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高中物理必修一 4.2《實(shí)驗(yàn):探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系》教學(xué)案

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高中物理必修一 4.2《實(shí)驗(yàn):探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系》教學(xué)案

111教學(xué)目標(biāo): 知識(shí)與技能要求學(xué)生認(rèn)真看書(shū),明確用“比較”的方法測(cè)量加速度;探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系;作出a-F、a-1m圖象。過(guò)程與方法1 在學(xué)生實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上得出aF、a1m的實(shí)驗(yàn)結(jié)論,并使學(xué)生對(duì)牛頓第二定律有初步的理解。 2滲透科學(xué)的發(fā)現(xiàn)、分析、研究等方法。情感態(tài)度與價(jià)值觀通過(guò)對(duì)aF、a1m的探究,在提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ幕A(chǔ)上,體驗(yàn)探究帶來(lái)的樂(lè)趣,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn): 重點(diǎn):對(duì)aF、a1m的探究難點(diǎn):對(duì)探究性實(shí)驗(yàn)的把握。教學(xué)方式:本節(jié)課主要采取的是“實(shí)驗(yàn)探究”教學(xué)方式。教學(xué)工具:教學(xué)設(shè)計(jì): 新課導(dǎo)入: 1復(fù)習(xí)提問(wèn):物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變快慢用什么物理量來(lái)描述,物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變與何因素有關(guān)?關(guān)系是什么? 教師啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生得出:物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變快慢用加速度來(lái)描述,與物體質(zhì)量及物體受力有關(guān)。 (學(xué)生更詳細(xì)的回答可能為:物體受力越大,物體加速度越大;物體質(zhì)量越大,物體加速度越小) 2教師引導(dǎo)提問(wèn)進(jìn)入新課:物體的加速度與物體所受外力及物體的質(zhì)量之間是否存在一定的比例關(guān)系?如果存在,其關(guān)系是什么?請(qǐng)同學(xué)猜一猜。(學(xué)生會(huì)提出很多種猜想,對(duì)每一種猜想,教師都應(yīng)予以肯定) 教師在學(xué)生猜想的基礎(chǔ)上進(jìn)一步引導(dǎo)啟發(fā)學(xué)生:我們的猜想是否正確呢,需要用實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)。這就是我們這節(jié)課所要研究的加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。指導(dǎo)學(xué)生確定實(shí)驗(yàn)方案、完成實(shí)驗(yàn)操作: 一、實(shí)驗(yàn)介紹 投影:實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。 講解:我們用小車(chē)作為研究對(duì)象,通過(guò)在小車(chē)上增減砝碼可以改變小車(chē)質(zhì)量;在小車(chē)上掛一根細(xì)線,細(xì)線通過(guò)定滑輪拴一個(gè)小桶,小桶內(nèi)可以放重物,這時(shí)小車(chē)受到的拉力大致是小桶及重物的重力,我們可以通過(guò)改變小桶內(nèi)的重物改變小車(chē)受到的拉力。我們研究小車(chē)的加速度a與拉力F及小車(chē)質(zhì)量的關(guān)系時(shí),可先保持m一定,研究以與F的關(guān)系;再保持F一定,研究d與m的關(guān)系這是物理學(xué)中常用的研究方法。(此控制變量法可引導(dǎo)學(xué)生討論得出) 教師引導(dǎo)提問(wèn):如何根據(jù)現(xiàn)有器材測(cè)出小車(chē)的加速度?(學(xué)生回答:用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器) 教師可再追問(wèn):用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)加速度的方法和公式是什么?(在學(xué)生充分討論的基礎(chǔ)上可展示如下版圖) 板圖:如果物體做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),那么,測(cè)量物體加速度最直接的辦法就是用刻度尺測(cè)量位移并用秒表測(cè)量時(shí)間,然后由a=2x/t2算出。也可以在運(yùn)動(dòng)物體上安裝一條打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶,根據(jù)紙帶上打出的點(diǎn)來(lái)測(cè)量加速度。 由于a=2x/t2,如果測(cè)出兩個(gè)初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)在相同時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移為x1、x2,位移之比就是加速度之比,即a1a2= x1/ x2。 提出問(wèn)題:在小車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不可避免的要受到摩擦力的作用,這個(gè)摩擦力也會(huì)影響到小車(chē)的加速度,如何消除摩擦力的影響呢? 教師可啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生得出:把木板沒(méi)有定滑輪的一端墊高,使小車(chē)重力沿斜面向下的分力與摩擦力平衡。 二、實(shí)驗(yàn)過(guò)程 1保持小車(chē)質(zhì)量不變,研究a與F的關(guān)系。 實(shí)驗(yàn)的基本思路:保持物體的質(zhì)量不變,測(cè)量物體在不同的力的作用下的加速度,分析加速度與力的關(guān)系。 教師引導(dǎo)提問(wèn):怎樣才能直觀地反映出口與F是否成正比呢? 教師啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生得出:可以借助圖象,用橫軸表示拉力,用縱軸表示加速度,通過(guò)采集數(shù)據(jù)作a一F圖象。如加速度隨拉力的變化圖線是一條過(guò)原點(diǎn)的直線,就說(shuō)明n與F成正比。 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析:設(shè)計(jì)一個(gè)表格,把同一物體在不同力的作用下的加速度填在表中。為了更直觀地判斷加速度a與力F的數(shù)量關(guān)系,我們以以為縱坐標(biāo)、F為橫坐標(biāo),根據(jù)各組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)。如果這些點(diǎn)在一條過(guò)原點(diǎn)的直線上,說(shuō)明a與F成正比,如果不是這樣,則需進(jìn)一步分析。學(xué)生分組實(shí)驗(yàn),教師巡視指導(dǎo)學(xué)生報(bào)出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并輸人計(jì)算機(jī)。(用Excel表格處理數(shù)據(jù))教師引導(dǎo)各組代表匯報(bào)實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果得出結(jié)論。板書(shū):aF2保持拉力不變,研究a與m的關(guān)系實(shí)驗(yàn)的基本思路:保持物體所受的力相同,測(cè)量不同質(zhì)量的物體在該力作用下的加速度,分析加速度與質(zhì)量的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析:設(shè)計(jì)第二個(gè)表格,把不同物體在相同力的作用下的加速度填在表中。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn),在相同力的作用下,質(zhì)量?jī)?yōu)越大,加速度a越小。這可能是“a與m成反比”,但也可能是“以與m2成反比”,甚至是更復(fù)雜的關(guān)系。我們從最簡(jiǎn)單的情況人手,檢驗(yàn)是否“a與m成反比”。在數(shù)據(jù)處理上要用到下面的技巧。 板圖:“a與m成反比”實(shí)際上就是“a與1m成正比”,如果以a為縱坐標(biāo)、1m為橫坐標(biāo)建立坐標(biāo)系,根據(jù)a-1m圖象是不是過(guò)原點(diǎn)的直線,就能判斷加速度以是不是與質(zhì)量m成反比。 (實(shí)驗(yàn)前教師指導(dǎo))學(xué)生分組實(shí)驗(yàn),教師巡視指導(dǎo),學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)輸人計(jì)算機(jī)。(用Excel表格處理數(shù)據(jù))各實(shí)驗(yàn)小組代表匯報(bào)實(shí)驗(yàn)情況得出結(jié)果。 板書(shū):a1m由實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出結(jié)論 在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中,我們根據(jù)日常經(jīng)驗(yàn)和觀察到的事實(shí),首先猜想物體的加速度與它所受的力及它的質(zhì)量有最簡(jiǎn)單的關(guān)系,即加速度與力成正比、與質(zhì)量成反比aF、alm。 如果這個(gè)猜想是正確的,那么,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以a為縱坐標(biāo)、F為橫坐標(biāo)和以a為縱坐標(biāo)、1M為橫坐標(biāo)作出的圖象,都應(yīng)該是過(guò)原點(diǎn)的直線但是實(shí)際情況往往不是這樣,描出的點(diǎn)有些離散,并不是嚴(yán)格地位于某條直線上,用來(lái)擬合這些點(diǎn)的直線也并非準(zhǔn)確地通變?cè)c(diǎn)。 這時(shí)我們會(huì)想,自然規(guī)律真的是aF、alm嗎?如果經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn),圖象中的點(diǎn)都十分靠近某條直線,而這些直線又都十分接近原點(diǎn),那么,實(shí)際的規(guī)律很可能就是這樣的。 可見(jiàn),到這時(shí)為止,我們的結(jié)論仍然帶有猜想和推斷的性質(zhì)。只有根據(jù)這些結(jié)論推導(dǎo)出的很多新結(jié)果都與事實(shí)一致時(shí),它才能成為“定律”。本節(jié)實(shí)驗(yàn)只是讓我們對(duì)于自然規(guī)律的夠究有所體驗(yàn),實(shí)際上一個(gè)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)不可能是幾次簡(jiǎn)單的測(cè)量就能得出的。作業(yè)設(shè)計(jì) 1物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化是指 A位移的變化 B速度的變化 C加速度的變化D質(zhì)量的變化2以下物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不發(fā)生變化的是 ( ) A小球做自由落體運(yùn)動(dòng) B槍彈在槍筒中做勻加速運(yùn)動(dòng) C沿斜坡勻速下滑的汽車(chē) D汽車(chē)在水平面上勻速轉(zhuǎn)彎 3關(guān)于力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,下列說(shuō)法中正確的是 ( ) A物體受力一定運(yùn)動(dòng),力停止作用后物體也立即停止運(yùn)動(dòng) B物體所受的合力越大,其速度越大 C物體受力不變時(shí),其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也不變 D物體受外力的作用,其速度一定改變 4物體A的質(zhì)量為10 kg,物體B的質(zhì)量為20 kg,A、B分別以20 ms和10 ms的速度運(yùn)動(dòng),則 ( ) AA的慣性比B大 BB的慣性比A大 CA、B的慣性一樣大 D不能確定 5關(guān)于力下列說(shuō)法中確的是 ( )力是使物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的原因;力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因;力是改變物體慣性大小的原因;力是使物體產(chǎn)生加速度的原因 A B C D 6下列說(shuō)法中正確的是 ( ) A物體不受力時(shí),一定處于靜止?fàn)顟B(tài) B物體的速度等于零時(shí),一定處于平衡狀態(tài) C物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí),一定受到外力的作用 D物體的運(yùn)動(dòng)方向,一定是物體所受外力合力的方向 7一個(gè)物體受到四個(gè)力作用而靜止,當(dāng)撤去其中的F1,而其他三個(gè)力不變時(shí),物體將_。111

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