高中物理必修一实验：探究加速度与力和质量的关系教案

实验：探究加速度与力、质量的关系教学案例设计一、教学内容分析“实验：探究加速度与质量、力之间的关系”这一节内容在物理教材必修一中安排在“牛顿第二定律”前“牛顿第一定律”后。

“牛顿第一定律”是牛顿对于“力与运动的关系”的定性表述，而“牛顿第二定律”是在“牛顿第一定律”的基础上对运动和力的定量研究表述，是牛顿力学的重点和中心内容。

教材引导力学生从牛顿第一定律出发，安排这节内容的必要性，并从实验思路设计，物理量的测量，实验过程和数据分析几个方面引导学生完成探究。

二、学情分析从学生的知识结构上看，通过上一节内容的学习，学生已经知道了物体的加速度与力、质量有关，这为实验理论的理解打下了基础。

经过第一章中“探究小车速度对时间变化规律”这一实验的学习，已经知道实验探究操作的基本步骤，具备了一定的实验能力。

三、设计思想实验在中学物理中占有重要的地位。

在物理学中，许多概念的形成，规律的发现和理论的建立，都是以实验为基础的。

物理离不开实验。

旧的教学模式，课程的开展方式主要是注入填充式，教师为课堂的主体，整堂课都是教师在讲解，学生听，学生参与度很低，而在新的课改中，物理学科提出了核心素养，物理学科的核心素养主要由“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面构成。

物理课堂教学围绕着核心素养展开，科学探究是其中必不可少的一部分，所以在实验课程设计上以探究为主要模式。

四、教学目标1、经历探究加速度与力、质量的关系的设计过程，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、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3、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，体会五、教学重难点教学重点：1、让学生经历加速度与力、质量关系探究过程2、体会探究的本质，培养学生提出问题、批判性思维、交流和合作等能力教学难点：1、从实验数据中分析加速度与力以及加速度与物体质量的关系2、从图像中发现物理规律，并通过这种体验提高使用多种方法和手段分析、处理信息的能力六、教学过程1、问题引入师：牛顿第一定律告诉我们，物体如果受力，将会改变运动状态，产生加速度。

人教版必修一物理第四章第2 节《实验：探究加速度与力、质量的关系》教学设计课前案2 实验：探究加速度与力、质量的关系一、实验目的学会用控制变量法探究物理规律．全面正确地认识加速度与力、质量的关系．二、实验原理1.加速度是表示物体运动速度变化快慢的物理量．根据事实经验，加速度与物体的质量有关．物体受力一定时，质量越小，加速度就越大．加速度还与物体受力的大小有关，物体质量一定时，受力越大，其加速度越大．2.控制变量法：加速度a 和质量m、受力F 都有关系．研究它们之间的关系时，先保持质量不变，测量物体在不同力的作用下的加速度，分析加速度与力的关系；再保持物体所受的力相同，测量不同质量的物体在该力作用下的加速度，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，再控制另一个参量不变，研究其余参量之间变化关系的方法叫控制变量法．三、实验器材砝码，一端有定滑轮的长木板，细线，纸带，导线，夹子，小盘，天平，小车，打点计时器，交流电源，复写纸，刻度尺.课中案探究一、实验步骤1.用天平测出小车和重物的质量分别为M0、m0，并把数值记录下来．2.按图1 将实验器材安装好(小车上不系绳)．图13.平衡摩擦力，在木板无滑轮的一端下面垫一薄木板，反复移动其位置，直到打点计时器正常工作后不挂重物的小车在斜面上做匀速直线运动为止(纸带上相邻点间距相等)．图 24. 将重物通过细绳系在小车上，接通电源放开小车，用纸带记录小车的运动情况；取下纸带并在纸带上标上号码及此时所挂重物的重力 m 0g.5. 保持小车的质量不变，改变所挂重物的重力，重复步骤 4，多做几次实验，每次小车从同一位置释放，并记录好重物的重力 m 1g 、m 2g…以及计算出相应纸带的加速度填入表格 1. 表格 1 物体的质量一定，加速度与受力的关系实验次数 加速度 a/(m·s －2) 小车受力 F/N12345接通电源，放开小车，用纸带记录小车的运动情况，取下纸带并在纸带上标上号码． 7．继续在小车上加放砝码，重复步骤 6，多做几次实验，在每次得到的纸带上标上号码．8．计算出每次实验所得纸带的加速度值及小车与砝码的总质量填入表格 2.表格 2 物体受到的外力一定，加速度与质量的关系实验次数 加速度 a/(m·s －2)小车与砝码总质量 M/kg小车与砝码总质量的倒数/kg －112345探究二、数据处理1. 分析加速度和力的关系依据表格 1，以加速度 a 为纵坐标，以外力 F 为横坐标，作出 a －F 关系图象，如图 2 所示，由此得出结论．2. 分析加速度和质量的关系依据表格 2，以加速度a 为纵坐标，以小车及砝码的总质量M 或为横坐标作出a －M 或a －关系图象，如图 3 所示，据图象可以得出结论．图33.实验结论：物体的加速度与作用在物体上的合外力成正比，与物体的质量成反比．探究三、误差分析1．因实验原理不完善造成系统误差本实验中用所挂重物的重力代替小车受到的拉力，实际上小车受到的拉力要小于所挂重物的重力，存在系统误差．所挂重物的质量比小车的质量越小，误差越小；反之误差越大．2．因操作不够准确造成的偶然误差(1)质量的测量误差．(2)测量纸带上各点间的距离的误差(读数误差)．(3)绳或纸带与木板不平行造成的误差．(4)平衡摩擦力不准确造成的误差．平衡过度使小车合外力偏大，平衡不够使小车的合外力偏小，此时要注意匀速运动是恰好平衡摩擦力的标志．四、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.实验中必须满足小车和砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量．只有如此，砝码和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等．3.各纸带上的加速度a，都应是该纸带上的平均加速度．4.作图象时，要使尽可能多的点在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧．离直线较远的点是错误数据，可舍去不予考虑．5.释放时小车应靠近打点计时器且先接通电源再放开小车．探究四、实验过程、实验数据的处理的理解典例1：如图4 所示是某同学探究加速度与力、质量的关系时，已接通电源正要释放纸带时的情况，请你指出该同学的五个差错；图4(1)电源；(2)电磁打点计时器位置；(3)滑轮位置；(4)小车位置；(5)长木板．典例2：某实验小组利用如图5 所示的实验装置来探究当合外力一定时，物体运动的加速度与其质量之间的关系.图5(1)由刻度尺读出两个光电门中心之间的距离x，已知遮光条的宽度为d.该实验小组在做实验时，将滑块从图中所示位置由静止释放，由数字计时器可以读出遮光条通过光电门1 的时间Δt1 和通过光电门2 的时间Δt2，则滑块经过光电门1 时的瞬时速度的表达式v1＝，滑块经过光电门2 时的瞬时速度的表达式v2 ＝，则滑块的加速度的表达式a ＝.(均用上述字母表示)(2)在本次实验中，实验小组通过改变滑块的质量总共做了6 组实验，得到如表所示的实验数据．通过分析表中数据后．你得出的结论是.m/g a/m·s－2250 2.02300 1.65350 1.33400 1.25500 1.008000.63(3)课后案达标检测1．(多选)用如图1 所示的装置探究加速度a 与力F、质量M 的关系，下列说法中正确的是()图1A.连接沙桶和小车的轻绳应和长木板保持平行B.将电火花计时器接在6 V 的交流电源上，先接通电源，后放开小车，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C.在探究a 与质量M 的关系时，作出a－图象能更直观地判断二者间的关系D．轻绳对小车的拉力一定等于砝码和沙桶的总重力2．(多选)如图2 所示是某同学根据实验数据画出的图象，下列说法中正确的是( )图2A．形成图甲的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大B．形成图乙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小C．形成图丙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大D．形成图丁的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小3.用如图3 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：图3A．用天平称出小车和小桶及内部所装砂子的质量B．按图示装好实验器材C.把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂砂桶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的质量E.保持小桶及其中砂子的质量不变，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 与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．4.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，我们得到了如图4 所示的两个实验图象a、b，描述加速度与质量关系的图线是，描述加速度与力的关系的图线是．图45.某探究学习小组的同学们要验证“牛顿运动定律”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，水平轨道上安装两个光电门，小车上固定有力传感器和挡光板，细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮挂上砝码盘．实验时，调整轨道的倾角正好能平衡小车所受的摩擦力(图5 中未画出)．图5(1)该实验中小车所受的合力(选填“等于”或“不等于”)力传感器的示数，该实验是否需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量？(选填“需要”或“不需要”)(2)实验获得以下测量数据：小车、力传感器和挡光板的总质量M，挡光板的宽度L，光电门1 和2 的中心距离为S.某次实验过程：力传感器的读数为F，小车通过光电门1 和2 的挡光时间分别为t1、t2(小车通过光电门2 后，砝码盘才落地)，已知重力加速度为g，则该实验要验证的关系式是．。

以下是一个实验探究加速度与力和质量的关系的简要教案：
实验名称：探究加速度与力和质量的关系
实验目的：
1. 了解力对物体运动状态的影响；
2. 探究加速度与施加的力和物体质量之间的关系。

实验材料：
1. 平滑水平桌面
2. 小推车或滑轮组
3. 牵引绳
4. 弹簧测力计
5. 不同质量的金属块
实验步骤：
1. 在水平桌面上放置小推车或滑轮组。

2. 用牵引绳连接弹簧测力计和小推车，并确保绳子通过滑轮组。

3. 给小推车施加不同大小的拉力，记录每次施加的力值。

4. 将不同质量的金属块放在小推车上，保持拉力不变，记录金属块的质量和推车的加速度。

5. 重复实验多次，以获得可靠的数据。

实验数据处理：
1. 根据实验数据绘制力与加速度的图表，分析它们之间的关系。

2. 计算不同质量下的加速度，比较结果并总结规律。

实验注意事项：
1. 确保实验台面光滑水平，减少外界干扰。

2. 每次实验前都要校准弹簧测力计，确保准确性。

3. 实验时要小心操作，避免受伤。

思考问题：
1. 根据实验结果，你觉得加速度与施加的力和物体质量之间有何关系？
2. 实际生活中还有哪些情况符合你在本实验中得出的结论？
通过这个实验，学生可以直观地感受到力对物体运动状态的影响，理解加速度与力和质量之间的关系。

同时，培养学生的实验设计能力和数据分析能力。

第四章运动和力的关系第二节探究加速度与力、质量的关系一、教学目标1.知识与技能：理解并掌握牛顿第二定律的基本内容，即加速度与力、质量之间的关系。

学会通过实验方法探究加速度、力、质量三者之间的定量关系。

能够运用控制变量法设计实验，并准确记录和分析实验数据。

2.过程与方法：通过实验操作和数据分析，培养学生的动手能力和科学探究精神。

引导学生运用逻辑推理和数学方法处理实验数据，得出科学结论。

3.情感态度与价值观：激发学生对物理学的兴趣和好奇心，培养严谨的科学态度。

培养学生团队合作和沟通交流的能力，增强团队协作精神。

二、教学重难点1.教学重点：牛顿第二定律的内容及其理解。

通过实验探究加速度与力、质量之间的关系。

2.教学难点：实验设计的合理性，确保控制变量的准确性。

数据处理和分析，正确得出加速度、力、质量之间的定量关系。

三、教学方法实验探究法：通过设计实验，让学生亲手操作，探究加速度与力、质量之间的关系。

讨论交流法：引导学生分组讨论实验设计、数据记录和分析方法，培养团队合作和沟通能力。

归纳总结法：通过实验数据和逻辑推理，归纳总结出牛顿第二定律。

四、教学用具实验器材：小车、打点计时器、纸带、刻度尺、砝码、弹簧秤、斜面等。

多媒体设备：用于展示实验步骤、数据记录表格和实验结果。

五、教学过程1.导入新课：通过回顾牛顿第一定律，引出物体运动状态改变需要力的作用，进而提出加速度与力、质量之间可能存在的关系。

2.讲授新课：介绍牛顿第二定律的基本内容，即F=ma，其中F为物体受到的合力，m为物体的质量，a为物体的加速度。

讲解控制变量法的原理及其在物理实验中的应用。

3.实验设计：引导学生分组讨论实验设计，确定实验步骤和注意事项。

强调控制变量法在实验中的应用，即分别探究加速度与质量、加速度与力的关系时，需要保持另一个变量不变。

4.实验操作：学生分组进行实验，记录实验数据。

教师巡回指导，确保实验操作的正确性和安全性。

5.数据分析：学生根据实验数据，运用数学方法（如比例法、图像法等）分析加速度与力、质量之间的关系。

《探究加速度与力、质量的关系》教学设计一、教学目标1、知识与技能目标（1）学生能理解加速度与力、质量的关系。

（2）学生能够通过实验设计和数据分析，得出加速度与力成正比、与质量成反比的结论。

（3）学生学会使用控制变量法进行科学探究。

2、过程与方法目标（1）通过实验探究过程，培养学生提出问题、作出假设、设计实验、收集数据、分析论证的能力。

（2）让学生经历科学探究的过程，体会科学研究的方法，提高科学探究的素养。

3、情感态度与价值观目标（1）通过实验探究，培养学生严谨认真的科学态度和实事求是的科学精神。

（2）激发学生对物理学科的兴趣，培养学生的合作精神和创新意识。

二、教学重难点1、教学重点（1）理解加速度与力、质量的关系。

（2）掌握控制变量法在实验中的应用。

2、教学难点（1）实验方案的设计和实验数据的处理。

（2）对加速度与力、质量关系的深入理解和应用。

三、教学方法讲授法、实验探究法、讨论法四、教学过程1、新课导入通过播放汽车启动、飞机起飞等视频，引导学生观察物体运动状态的变化，提出问题：是什么因素决定了物体运动状态变化的快慢？从而引出加速度的概念，并进一步思考加速度与力、质量之间可能存在的关系。

2、猜想与假设组织学生分组讨论，根据生活经验和已有的知识，对加速度与力、质量的关系进行猜想。

学生可能会提出：加速度与力成正比，与质量成反比；或者加速度与力和质量的乘积成正比等假设。

3、实验设计（1）介绍实验器材：小车、砝码、托盘、打点计时器、纸带、细绳、滑轮、刻度尺、天平。

（2）引导学生设计实验方案：控制质量不变，探究加速度与力的关系。

控制力不变，探究加速度与质量的关系。

（3）强调控制变量法的应用：在探究加速度与力的关系时，保持小车的质量不变，通过改变托盘和砝码的质量来改变拉力；在探究加速度与质量的关系时，保持拉力不变，通过改变小车上砝码的数量来改变质量。

4、进行实验（1）学生分组进行实验，教师巡视指导，确保实验操作的正确性和安全性。

•••••••••••••••••高中物理必修一《探究加速度与力、质量的关系》优秀教案高中物理必修一《探究加速度与力、质量的关系》优秀教案作为一位优秀的人民教师，可能需要进行教案编写工作，编写教案有利于我们弄通教材内容，进而选择科学、恰当的教学方法。

那么教案应该怎么写才合适呢？以下是小编为大家收集的高中物理必修一《探究加速度与力、质量的关系》优秀教案，希望对大家有所帮助。

（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。

实验：探究加速度与力、质量的关系一、教学目标1.物理观念（1）明确实验的操作步骤和各种注意事项，理解实验数据的各种处理方法（2）经历探究加速度与物体受力、物体质量的关系的过程，设计出方便的表格。

2.科学思维学会观察和分析生活中有关物理知识的实例与实验现象，具有初步的观察能力、分析概括能力。

3.科学探究通过实践和探究，让学生感觉科学就在身边。

培养学生对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理的精神，树立正确的世界观和唯物主义观。

4.科学态度与责任培养学生观察思考，勇于发现乐于探究的学习习惯，以及应用物理知识解决实际问题的能力。

二、教学重难点教学重点：如何提出实验方案并使实验方案合理可行。

教学难点：实验数据的分析与处理。

三、教学分析学生们在前面已经学习了力、物体的运动描述、以及牛顿第一定律。

对力与运动的关系有了简单的认识。

也对测量物体运动的加速度方法和实际操作都比较熟悉。

在本节教学中，我们将教材中一节课的内容分解为两节课进行教学：第一小节是探究加速度与力、质量关系的实验方案的确定；第二节是在实验室中根据学校实际所有器材进行实验探究加速度与力、质量关系的研究，力图在本节课让学生体会探究过程，并且在探究中找到加速度与力、质量的关系。

四、教学过程活动1【导入】实验：探究加速度与力和质量的关系利用视频《家庭视频》,说明用同样大小的力拉不同质量的扭扭车,快慢不同;用不同的力拉相同质量的小板凳,快慢也不同,说明:质量一定时,力越大,加速度就越大;力一定时,质量越大,加速度越小。

那么,加速度与力、质量有什么关系呢?本节课我们通过实验来探究加速度与力、质量的关系。

活动2【讲授】新课实验准备教师用幻灯片展示课前预习答案,并解决课前预习中的问题。

实验原理基本思路——控制变量法(1)保持研究对象即小车的质量M不变,改变砝码的质量m,即改变作用力F,测出小车的对应加速度,验证加速度是否与作用力成正比.(2)保持砝码的质量m不变,即保持作用力F不变,改变研究对象即小车的质量M,测出小车的对应加速度,验证加速度是否与质量成反比.实验器材打点计时器,天平,细绳,纸带复写纸片,小车和钩码,小桶和钢珠,一端有滑轮的长木板、刻度尺、导线实验测量加速度a利用打点计时器打出的纸带计算加速度质量M天平力F利用小微课介绍如何平衡摩擦力得到恒力F要求学生完成实验探究一:平衡摩擦力利用现有的器材,对桌面的小车进行平衡摩擦力活动3【活动】实验探究过程教师分配任务,要求学生在有限的时间内完成各自的任务小组完成探究二控制小车和钩码的质量M=(小车上放钩码,已知M车=186.8g,M码=50g);712小组完成探究三控制小桶和钢珠的质量m=(已知m桶=5.1g,m钢珠=3.58g)2.小组实行组长负责制,组长负责小组管理及任务的分配。

《实验：探究加速度与力，质量的关系》教学设计《实验：探究加速度与力，质量的关系》教学设计一、指导思想本节课的学习，依据人教版高中物理必修一课本实验二，建构主义的学习理论、多元智力理论和后现代主义。

根据学生最近发展区，设计活动，通过“科学探究→收集数据→分析处理数据→建构概念”的教学流程，学生动手操作测量利用小车与加速度与力，质量的关系，经历科学探究过程，充分发挥学生主动探究的积极性，引导学生在合作探究、小组讨论的过程中，总结得到加速度与力，质量的关系二、教学背景分析1、本节的教学内容是建立在质量、力，加速度的概念基础之上，通过实验探究收集数据、交流讨论，建立概念的教学，是对简单机械的拓展和深化，进一步认识三者之间的关系，是学生探究能力提升的过程之一。

2、高一学生现阶段能力发展水平不平衡，形象思维能力较强，逻辑思维能力发展水平不高，但具有一定的物理实验的基本技能和基本方法，已初步具备收集、记录实验数据，分析实验数据得出结论的能力。

学生通过前面的学习已经知道牛顿第二定律，通过本节课的学习可以加深学生对牛顿第二定律的理解。

3.教学方式通过探究加速度与力、质量的关系，速度是描述物体运动状态的物理量，加速度是描述速度变化快慢的物理量。

因此也可以说，加速度是描述物体运动状态变化快慢的物理量。

由前面的学习我们知道，力是改变物体运动状态的原因，质量大的物体运动状态不容易改变。

这说明，加速度与力、质量之间必然存在一定的关系。

4.教学准备多媒体课件，小车一端带滑轮长木板、带小钩或小盘的细线两条；钩码(规格:10g20g，用作牵引小车的力)；砝码(规格:50g100g200g，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、电源、纸带、气垫导轨.三、教学目标1.知识与技能(1)理解探究加速度与力、质量的关系的合理性和必要性。

(2) 理解实验思路的合理性，以及用图像处理实验数据的有效性。

实验：探究加速度与力、质量的关系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。

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（1）用天平测出小车的质量；（2）按图装好实验器材，平衡摩擦力。

（3）控制小车质量不变，用细线将钩码与小车相连，打开打点计时器，释放小车，测出一组数据。

（4）保持小车上的砝码个数不变，改变钩码质量，并测量得F（钩码质量远小于小车质量），多测几组数据。

注意：只有在钩码质量远小于小车质量时，线的拉力近似等于钩码的重力。

（5）控制钩码质量不变，改变小车质量，再测几组数据填入表中。

（6）分析每条纸带，测量并计算出加速度的值；（7）作a－F关系图象，并由图象确定a－F关系。

教学内容实验：探究加速度与力、质量的关系课时教材分析（1）本节课的主要教学内容是探究加速度与力、质量的关系。

（2）本节课主要介绍了控制变量法的使用、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等知识点。

（3）通过学习本节课，学生能够理解实验思路的合理性，以及用图象处理实验数据的有效性；经历实验的操作和测量过程，以及通过图象处理实验数据的过程，体验如何平衡摩擦阻力、减少系统误差的操作方法；通过探究实验，培养实事求是、尊重客观规律的科学态度。

教学目标回顾（1）学生能够理解并应用控制变量法来设计实验，探究加速度与力、质量之间的关系，并能够合理分析实验数据。

（2）学生通过实验操作，能够培养科学探究的能力，形成实事求是、尊重客观规律的科学态度，并激发求知欲和创新精神。

（3）学生能够描述物体在受力情况下的运动状态变化，并解释加速度、力和质量之间的定量关系。

教学过程一、引入新课开场白教师步入教室，手持一本关于经典力学的书籍，微笑面对学生：在物理学的浩瀚星海中，牛顿三大定律犹如夜空中最亮的星，指引着我们探索力与运动的奥秘。

今天，我们将踏入这场奇妙之旅的第二站——加速度、力与质量的不解之缘。

让我们带着疑问，一起揭开‘运动和力’那神秘的面纱。

提问激发兴趣思考问题：物体运动状态的改变，具体是哪个物理量在‘幕后操作’？没错，正是加速度，它是运动状态变化快慢的直接反映。

当不同物体面临相同的力时，为何有的轻盈跳跃，有的却沉重缓慢？是何种因素决定了这种差异性？二、新课内容探索的起点：问题的提出教师在黑板上写下：物体的加速度a与所受的合外力F、物体质量m 之间存在怎样的秘密关系？字迹刚落，教师转身，眼神充满期待地望向学生们，等待思维的火花在他们眼中闪烁。

猜想的舞台：思维的碰撞学生讨论：我猜，如果质量m固定，力越大，加速度应该也会变大吧，因为更大的推力能让物体更快加速。

反之，如果力不变，质量增加的话，就像推动一辆加重的购物车，感觉会更费劲，所以加速度应该会减小。

实验：探究加速度与力、质量的关系一、教学目标1.物理观念通过实验认识加速度与力、质量之间的定量关系。

掌握牛顿第二定律（F=ma）的数学表达式，并理解其物理意义。

深刻理解力是产生加速度的原因，以及加速度方向与合外力方向间的矢量关系。

2.科学思维通过实验及数据处理，培养学生观察、分析、归纳总结的能力。

培养学生运用控制变量法研究物理问题的能力。

3.科学探究通过实践和探究，让学生感觉科学就在身边。

培养学生对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理的精神，树立正确的世界观和唯物主义观。

4.科学态度与责任培养学生观察思考，勇于发现乐于探究的学习习惯，以及应用物理知识解决实际问题的能力。

二、教学重难点重点：通过实验探究加速度与力、质量之间的定量关系，得出牛顿第二定律。

难点：理解并掌握牛顿第二定律的物理意义，以及如何在实验中准确测量和计算加速度、力和质量。

三、教学分析本实验基于新人教版高中物理必修1第四章第二节的内容，主要研究物体的加速度a与物体所受的外力F及物体的质量m之间的定量关系。

通过实验，学生可以更直观地理解牛顿第二定律，并掌握其应用。

四、教学过程教学环节教师活动设计意图新课导入（一）引入新课通过复习牛顿第一定律，引导学生理解力是改变物体运动状态（即产生加速度）的原因。

提出问题：物体的加速度与哪些因素有关？它们之间有何定量关系？用生动形象的画面激活学生的思维，培养学生学习的兴趣。

课内探究（二）实验设计控制变量法：在探究加速度与力的关系时，保持小车质量不变，改变施加在小车上的力（通过增减钩码数量实现）。

在探究加速度与质量的关系时，保持施加在小车上的力不变，改变小车的质量（通过在小车上增减砝码实现）。

实验原理：利用打点计时器或测量小车在相同时间内的位移来反映加速度的大小（位移与加速度成正比）。

通过测量小车的质量（使用天平）和施加在小车上的力（通过测量钩码重力得到），结合实验数据探究加速度与力、质量的关系。

《实验：探究加速度与力、质量的关系》教学设计◆教材分析1、牛顿第一定律告诉我们，物体的运动状态及其改变是由它所受的力决定的，而运动状态改变的难易程度又与物体自身的质量有关，因此，探究加速度与力、质量的定量关系是自然而又十分必要的。

关于实验的基本思路：可以先结合一段视频，让学生从自身的生活经验和一些小常识出发，对加速度与力、质量的定量关系进行合理的猜想，因为这与实验数据的处理直接相关。

正比、反比的关系用图象进行数据处理比较直观，而且有利于减小误差的影响，所以本实验用图象方法处理数据。

基于简单、方便的原则，考虑用打点计时器成本不高，其配备比较普遍，打算安排学生在第二课时动手进行实验测量加速度，探究加速度与力、质量的定量关系，但实验中要注意消除摩擦力的影响。

由于探究的是加速度与力、质量间的比例关系，教科书上的第二套方案的实验设计很有启发性，但实验操作和数据处理对学生要求比较高，实验前要注意做好引导工作。

2、新课程注重学生学习方式的改变，将过去学生被动听、练，改变为现在的主动探究、合作交流。

给学生提供探究的平台，让学生在探究中体验和感悟。

3、本节内容很多，考虑到学生的接受状态，将探究工作分步进行，第一课时为理论探究部分，第二课时为操作探究部分。

◆教学目标知识与技能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。

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。

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。

◆教学重难点【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】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。

◆课前准备小车、砝码、小桶、砂、细线、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、交流电源、纸带、刻度尺、天平．◆教学过程◆教学反思学生实验控制比较难，可能出现各种情况，课前教师应做好充分准备。

实验：探究加速度与力、质量的关系-人教版必修1教案实验目的通过探究加速度与外力作用力、物体质量之间的关系，达到以下目的：1.帮助学生了解加速度、力、质量概念；2.培养学生观察、提问、探究、分析和解决问题的能力；3.探究加速度与物体质量、力之间的关系。

实验原理在相同的物理条件下，当外力F作用于质量m的物体上，物体所受加速度a 与外力F成正比，与物体质量m成反比，即：a ∝ F / m实验器材•动力学小车•动力学小车挂钩及托盘•牛顿力学实验仪器（包括推力力传感器、加速度传感器和计算机连接线）•直尺和卡尺实验步骤1.将动力学小车放在水平桌面上，用卡尺测量小车的质量，并记录下来；2.将小车挂在牛顿力学实验仪器上，用推力力传感器施加外力，让小车在水平方向上运动；3.使用加速度传感器测量小车的加速度，并记录下来；实验数据处理1.计算小车的质量m，将数据记录在实验记录表中；2.使用推力力传感器施加不同的外力F，分别记录小车的加速度a和外力F，填写实验数据表；3.计算F/m，即样本点各个处的加速度a，并填写实验数据表；4.使用小车托盘反转小车，重复以上步骤2~3，完成数据记录和处理。

实验结果通过对实验数据的处理，绘制出a与F/m的关系图。

根据实验数据可以总结出加速度、力、质量之间的关系。

实验分析1.实验中能量耗散的问题：小车在运动过程中会受到阻力、空气阻力等影响，能量会逐渐耗散，实验中要注意减小误差；2.实验数据异常的问题：应记录多组数据，检查数据的一致性，避免异常数据产生；3.实验结果的误差分析：实验结果可以得到一个大致的结论，但在实际应用中，仍需注意其误差范围，并进行反复验证。

注意事项1.实验过程中要注意安全；2.实验中所采取的方法尽量简单，易于观察和理解；3.实验记录应清晰，方便后期分析。

结论通过实验可以得出：在相同的物理条件下，外力F越大，物体的加速度a也就越大，而物体质量m越大，物体加速度a则越小。

实验拓展可以将小车沿坡面上滑，观察加速度和坡度的关系，进一步探究力、质量、加速度之间的关系。

人教版高中物理必修一实验探究加速度与力、质量的关系公开课优质课课件教案人教版高中物理必修一实验：探究加速度与力、质量的关系公开课优质课课件教案视频 -人教版高中物理必修一《实验：探究加速度与力、质量的关系》教学设计【教学目标】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，与质量也有关。

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.指导学生定量探究加速度与力和质量的关系，懂得用控制变量的方法进行实验。

2.引导学生自己设计实验，并根据设计进行实验。

3.对实验数据进行处理，根据数据结果得出结论。

情感、态度、价值观1.通过实验，培养实事求是、尊重客观规律的科学态度。

2.通过探究激发学生的好奇心和创新精神。

3.培养与人合作的团队精神。

【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.实验数据的分析和处理。

【教学难点】1．在老师引导下提出切实可行的实验方案。

2．实验的操作过程。

【教学用具】小车，一端带有滑轮的长木板， 50g规格钩码1盒（每盒10个），砝码1盒，刻度尺，打点计时器，学生电源，小桶，细线，纸带,刻度尺【教学过程】一、回顾复习，引入新课师：同学们，上节课我们学习了牛顿第一定律。

首先，我请一位同学回忆一下牛顿第一定律的内容。

生：牛顿第一定律的内容是：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。

师：好，请坐。

除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。

那什么是运动状态的改变？（速度的改变）运动状态的改变就是速度的改变，也就是产生了加速度。

这说明力是产生加速度的原因。

即：力F是迫使物体“运动状态改变”的原因。

另外，一切物体都有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质。

我们把这个性质称之为“惯性”。

而惯性和哪些因素有关呢？（质量）对，惯性只和质量有关。

这说明质量M可以用来描述物体“抵抗运动状态变化”的本领。