《2實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系》教學(xué)設(shè)計(jì)(廣東省縣級優(yōu)課)-物理教案

牛頓第二定律探究教學(xué)目標(biāo)一、知識目標(biāo)1．理解加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系；2．理解牛頓第二定律的內(nèi)容，知道定律的確切含義；3．了解得到牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)過程。二、能力目標(biāo)1、學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)總結(jié)牛頓第二定律，對真理進(jìn)行再發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探索、總結(jié)規(guī)律、不斷創(chuàng)新的能力。2、初步掌握實(shí)驗(yàn)探索中的控制變量法。三、德育目標(biāo)通過對實(shí)驗(yàn)誤差處理、控制變量的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生尊重事實(shí)，實(shí)事求是的美德。教學(xué)重點(diǎn)指導(dǎo)學(xué)生成功地完成分組實(shí)驗(yàn)，總結(jié)出牛頓第二定律。教學(xué)難點(diǎn)1、牛頓第二定律的總結(jié)歸納。2、物理公式在確定物理量的數(shù)量關(guān)系的同時(shí)也確定了物理量的單位關(guān)系。教學(xué)方法實(shí)驗(yàn)法、講授法、歸納法教學(xué)儀器用具多媒體平臺、小車、一端帶有滑輪的光滑水平板、一盒小鉤碼、一盒大鉤碼、細(xì)繩、電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶課時(shí)安排1課時(shí)教學(xué)過程一、導(dǎo)入新課1．演示：用手推小車，提問：是否說明力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因？（不是，力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。）當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，具有什么特征？（物體的速度大小改變了，或者物體速度方向改變了，或者速度大小和方向都改變了。）2．引入新課：物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變時(shí)產(chǎn)生加速度，而產(chǎn)生的加速度又和物體的質(zhì)量及所受力的大小有關(guān)，那么：加速度跟物體所受力的大小及物體質(zhì)量之間有什么關(guān)系呢？二、新課教學(xué)1、請學(xué)生猜想加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系。2、請學(xué)生一起討論加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系的探索方法即控制變量法。3、介紹實(shí)驗(yàn)的主要儀器：研究對象是小車質(zhì)量為200g；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與紙帶結(jié)合可以計(jì)算出小車的加速度；小鉤碼每個(gè)50g，用來改變繩子的拉力；大鉤碼每個(gè)200g，用來改變小車的質(zhì)量。分組實(shí)驗(yàn)，探索加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系并處理好數(shù)據(jù)（見表1和表2）。請學(xué)生匯報(bào)實(shí)驗(yàn)探索結(jié)果并分析得出結(jié)論。研究質(zhì)量一定的情況下，加速度和力的關(guān)系用投影片展示學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，請學(xué)生自己分析如何根據(jù)數(shù)據(jù)得到結(jié)論。實(shí)驗(yàn)得到結(jié)論：對質(zhì)量相同的物體，物體的加速度跟作用在物體上的力成正比，即：a1/a2=F1/F2或a∝F研究力一定的情況下，加速度和質(zhì)量的關(guān)系用投影片展示學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，請學(xué)生自己分析如何根據(jù)數(shù)據(jù)得到結(jié)論。實(shí)驗(yàn)得到結(jié)論：在相同的力作用下，物體的加速度跟物體的質(zhì)量成反比，即：a1/a2=m2/m1或a∝6、牛頓第二定律請學(xué)生根據(jù)以上兩方面的結(jié)論歸納出加速度與力和質(zhì)量之間的關(guān)系對力、質(zhì)量和加速度的關(guān)系得到下述結(jié)論：物體的加速度跟作用力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，這就是牛頓第二定律。牛頓第二定律也可用數(shù)學(xué)公式來表示：a∝或者F∝ma即：F=kmaa：如果每個(gè)物理量都采用國際單位，k＝1；b：力的單位（牛頓）的定義：使質(zhì)量為1千克的物體產(chǎn)生1m/s2的加速度的力叫做1牛頓。可見，如果都用國際制單位，則K=1牛頓第二定律可簡化為：F=ma這就是牛頓第二定律的公式加速度是個(gè)矢量，大小已經(jīng)確定了，那方向如何確定？跟外力方向相同牛頓第二定律進(jìn)一步的表述展示螞蟻推磚塊的動(dòng)畫，提出問題：從牛頓第二定律知道，無論怎樣小的力都可以使物體產(chǎn)生加速度?？墒俏浵佊昧s推不動(dòng)放在水平地面上的一塊磚，這跟牛頓第二定律有沒有矛盾？為什么？請學(xué)生分析問題。在前面講到的是物體受到一個(gè)力作用的情況，物體受到幾個(gè)力作用時(shí)牛頓第二定律公式中的F表示合力，這樣我們得到牛頓第二定律進(jìn)一步的表述：物體的加速度跟所受的合力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同，即F合=ma三、總結(jié)擴(kuò)展1、本節(jié)課的實(shí)驗(yàn)探索有哪些過程：a、提出問題；b、進(jìn)行猜想；c、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想；d、得出結(jié)論；2、結(jié)合實(shí)驗(yàn)裝置及數(shù)據(jù)圖象啟發(fā)學(xué)生提出問題并作為課后思考。（1）請學(xué)生觀察桌面的儀器裝置，提出自己的疑問：長木板的一端為什么要墊上物體，這有什么作用？（2）做出的a-F圖像，從圖中可知，F(xiàn)較大（鉤碼質(zhì)量較大）時(shí)，a與F不成正比關(guān)系，這顯然與牛頓第二定律矛盾，為什么實(shí)驗(yàn)會出現(xiàn)這樣的結(jié)果？是不是牛頓定律錯(cuò)了，還是我們沒有考慮嚴(yán)密？對于學(xué)生能夠提出問題給予充分肯定，并希望學(xué)生能夠在課后深入思考、討論并解決這些問題。投影：速度與力和質(zhì)量的關(guān)系的探索方法——控制變量法。2、研究質(zhì)量一定的情況下，加速度和力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)得到結(jié)論：對質(zhì)量相同的物體，物體的加速度跟作用在物體上的力成正比，即：a1/a2=F1/F2或a∝F3、研究力一定的情況下，加速度和質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)得到結(jié)論：在相同的力作用下，物體的加速度跟物體的質(zhì)量成反比，即a1/a2=m2/m1或a∝4、牛頓第二定律：物體的加速度跟作用力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，這就是牛頓第二定律。數(shù)學(xué)公式表示：a=5、牛頓第二定律進(jìn)一步的表述：物體的加速度跟所受的合力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同，即F合=ma6、再探索（1）請學(xué)生觀察桌面的儀器裝置，提出自己的凝問：長木