高中物理人教版 (2019)必修 第一册第四章 运动和力的关系2 实验：探究加速度与力、质量的关系教学设计及反思

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册第四章 运动和力的关系2 实验：探究加速度与力、质量的关系教学设计及反思，共5页。教案主要包含了学业要求与核心素养，教学重，教学方法，教具，教学过程等内容，欢迎下载使用。

一：教材分析：
《普通高中物理课程标准》共同必修模块“物理1”中对本节内容的说明：“通过实验，探究加速度与物体质量、物体受力的关系”。本条目要求学生通过实验，探究加速度、质量、力三者的关系，强调让学生经历实验探究过程。
本节内容是新人教版必修一第四章第二节内容，本实验只给出了实验的基本思路，而没有给出确定的实验方案，实验方案和器材的选用都由学生自己设计。不过作为提示，书中提醒学生注意两个方面的问题，还给出了一个”参考案例“，这个案例是采用常见仪器设计的实验，具有普遍意义和具体指导作用。对于本节课，以前是验证牛顿第二定律，注重的是知识的重现，现在改为探究性实验，注重的是问题的提出与研究，体现了新课标注重培养学生的探究能力、动手能力、观察和总结能力的特点。探究性实验难度要大于验证性试验，能够更好的开发学生的思维，激发学生兴趣提高学生的探究能力是高中物理新课程中一种重要的实验方法。
本节涉及到的控制变量法，是高中物理实验中的一种重要的科学研究的方法，需要好好把握。还有关于利用图像对数据进行分析处理时“a与m成反比”等效为 “a与成正比”找规律的化曲为直的思想也是本节需要学习的一个重点方法。
二、学业要求与核心素养
（一）知识与技能
1、学会通过实验探究物体加速度与力、质量的关系
2、在实验中掌握打点计时器的用法
3、对自己的实验结果进行归纳分析
（二）科学探究
1、根据所学知识及日常经验初步分析a、F、m三个物理量间的关系（定性分析）。
2、采用控制变量的方法，通过实验对a、F、m三个物理量间的数量关系进行定量研究；
3、运用列表法及图象法处理数据；根据实验数据，归纳、推理实验结论（定量分析）。
（三）科学思维态度
1、通过实验探究激发学生的求知欲和创新精神
2、 通过探究实验，培养实事求是、科学严谨的学习态度．
三、教学重、难点
（一）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、处理实验数据并画出相关的图像，找出相关规律。
（二）难点
1．如何提出实验方案并使实验方案合理可行．
2．处理实验数据并画出相关的图像，找出相关规律。
四、教学方法
问题引领法、 观察法、探究法、讲授法、讨论法、实验操作法
五、教具
多媒体课件，小车，一端带定滑轮的金属导轨，带小盘的细线，砝码（规格：10g、20g、30g、40g，用作牵引小车的力），钩码（50g）4个（用来改变小车的质量），打点计时器（套数：够全班4人一组用的），纸带，课本P78图4．2-5的实验器材2套，刻度尺,
六、教学过程
（一）、设置情景，提出问题，引入新课，引起学生学习兴趣。
利用多媒体视频 让学生讨论方程式赛车与战斗机谁的加速性能好来引入
分组定性讨论
组I：物体质量一定，力不同，物体加速度有什么不同?
组2：力大小相同，作用在不同质量的物体上，物体加速度有什么不同?
（二）、实验基本问题探讨
问题1：研究一个物理量同时与两个物理量有什么关系，应当采用什么方法？
学生很容易回答出用控制变量法。
问题2： 这个实验需要测量的物理量有三个：物体的加速度、物体所受的力、物体的质量.质量可用天平测量，那么怎样测量加速度和怎样提供与测量物体受到的力？请同学们阅读课本，小组讨论后提出自己的见解，教师予以引导。
如何测加速度：
（1）让物体做初速度为零的匀加速直线运动，用刻度尺测量物体运动的位移，用秒表测量出运动的时间，由x=1/2at2公式算出.
（2）让物体做匀加速直线运动.在运动物体后安装一条通过打点计时器的纸带，根据纸带上打出的点 利用逐差法来测量加速度.
如何提供和测量物体所受的恒力：用前边测加速度的器材，使物体做匀加速运动的力就是物体的合力。
讨论：
1、小车运动受到滑动摩擦力，如何使小车所受合力尽可能等于绳的拉力？
平衡摩擦力。方法：将木板一端垫高，让小车从木板上能匀速滑动。
2、实验中小车所受绳的拉力与钩码的重力是否相等；
这两个力只是近似相等，条件是钩码的质量要比小车的质量小很多。理由以后再作说明
满足以上两个条件，小车所受合力就等于钩码的重力.通过改变钩码的个数就可以改变小车所受的合力，通过测量钩码的重力就可测得小车所受的合力.
3、确定实验方案最后选择实验方案：用逐差法求加速度，用平衡摩擦力的方案求外力。
4、数据记录和分析
四人一个实验小组，使用一套设备。全班一半的组探究加速度与力的关系，另一半探究加速度与质量的关系，（操作中的共同协作，打出的四条纸带每人处理一条）并将准备好的实验记录表格分发给每个实验小组，在实验过程中老师巡回指导，参与到各小组的实验中。根据不同小组的情况，给予不同的指导。（有利于学生在实验中互相交流与合作，培养四人小组中每个学生的团体合作和竞争精神。有利于老师关注到更多学生，包括一些学习有困难的学生。有利于分层教学、因材施教。合作好，可有效利用时间。）
数据记录表一 小车及配重的质量 kg
数据记录表二 钩码的重力 N
5、处理实验数据并由实验结果得出结论
让实验完成的比较好的两个小组代表上台，把自己做的图像投影到屏幕上，再集体讨论加速度与力、质量的定量关系，引导学生得出实验结论，使学生对“加速度与力成正比，与质量成反比”的结论达成共识。
教师对各小组学生的数据处理方法、实验结论等情况进行评价，让学生明确，只要设计方案合理，亲身体验探究过程，至于能否得出正确结果并不多么重要。并和学生一起总结回顾本实验的注意事项如下：
（1）平衡摩擦力时不要挂重物，整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变盘和砝码的质量还是改变小车及砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力。
（2）实验中必须满足小车和砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量。只有如此，砝码和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等。
（3）作图像时，要使尽可能多的点在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧。离直线较远的点是错误数据，可舍去不予考虑。
（4）小车应靠近打点计时器且先接通电源再放手
6、回顾总结
（1）力是物体产生加速度的原因．
（2）用控制变量法探究物体的加速度与合外力、质量的关系；设计实验的方法．
（3）物体的质量一定时，合外力越大，物体的加速度也越大；合外力一定时，物体的质量越大，其加速度越小，且合外力的方向与加速度的方向始终一致．
（4）实验数据的处理方法．
7、板书：
第二节：加速度与力、质量的关系
科学探究方法：控制变量法
消除摩擦力的影响：平衡摩擦力
结论：
7、作业设计
（1）完成实验报告
（2）有兴趣的同学，分析讨论课本实验方案一，研究可行性报告。x1+x2+x3（cm）
X4+x5+x6（cm）
a（m/s-2）
F（N）
纸带1
纸带2
纸带3
纸带4
纸带5
X1+x2+x3（cm）
X4+x5+x6（cm）
a（m/s-2）
M（kg）
1/M(kg-1)
纸带1
纸带2
纸带3
纸带4
纸带5