​探究加速度与力、质量的关系教学设计

探究加速度与力、质量的关系教学设计

三门峡实验高中：**

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一、教材分析

本节位于牛顿第一定律和第二定律之间，所以在两节中间起着承上启下的作用，在新课标中是应用两个课时。第一课时是从理论上分析加速度与质量、力之间的定性关系，探究三者定量关系中可用a-F,a-m,a-1/m图像的方法,以及分析制定用重物拉小车实验的理论方案，第二课时在第一课时的理论分析下，实际的做实验，本人所述的内容是为该节的后半部分（第二课时），并在课本实验的基础上与学生创新了实验，且实际操作了实验。本节可大致分为五部分，

课时安排：1课时

二、学情分析：

学生通过对本节前一课时的理论分析，已经知道了加速度与质量、力之间定性关系，也知道了可以通过 a -F, a-m,a-1/m 图像来研究其中的定量关系，并且在脑子里也有了相关的实验设计方案，但是学生还是缺乏实际的创新能力、操作能力、数据分析归纳总结结论的能力，所以在本节中主要在教师的引导下创新实验，做实验处理数据得出结论，为下一节牛顿第二定律的学习打下坚实的基础。

三、教学目标

知识与技能

1、学会应用控制变量法

2、理解本实验中的创新原理。

3、能熟练实验操作步骤，并能处理实验数据

4、会从图像中归纳出实验结论

过程与方法

1、通过理论分析小沙桶的运动情况推导出受力不平衡，以发现常规方法的不足。

2、通过解决试验中实际问题来增强学生独立解决问题的能力

3、通过图像使学生自己得出结论，培养学生归纳总结能力

情感态度与价值观：

激发学生创新意识；培养坚毅、合作等品德。作画法求合力要规范，可以培养学生严谨认真的科学态度和作风。

四：教学重点 ：1、理解试验中的创新原理

2、创新情景下的具体实验操作过程

3、会利用图像得出结论

教学难点及突破方法：在两个探究试验中的具体操作方法，通过和学生观察实验情景进行分析得出方法。

五、教法：情景教学、理论引导、归纳总结

学法：体验感悟、合作交流、实验探究

六、实验仪器：打点计时器、学生电源、纸袋及复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、小桶、沙子、盛沙子的塑料杯、天平、砝码、、刻度尺、薄木板

七、课时安排：本课为该节的后半实验部分，用1课时

八、教学过程：

1、导入及原理分析（5分钟）:

在前一课时的理论分析基础上，直接从题目导入本节内容为探究加速度与力、质量的关系

问题设置（1）以什么方法来探究三个变量的关系？

引导学生回答：用控制变量法分析三个变量关系。

教师总结：这也是高中阶段常用的实验探究方式。

师生共同得出：在本实验探究F、m、a三者关系中，可保持m 不变，探究a与F关系；保持F不变，探究a与m 关系。

问题设置 （2）以什么作为研究对象？其所受的外力是什么力？可以怎样求出力的大小？

学生通常回答：（按照课本上所讲的方法），以小车作为研究对象，其所受的外力即为绳的拉力，而绳的拉力就等于小沙桶的重力。

问题设置（3）、以上分析正确？

教师引导：小沙桶释放后加速，可见所受的绳的拉力和自身的重力不等，也就是说用小桶的重力当做小车上绳的拉力（合外力）是不准确的，理论上有一定的误差

小沙桶释放后加速，可见所受的绳的拉力和自身的重力不等，也就是说用小桶的重力当做小车上绳的拉力（合外力）是不准确的，理论上有一定的误差

学生思考：本实验中还有更好的方法吗？

教师引导：

研究对象：小车（含沙子）和小桶（含沙子）这个整体

整体的合外力:小桶所受的重力。

这种方法可以避免理论上的误差即系统误差

与学生共同交流

（1）保持m 不变，改变F，探究a与F关系

可从从小车的沙子中取出一部分沙子加入小桶里

（2）保持F不变， 改变m, 探究a与m 关系

可以保证小桶重力不变，逐渐增加小车上沙子的质量。

2、实验准备（6分钟）

（1）按下图所示把实验器材安装好(不要把悬挂小桶的细绳

系在小车上．)

（2）平衡摩擦力：

把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)．

学生按如上步骤做实验。

3、实验探究一：保持m 不变，探究a与F关系（6分钟）

步骤一、将小桶和小车内都加上一定量的沙子，用天平称出小桶（含沙子）质量，再把小桶用细绳绕过滑轮系在小车上，先接通电源再放开小车，用纸带记录小车的运动情况，取下纸带，在打点纸带上标上纸带号码及此时小桶（含砂子）的总质量

步骤二．从小车内取沙子填入小桶内，使小桶总质量增大，而保持小车和小桶的总质量不变，重复步骤一 多做几次实验

问题设置：（1）若想通过a-F图像，判断a与F的关系，能使F

（即m桶g）均匀变化比较好,可用什么样的方法？

（2）可用什么方法求a

学生交流（1）为了使沙桶质量均匀变化，可以再天平右盘放好砝码，不断的从小车向小桶加沙子直到两边平衡

（2）用逐差法求a 比较快而且误差较小

学生做实验

【处理数据】 （6分钟）

把所记录的质量及所求的F，和通过逐差法计算的加速度填入表中

学生黑板上作a-F图

学生讨论总结：m一定，a与F成正比

4、探究二：保持F不变，探究a与m关系（6分钟）

步骤一．保持小桶质量不变，即外力不变，往小车上加沙子，并测出小车质量和小桶质量，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， 分别记下小车与小桶的质量。

步骤二．继续在小车上加放沙子，重复步骤一，多做几次实验，在每次得到的纸带上标上号码．

问题设置：（1）为使作出a-m点迹均匀，最好使小车的质量均匀变化比较好,可用什么样的方法？

（2）可用什么方法求a。

学生交流：（1）为了使小车质量均匀变化，可以再天平右盘放好砝码，不断的向小车加沙子直到两边平衡

（2）用逐差法求a

学生按以上步骤做实验

学生黑板上作a-m图

学生讨论总结：m一定，a与F可能成反比

学生黑板上作a-1/m图

学生讨论总结:F不变时， a与m 成反比

5、教师总结(3分钟）：

在本次试验中，同学们通过两个探究实验得出m不变时， a与 F成正比，F不变时， a与m 成反比的结论，成功的完成了本节课的任务，这将为下一节牛顿第二定律的学习起到很大的帮助。

八、教学反思

1．关于时间分配问题

实验设计环节最能体现学生的创造能力，应该多花一些时间，学生在课堂上能提出切实可行的实验方案，而且思维相当活跃，在思维高潮时刻嘎然而止，学生有点意犹未尽的感觉处理。

2．关于实验设计环节

能成功的设计出可以根据需要添加砝码后再继续加沙子以获得需要的质量是顺利完成实验的很重要部分，这就说明科学探究中学生的能力是不可忽视的，老师一定要给学生机会，一定要引导他们表现出这种能力，久而久之学生的素质才会真正提高。

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