培养学生实验探究能力；让学生学会在实验中如何控制变量和实 验条件；借助多媒体辅助，利用图象法对实验数据进行处理，讨论分析与交流，最后总结出实 验结论。 3、情感态度和价值观 利用实验和生活实例激发学生学习兴趣；使学生经历科学探究的过程，体会探究过程中所用的科学方法，体验成功的喜悦。 四、教学重难点教学重点 1、使学生掌握控制变量法的使用； 2、加速度与力、质量的关系的探究过程。 教学难点 引导学生在猜想的基础上进行实验设计, 果。进行实验和数据处理，完成实验并得出实验结
实验：探究加速度与力、质量的关系 一、教材分析： 新课标较原有的教学大纲更注重对学生动手能力、探索能力、自己总结观察现象的能力的培养，以本节课为例，以前是验证牛顿第二定律，注重的是知识的再现，而现在变为探究，注重的是问题的提出与发现。本节课以实验的形式出现，不仅锻炼学生的动手能力，更重要的是如何设计实验，如何提出问题，以及如何操作，如何进行数据处理，分析并得出实验结果，这些才是现代中学生最应该掌握的方法和技巧。至于学生自己设计的方案不管是否符合要求，不管实验后能否得出正确的结论，都要加以鼓励，因为学生在设计和实际操作中的亲身体验才是最重要的。 二、三维目标： 1．知识与技能 1)理解物体运动状态的变化快慢，即加速度大小与力有关，也与质量有关． 2)通过实验探究加速度与力和质量的定量关系． 3)培养学生动手操作能力． 2．过程与方法 1)指导学生半定量的探究加速度和力、物体质量的关系，知道用控制变量法进行实验． 2)学生自己设计实验，自己根据自己的实验设计进行实验． 3)对实验数据进行处理，看一下实验结果能验证什么问题． 3．情感态度与价值观 1．通过探究实验，培养实事求是、尊重客观规律的科学态度． 2．通过实验探究激发学生的求知欲和创新精神． 3．培养与人合作的团队精神． 三、教学重点、难点： 1．教学重点 1)控制变量法的使用． 2)如何提出实验方案并使实验方案合理可行． 3)实验数据的分析与处理． 2．教学难点 1)如何提出实验方案并使实验方案合理可行． 2)实验数据的分析与处理． 四、教学方法：探究、讲授、讨论、练习 五、教学用具： 多媒体课件，小轧一端带滑轮长木板、带小钩或小盘的细线两条；钩码(规格：10 g＼20 g，用作牵引小车的力)；砝码(规格：50g＼100 g＼200g，用来改变小车的质量)；刻度尺、计算器，铅笔；文件夹；粗线绳(用来牵引小车)．打点计时器、学生电源、纸带、气垫导轨、
4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系 ★新课标要求 （一）知识与技能 1、理解物体运动状态的变化快慢，即加速度大小与力有关，也与质量有关。 2、通过实验探究加速度与力和质量的定量关系。 3、培养学生动手操作能力。 （二）过程与方法 1、使学生掌握在研究三个物理量之间关系时，用控制变量法实现。 2、指导学生根据原理去设计实验，处理实验数据，得出结论． 3、帮助学生会分析数据表格，利用图象寻求物理规律。 （三）情感、态度与价值观 1、通过实验探究激发学生的求知欲和创新精神。 2、使学生养成实事求是的科学态度，乐于探究自然界的奥秘，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。 3、培养学生的合作意识，相互学习，交流，共同提高的学习态度． ★教学重点 1、怎样测量物体的加速度 2、怎样提供和测量物体所受的力 ★教学难点 指导学生选器材，设计方案，进行实验。作出图象，得出结论 ★教学方法 1、提出问题，导入探究原理――自主选器材，设定方案，进行操作，总结归纳――进行交流。 2、对学生操作过程细节进行指导，对学生实验过程的疑难问题进行解答。 ★教学用具： 多媒体、小车、一端带滑轮长木板、钩码、打点计时器、学生电源、纸带、刻度尺、气垫导轨、微机辅助实验系统一套。 ★教学过程 （一）引入新课 教师活动：利用多媒体投影下图： 定性讨论：物体质量一定，力不同，物体加速度有什么不同？力大小相同，
作用在不同质量物体上，物体加速度有什么不同？ 物体运动状态改变快慢取决哪些因素？定性关系如何？ 学生活动：学生讨论后回答：第一种情况，受力大的产生加速度大，第二种情况：质量大的产生加速度小。 学生再思考生活中类似实例加以体会。 点评：教师还可举日常生活中一些实例，如赛车和普通小汽车质量相仿，但塞车安装了强大的发动机，牵引力巨大，可产生很大加速度。再如并驾齐驱的大货车和 小汽车在同样大的制动力作用下，小汽车容易刹车．通过类似实例使学生获 得感性认识：加速度大小既与力有关，也与质量有关，为下一步定量研究做 好铺垫． （二）进行新课 1、物体加速度与它受力的定量关系探究 教师活动：现在我们探究物体加速度与力、质量的定量关系（用控制变量法）。保持物体的质量不变，测量物体在不同力的作用下的加速度，探究加速度与力的定 量关系。请同学生据上述事例，猜测一下它们最简单关系。 学生猜测回答：加速度与力可能成正比。 教师活动：如何测量加速度a？需什么器材？请同学样设计方案。 学生回答：第二章我们已探究过小车速度随时间变化规律，可用该实验器材测加速度。 小车在钩码牵引下作匀加速运动，利用打出纸带求加速度。 教师活动：现实中，除了在真空中抛体（仅受重力）外，仅受一个力的物体几乎不存在，但一个单独的力作用效果与跟它等大、方向相同的合力作用效果相同，因此 实验中力F的含义可以是物体所受的合力。如何为运动物体提供一个恒定合 力？如何测？请同学们想办法。 教师引导：可利用前边测加速度的器材，在钩码质量远小于小车质量条件下， 钩码重力大小等于对小车拉力（至于为什么以后再讨论），但必须设法使木 板光滑，或使用气垫导轨以减少摩擦直至忽略不计。这样小车受的合力就等 于钩码重力。教师对学生设计方案的可行性进行评估，筛选出最佳方案进行 实验。 学生活动：学生思考，设计可行方案测量，也可借鉴教师提供案例进行设计。 教师活动：指导学生分组实验，把小车在不同拉力下的加速度填在设计好的表格中。 学生活动：学生设计实验步骤，进行分组实验，取得数据。 教师活动：如何直观判断加速度a与F的数量关系？指导学生以a为纵坐标，以F为横坐标建立坐标系，利用图象找规律。利用实物投影展示某同学做的图象，让 大家评价。 学生活动：学生在事先发给的坐标纸上描点，画图象，看图象是否是过原点的直线，就能判断a与F是否成正比。 分析研究表格中数据，得出结论。 2、物体的加速度与其质量的定量关系探究 教师活动：保持物体所受力相同，测量不同质量的物体在该力作用下的加速度，探究加速度与质量关系，请同学们用最简单关系猜测一下二者是什么关系？教师解
§4.2 实验：探究加速度与力和质量的关系 一、教学目标： 1、知识与技能 （1）学会用控制变量法探究加速度与力和质量之间的关系 （2）能利用纸带计算小车在运动的过程中的加速度 （3）从实验中得出加速度与力成正比，与质量成反比 2、过程与方法 （1）体验科学探究的基本步骤 （2）学会使用常见的研究方法——控制变量法 3、情感态度与价值观 （1）使学生在互相协作中，发扬团队精神 （2）培养学生尊重事实，实事求是的科学研究作风 二、教学重点、难点 1、教学重点 重点：用控制变量法探究加速度与力和质量之间的关系 2、教学难点 难点：如何平衡摩擦力 三、设计思路 本课题设计思路旨在让学生体验科学研究的基本步骤。 通过复习牛顿第一定律等已经学过的知识引出课题——探究加速度与力和质量的关系。在教师的引导下，学生通过讨论、交流，，设计实验方案，给出所需的实验器材,进行实验验证。 教学策略：通过教师的讲解和演示以及学生亲自动手操作,使学生能够相互合作,同时又有教师指导的情况下.正确处理数据,得出实验结论.体验科学探究的乐趣. 四、教学资源 演示实验器材：光滑的水平板（一端带有定滑轮）;钩码，细绳，打点计时器,学生电源,纸带,复写纸,小车. 五、教学过程 引入新课 教师提问:我们知道物体的运动状态是用速度描述的呢?那么物体运动状态改变的快慢,其实也就是支物体速度改变的快慢.我们是用加速度来描述. 那么大家想想看,影响物体速度改变的快慢的因素有哪些呢? 学生回答: 物体的质量和物体所受的力 进一步引导学生,提问:那么在其他因素相同的情况下:质量大的物体速度改变的快,还是质量小的物体速度改变的快呢? 学生通过思考,根据牛顿第一定律知道:质量是物体惯性的量度,质量大的物体惯性大,运动状态难改变. 让学生尝试利用日常生活事例说明:相同牵引力的情况下,同一辆车,空车时速度增大的快,而满载时速度增大的慢.说明其他因素相同的情况下,质量小的物体速度容易改变.也就是质量小的物体加速度大. 再次提问: 那么在其他因素相同的情况下;物体受力大速度改变的快呢?还是受力小的物体速度改变的快呢? 学生通过思考,根据生活经验:物体受力小,运动状态难改变.加速度就小.反之也成立. 让学生尝试利用日常生活事例说明:相同质量的情况下,同一辆车,牵引力大的时候速度增大的快,
探究加速度与力的关系 2 实验：探究加速度与力、质量的关系 整体设计 牛顿第二定律是动力学的核心规律，是本章重点和中心内容，而探究加速度与力和质量的关系是学习下一节的重要铺垫.本节是探索规律的实验，重点就是让学生亲身体验探究过程.在教师的引导下学生动手、动脑进行设计研究，体会通过控制变量来研究物理规律的重要方法，在研究电阻、电容等实验中都会用到此法.只有让学生在实际的设计和操作中才能使学生体会到物理学研究的方法，达到掌握方法、提高能力的目的. 教学重点 1.怎样测量物体的加速度. 2.怎样提供和测量物体所受的力. 教学难点 指导学生选器材，设计方案，进行实验，作出图象，得出结论. 课时安排 1课时 三维目标 知识与技能
1.理解物体运动状态的变化快慢，即加速度大小与力有关，也与质量有关. 2.通过实验探究加速度与力和质量的定量关系. 3.培养学生动手操作能力. 过程与方法 1.使学生掌握在研究三个物理量之间关系时，用控制变量法实现. 2.指导学生根据原理去设计实验，处理实验数据，得出结论. 3.帮助学生会分析数据表格，利用图象寻求物理规律. 情感态度与价值观 1.通过实验探究激发学生的求知欲和创新精神. 2.使学生养成实事求是的科学态度，乐于探究自然界的奥秘，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦. 3.培养学生的合作意识，相互学习、交流、共同提高的学习态度. 课前准备 带有滑轮的长木板2个、小车2个、打点计时器、秒表、钩码、夹子、刻度尺、细线、气垫导轨、数字计时器、光电门两个. 教学过程 导入新课
情景导入 多媒体播放十字路口红绿灯时摩托车、载重汽车减速停止与加速启动的画面. 图4-2-1 通过以上画面我们可以看出，摩托车启动很快，而载重汽车启动很慢，这是为什么呢？ 复习导入 复习提问：物体运动状态的改变是指哪个物理量的改变？标志物体运动状态变化快慢的物理量是什么？ 回答：物体运动状态的改变是指速度的改变，加速度是反映物体运动状态变化快慢的物理量. 通过上一节学习，我们知道：物体的质量越大，物体的运动状态越难改变；物体的质量越小，物体的运动状态较易改变.请同学们根据上节所学知识及日常见闻实例猜测一下：加速度的大小与哪些物理量有关？ 学生猜想：加速度的大小与物体的受力、质量有关. 推进新课 既然物体的加速度与物体的质量和它受到的力有关，到底存在怎样的关系，请同学们讨论一下，通过什么实例可定性地说明它们之间的关系. 学生讨论后回答： 1.质量大的物体加速度小.如：并驾齐驱的大货车与小汽
实验探究加速度与力质 量的关系 集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-
§4.2实验：探究加速度与力、质量的关系【学习目标】 1.学会用控制变量法研究物理规律。 2.会测量加速度、力和质量，能作出物体运动的a -F、a -1 M 图象。 3.通过实验探究加速度与力、质量的定量关系。【学习重点】 1.会测量加速度、力和质量，能作出物体运动的a -F、a -1 M 图象。 2.通过实验探究加速度与力、质量的定量关系。 【方法指导】 自主探究、交流讨论、自主归纳 【实验基础】 [实验原理及操作] 【数据处理及分析】 一、数据处理 1．计算法：测得加速度或加速度之比(等于位移之比)后，通过计算看看 是否满足a1 a2 ＝ F1 F2 、 a1 a2 ＝ M1 M2 。 2．图象法：以拉力F为横坐标，加速度a为纵坐标，描绘a -F图象， 看看图象是否为过原点的倾斜直线；以1 M 为横坐标，加速度a为纵坐标， 描绘a -1 M 图象，看看图象是否为过原点的倾斜直线。 3．实验结论 (1)保持物体质量不变时，物体的加速度a与所受力F成正比。 (2)在力F不变时，物体的加速度a与质量M成反比。 二、误差分析 1.实验原理不完善造成系统误差 2.测量、操作不够准确造成偶然误差
(1)质量的测量误差。(2)纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差。 (3)拉线或纸带不与木板平行会造成误差。(4)平衡摩擦力不够(或过度)造成的误差，该误差使作出的图线在横轴(或纵轴)上产生截距。 三、注意事项 1．平衡摩擦力时不要挂重物，整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和重物的质量还是改变小车及砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力。 2．实验中必须满足小车和砝码的总质量远大于小盘和重物的总质量。只有如此，重物和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等。 3．小车应靠近打点计时器且先接通电源再放手。 4．作图象时，要使尽可能多的点落在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧，离直线较远的点应该舍去不予考虑 【课堂互动·考点探究】 用如图所示的装置研究在作用力F一定时，小车的加速度a与小车质量M的关系，某位同学设计的实验步骤如下： A．用天平称出小车和小桶及内部所装沙子的质量 B．按图装好实验器材 C．把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂沙桶 D．将电磁打点计时器接在6 V电压的蓄电池上，接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车质量 E．保持小桶及其中沙子的质量不变，增加小车上的砝码个数，并记录每次增加后的M值，重复上述实验 F．分析每条纸带，测量并计算出加速度的值 G．作a -M关系图象，并由图象确定a -M关系 (1)该同学漏掉的重要实验步骤是________，该步骤应排在________步实验之后。 (2)在上述步骤中，有错误的是________，应把________改为________。 (3)在上述步骤中，处理不恰当的是________，应把________改为________。