【核心素养】人教版（2019）必修 第一册 4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系教学设计（表格式）

课题： §4.2实验：探究加速度与力、质量的关系 教学目标 核心素养 【物理观念】树立相互作用观念，通过实验探究加速度与力和质量的定量关系； 【科学思维】让学生感悟控制变量法、图象法等科学研究方法的应用； 【科学探究】对实验数据进行处理，看一下实验结果能验证什么问题； 【科学态度与责任】通过实验，培养学生实事求是、尊重客观规律的科学态度。 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． 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 型 新授 教 法 预习法、实验探究、讨论法 教 学 过 程 教学环节 教师活动预设 学生活动预设 课前复习：1．力的概念：物体力是物体间的相互作用。2．力的作用效果是什么？如何改变物体的运动状态呢？引入：牛顿第一定律定性揭示了力与运动的实质关系，力是改变物体运动状态、产生加速度的原因，并指出一切物体都具有惯性，质量M 是惯性大小的唯一量度 。a与F M有什么样的关系？生活中能不能找到答案？请看图片结合生活中实例可以定性得出：请猜想加速度与力、质量的定量关系并利用提供的实验器材证明自己的猜想观察下图 观看图片 教学环节 教师活动预设 学生活动预设 控制变量法可引导学生得出来。 F相同时，m越小，物体启动越快，反之越慢。m相同时，F越大，物体启动越快，反之越慢。一、设计实验 1.方法：控制变量法2.探究m一定，a与F的关系保持小车质量不变，通过改变悬挂的重物质量，改变小车所受的拉力，测的不同拉力下小车运动的加速度，分析加速度与拉力的定量关系。2.探究F一定，a与m的关系保持小车所受的拉力不变，通过在小车上增加砝码（或其它质量一定的重物）改变小车的质量，测的不同质量对应的加速度，分析加速度与质量的定量关系。二、物理量的测量与改变1.小车质量的测量与改变天平测量，在小车上增加砝码（或其它质量一定的重物）改变小车的质量。2.加速度的测量方法1.让小车拖动纸带做初速度为0的匀加速直线运动，用刻度尺测量位移x，根据纸带测出发生这段位移所用的时间t，然后用 求出a 教学环节 教师活动预设 学生活动预设 方法2. 通过打点计时器打出的纸带，利用逐差法求出a.方法3.实验验证的是a与F、m的比例关系，并非是定量关系，所以不一定要测出a的具体值。论证：由于小车做的是初速度为零的匀变速直线运动，由 得： 所以可以采用对照组实验，让两辆小车同时运动，同时停止，由可得，所发生的位移之比即是a之比。即： 拉力的测量①怎样能保证在物体的运动方向只受恒力作用？平衡摩擦力。（此处重点利用力的分解法讲清平衡摩擦力的原理）。②沙和沙桶的重力是否就是对小车的拉力？分析：当物体保持平衡时，这两个力相等。可是这里小车是做匀加速直线运动，所以托盘与砝码的重力大于绳子的拉力。如果加速度很小，我们可以近似认为它们相等。所以该实验需要满足一个条件：砝码和托盘的质量m远小于小车的质量M。这样就确保加速度很小（一般要小于1m/s2）。三、实验方案1.原理图2.实验器材小车、砝码、沙和沙桶（天平）、细绳、纸带、打点计时器（交流电源）、垫木、一段带有定滑轮的长木板、毫米刻度尺。3.实验步骤①用天平测出小车质量m，记录下来②按照原理图把实验器材安装好。（小车拖着纸带，但不挂重物）③平衡摩擦力（补偿阻力）④细绳绕过定滑轮，保持小车质量不变，测量a与F的关系记录下各项数据。⑤保持拉力不变，改变小车质量，测量a与M的关系，记录下各项数据。四、数据处理1. a与F的定量关系用逐差法分别求出不同拉力作用下的加速度，以a为纵坐标，F为横坐标在坐标纸上建立直角坐标系，然后做出a-F图像，若图像是一条过原点的倾斜直线，则说明a ... ...