1、4.3 探究物体运动与受力的关系 教学目标: 知识与技能 要求学生认真看书，明确用“比较”的方法测量加速度；探究加速度与力、质 量的关系；作出 a-F、a-1m 图象。 过程与方法 1 在学生实验的基础上得出 aF、a1m 的实验结论，并使学生对牛顿第二定 律有 初步的理解。 2渗透科学的发现、分析、研究等方法。 情感态度与价值观 通过对 aF、a1m 的探究，在提高学生实验能力的基础上，体验探究带来的乐 趣，激发学生学习物理的兴趣。 教学重点与难点: 重点：对 aF、a1m 的探究 难点：对探究性实验的把握。 教学方式： 本节课主要采取的是“实验探究”教学方式。 教学工具： 1学生分组实验的
2、器材：木板、小车、打点计时器、电源、小筒、细线、砝码、天 平、刻度尺、纸带等。(附有滑轮的长木板 2 块；小车 2 个；带小钩或小盘 的细线 2 条；钩码(槽码)，规格：10 g、20 g，用做牵引小车的力；砝码， 规格：50 g、100 g、200 g，用做改变小车质量；刻度尺；1 m2 m 粗线绳， 用做控制小车运动) 如果没有小规格钩码或槽码，可以用沙桶及沙子替代，增加天平及砝码，用来测质 量。 2计算机及自编软件，电视机(作显示)。 3投影仪，投影片。 教学设计： 新课导入： 1复习提问：物体运动状态改变快慢用什么物理量来描述，物体运动状态改变与何 因素有关?关系是什么? 教师启发引导
3、学生得出：物体运动状态改变快慢用加速度来描述，与物体质量及物体 受力有关。 (学生更详细的回答可能为：物体受力越大，物体加速度越大；物体质量越大，物体加 速度越小) 2教师引导提问进入新课：物体的加速度与物体所受外力及物体的质量之间是否存在 一定的比例关系?如果存在，其关系是什么?请同学猜一猜。 (学生会提出很多种猜想，对每一种猜想，教师都应予以肯定) 教师在学生猜想的基础上进一步引导启发学生：我们的猜想是否正确呢，需要用实验来检 验。这就是我们这节课所要研究的加速度与力、质量的关系。 指导学生确定实验方案、完成实验操作： 一、实验介绍 投影：实验装置如图所示。 讲解：我们用小车作为研究对象，
4、通过在小车上 增减砝码可以改变小车质量；在小车上挂一根细线， 细线通过定滑轮拴一个小桶，小桶内可以放重物，这时小车受到的拉力大致是小桶及 重物的重力，我们可以通过改变小桶内的重物改变小车受到的拉力。我们研究小车的 加速度 a 与拉力 F 及小车质量的关系时，可先保持 m 一定，研究以与 F 的关系；再 保持 F 一定，研究 d 与 m 的关系这是物理学中常用的研究 方法。(此控制变量法可引导学生讨论得出) 教师引导提问：如何根据现有器材测出小车的加速度?(学生回答：用打点计时器) 教师可再追问：用打点计时器测加速度的方法和公式是什么?(在学生充分讨论的基 础 上可展示如下版图) 板图：如果物体
5、做初速度为零的匀加速直线运动，那么，测量物体加速度最直接的 办法就是用刻度尺测量位移并用秒表测量时间，然后由 a=2x/t2算出。也可以在运动 物体上安装一条打点计时器的纸带，根据纸带上打出的点来测量加速度。 由于 a=2x/t2，如果测出两个初速度为零的匀加速运动在相同时间内发生的位移为 x1、x 2，位移之比就是加速度之比，即 a1a 2= x1/ x2。 提出问题：在小车运动过程中不可避免的要受到摩擦力的作用，这个摩擦力也会影 响到小车的加速度，如何消除摩擦力的影响呢? 教师可启发引导学生得出：把木板没有定滑轮的一端垫高，使小车重力沿斜面向下 的分力与摩擦力平衡。 二、实验过程 1保持小
6、车质量不变，研究 a 与 F 的关系。 实验的基本思路：保持物体的质量不变，测量物体在不同的力的作用下的加速度， 分析加速度与力的关系。 教师引导提问：怎样才能直观地反映出口与 F 是否成正比呢? 教师启发引导学生得出：可以借助图象，用横轴表示拉力，用纵轴表示加速度，通 过采集数据作 a 一 F 图象。如加速度随拉力的变化图线是一条过原点的直线，就说明 n 与 F 成正比。 实验数据的分析：设计一个表格，把同一物体在不同力的作用下的加速度填在表中。 为了更直观地判断加速度 a 与力 F 的数量关系，我们以以为纵坐标、F 为横坐标，根 据各组数据在坐标系中描点。如果这些点在一条过原点的直线上，说
7、明 a 与 F 成正比， 如果不是这样，则需进一步分析。 学生分组实验，教师巡视指导学生报出实验数据并输人计算机。 (用 Excel 表格处理数据) 教师引导各组代表汇报实验过程及结果得出结论。 板书：aF 2保持拉力不变，研究 a 与 m 的关系 实验的基本思路：保持物体所受的力相同，测量不同质量的物体在该力作用下 的加速度，分析加速度与质量的关系。 实验数据的分析：设计第二个表格，把不同物体在相同力的作用下的加速度填 在表中。根据我们的经验，在相同力的作用下，质量优越大，加速度 a 越小。 这可能是“a 与 m 成反比” ，但也可能是“以与 m2成反比” ，甚至是更复杂的关 系。我们从最简
8、单的情况人手，检验是否“a 与 m 成反比” 。在数据处理上要用 到下面的技巧。 板图：“a 与 m 成反比”实际上就是“a 与 1m 成正比” ，如果以 a 为纵 坐标、1m 为横坐标建立坐标系，根据 a-1m 图象是不是过原点的直线，就 能判断加速度以是不是与质量 m 成反比。 (实验前教师指导) 学生分组实验，教师巡视指导，学生实验数据输人计算机。(用 Excel 表格处理数 据) 各实验小组代表汇报实验情况得出结果。 板书：a1m 由实验结果得出结论 在这个实验中，我们根据日常经验和观察到的事实，首先猜想物体的加速 度与它所受的力及它的质量有最简单的关系，即加速度与力成正比、与质量成
9、反比 aF、alm。 如果这个猜想是正确的，那么，根据实验数据以 a 为纵坐标、F 为横坐标 和以 a 为纵坐标、1M 为横坐标作出的图象，都应该是过原点的直线但是实 际情况往往不是这样，描出的点有些离散，并不是严格地位于某条直线上，用 来拟合这些点的直线也并非准确地通变原点。 这时我们会想，自然规律真的是 aF、alm 吗?如果经过多次实验， 图象中的点都十分靠近某条直线，而这些直线又都十分接近原点，那么，实际 的规律很可能就是这样的。 可见，到这时为止，我们的结论仍然带有猜想和推断的性质。只有根据这些结论推导 出的很多新结果都与事实一致时，它才能成为“定律” 。本节实验只是让我们对于自然规律 的够究有所体验，实际上一个规律的发现不可能是几次简单的测量就能得出的。
