4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系 教案

课 时 教 案 第 四 单元 第 2 案 总第 案 课题： §4.2实验：探究加速度与力、质量的关系 201 年 月 日 教学目标 核心素养 科学探究：学会控制变量法研究物理规律； 科学探究： 会测量加速度、力和质量，能做出物体运动的a-F、 图像 科学探究：能通过实验数据及图像得出加速度与力、质量的关系，会误差分析 科学探究：会知道平衡摩擦力的原理和减少系统误差的方法 教学重点 1、实验原理和步骤 2、加速度和力、质量的测量及注意事项 3、数据分析 教学难点 1、物理量的测量 2、数据分析 3、 高考考点 课 型 新授 教 具 教 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，力不是使物体运动的原因，而是改变物体运动的原因（是产生加速度的原因，加速度表征物体速度变化的快慢）。 如何定量描述力与运动的关系呢？ 结合生活中实例可以定性得出：观察下图 观看视频，启动快的交通工具 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。 猜想：a与m、F有关，可能与F成正比，与m成反比。 实验验证。 一、实验思路： 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： 3.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）。 思考：平衡摩擦力后如果再次重复做实验，是否需要再次平衡？ 学生思考后回答： ②沙和沙桶的重力是否就是对小车的拉力？ 证明：设小车质量为M，砝码质量为m0，运动的加速度为a，则有： 得： 设绳中张力为T，由牛顿第二定律得： 当M》m时，T≈m0g，即只有满足小车质量远大于砝码质量时，才可以近视认为绳中张力等于砝码的重力。故应采用减砝码的方式改变拉力。 ③怎样改变F？（减砝码，说明原因） 注意强调：平衡摩擦力时不需要挂小桶，但需要拉着纸带一起运动。 证明过程可以不介绍，直接给出结论： M》m时， T≈m0g， 学习牛顿第二定律后再回过头来证明。 教学环节 教师活动预设 学生活动预设 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 ... ...