速度與力和質量關系教案

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(一)引入新課

同學們先來看大屏幕，生活中我們見過這樣的情景：(先放課件，再解說一下)超載車，遇到險情時，在同樣的剎車力作用下難以停下來已釀成車禍;賽車安裝了強大的發動機比質量相仿的小汽車啟動快的多.根據這些情景，同學們能否年出物體運動狀態變化的快慢，也就是加速度的大小與什么物理量有關?誰來談一下自己的看法?學生：物體的加速度與物體受力和物體質量有關.受力一定時，質量越大加速度越小;質量一定時，受力越大，加速度越大.(學生若不說定性關系，可提示根據情景事實，告訴我們什么呢?)剛才這位同學回答的很好，不僅指出了加速度的相關因素，而且說明了加速度與力、質量的定性關系，然而物理學并不滿足于這樣定性的描述，我們還想知道，物體的加速度與它的受力、它的質量有什么定量關系?誰來發表自己的觀點?

(二)教學設計

1.猜想假設

(生)：a∝F、a∝1/m

(師)：你是根據什么這樣猜想的呢?

(生)：同前面的定性分析，物體受力越大,加速度越大;物體質量越大,加速度越小。

(師)：受力越大,加速度越大;質量越大,加速度越小，也不一定a∝F、a∝1/m，你還能想象出其他的什么形式?a∝F2、a∝1/m2或其它情況。很好，同學們能放開思維進行大膽的猜想，頗有物理學大師的風范，了不起，可是同學們，你將通過什么方式去檢驗你的猜想呢?

2.研究方法

(生)：通過實驗檢驗猜想

(師)：可這里有三個物理量a、F、m,如何研究三個變量之間關系比較好呢?

(生)：先保持m一定，研究a、F的關系

再保持F一定，研究a、m的關系

(師)：很好，這就是實驗的兩個基本思路，我們把這種方法稱為(控制變量法)，大家看這是控制變量法的定義。其實初中我們也用過這種方法，同學們能否回憶一下什么地方用過這種方法。

(生)：研究物質的密度與質量和體積的關系，以及通過導體的電流與電壓和電阻的關系。

(師)：很好，今天這堂課我們只研究第一種思路，保持m一定進，探究a與F的關系，而且只檢驗a∝F;這種最簡單的形式是否正確好吧!有興趣的同學可以在課下依據實驗數據去檢驗其它的形式!顯見測量a與F就成為本實驗的關鍵了!

3.方案探究

(師)：猜想假設與實驗的基本思路都有了，我們應該去尋求具體的方案來檢驗我們的猜想。現在請同學們打開講義，看一下自主探究指南卡上面的幾個問題，然后帶著這幾個問題去閱讀教材77頁“制定實驗方案時的兩個問題”直到78頁上邊的“參考案例”，了解一下書中告訴了我們什么樣的實驗方案，讀完書后同學們可以試用一下桌上的實驗儀器，自行設計實驗步驟和數據記錄表格，組內同學相互交流完成后，由各組組長匯集一下本組的方案及觀點，并給大家介紹一下。哪個小組有了主意，及時舉手向老師示意一下，好現在開始!

(中間隔上3-5分鐘)

(師)：同學們完成的怎么樣拉?哪個小組先來把你們小組交流的內容讓大家分享一下，第一小組先來把你們小組交流的內容讓大家分享下，首先請你回憶一下與加速度相關的公式?

(學生匯報3-5分鐘，教師作適當點撥和補充，學生匯報同時課件展示，最后總結現有條件下的兩種可行性方案)

自主探究指南卡參考及點評

小組長代表本組介紹實驗方案

1.測a、F

2.求加速度的公式：

前三個公式都要涉及速度，而測速度比較困難，后兩個公式，只要測位移和時間就可以了，位移用刻度尺測量，時間用秒表或用打點計時器測量。

(1)由知，測s或測t用秒表即可，需要軌道、小車，鉤碼(作小車拉力用)、平衡

摩擦力。看a與F的比值是否為定值，

(2)只適用于初速度為零的勻加速直線運動，知道運動性質的前提下才可用，由

知，只要看為常量，即可知物體做勻變速直線運動，用來測a更科學，需要用軌道、小車，多用一個打點計時器，另需學生電源、紙帶、導線。由

求a，再看a與F的比值是否為定值可驗證a與F是否為正比例關系。

我們跟剛才小組方案一樣，只是我們采用a-F圖象檢驗a-F是否成正比例關系。這樣更能清楚看出a-F的變化關系.直線若過坐標原點即能說明問題.

(3)前幾個小組都是直接測a，其實，由書上的參考案例，可知，也可以不用測a，由控制兩輛小車運動相同時間t，則有只需讀出兩小車位移、及各自秘用拉力

，只需調節的大小看隨的變化關系，即可檢驗a與F是否為正比例關系，我們

需要兩個軌道、兩輛小車及雙份鉤碼，用這個雙層軌道做實驗。

3.

4.平衡好摩擦力

5.用比值法，或用圖象法

方案非常好，有難度，但創新意識好，巧妙運用轉化的方法，實驗好象很復雜，其實更科學，給這位同學一個鼓勵的掌聲。

當然，如果實驗條件允許的話，我們也可采用頻閃照相，用氣墊導軌方案去完成實驗，我給大家介紹一下，可在現有條件下，我們總結出兩種可行的實驗方案，大家看一下，這是實驗中同學們提到的一些注意事項，同學們可以參考一下。

4.自主實驗

(師)："紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行"，a是否與F成正比例關系呢?還要看同學們的實驗結果才見分曉，現在請同學們依據本組設計的實驗方案進行實驗，記錄數據，分析數據規律，大膽檢驗你們的猜測想吧!老師建議大家彼此借鑒其它小組方案中的優點，完善自己的設計方案，好現在開始實驗，看哪個小組在組長的帶領下做的又快又規范!

(實驗10分鐘左右，中間針對學生的操作出現的共同問題稍作點撥，讓學生注意操作事項和要領及規范性)

學生做實驗過程中，打開excel表格的參考樣表

有些小組已經得到了實驗數據，其他小組加油啊!可以參考老師提供的樣表，也可以自主設計表格畫在講義上，請最先測出數據的同學到前面電腦前輸入數據!

(展示三種情況)

各小組已經完成實驗，第一小組說一下你們的結論，驗證出a∝F了嗎?

(生1)：我們測出a與F發現a/F比值非常接近，在誤差允許的范圍內，近似相等。說明a∝F

(生2)：我們畫出a-F圖象為一條直線，但稍微偏離坐標原點

(師)：能說出偏離的原因嗎?

(生2)：平衡摩擦力不足，但在誤差允許的范圍內，a-F為正比例關系

(生3)：我們在電腦中輸入數據，作出趨勢線，發現為正比例函數，稍微不些偏差，在誤差允許的范圍內，a-F為正比例。

(師)：同學們表現太棒了，課堂因你們而精彩!為自己的精彩表現來一次激烈的掌聲吧!

5.實驗結論

根據同學們的實驗數據及圖象描述，我們發現在誤差允許的范圍內，物體質量一定時，a與F成正比例關系。

(三)探究歷程

回想本堂課我們的探究歷程。

首先是情景再現、然后是猜想假設a、F、m的關系、接著進行探究實驗方案、同學位自主進行實驗、通過數據分析、最后得出結論。通過本節課的探究性學習，我們嘗試用實驗的方法來探究m一定時a與F的關系。讓大家體會了物理學研究工作是以怎樣的形式和方法來進行的，望大家從以下兩方面有所體會：第一，物理學研究并不神秘，每個同學都可以開展物理學研究。第二，今天我們的工作是粗糙的，真正的物理學研究更精確、更完善，但基本思路和方法是一樣的，讓我們都擁有這樣一種方法，探究大自然的奧秘吧!

(四)為鞏固課堂所用知識與技能，老師送大家幾道競賽題，看誰先來搶答，以最先站起來，并且快速回答的為獲勝者。

(五)課后探究題

最后是老師送大家的一個探究性問題，探究報紙能承受的最大拉力與報紙的幾何尺寸之間的關系(寬度d與承受拉力F的關系).

今天的課到這兒，謝謝各位同學!同學們再見!