《物理（醫(yī)藥衛(wèi)生類）》教案 高職 2.4探究物體運(yùn)動的加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系

第二章牛頓運(yùn)動定律教案名稱：學(xué)生實(shí)驗(yàn)：探究物體運(yùn)動的加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系教學(xué)目標(biāo)：1.理解探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)設(shè)計思路，知道加速度與力成正比，與質(zhì)量成反比；（觀念形成）2.加強(qiáng)對控制變量法的認(rèn)識，形成科學(xué)思維；（思維培養(yǎng)）3.經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究和測量過程，通過圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，掌握減少實(shí)驗(yàn)誤差的方法，提升實(shí)驗(yàn)設(shè)計與操作的能力；（能力提升）4.體會探究實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性，養(yǎng)成實(shí)事求是、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。（科學(xué)態(tài)度與責(zé)任）教學(xué)準(zhǔn)備：實(shí)驗(yàn)器材：氣墊導(dǎo)軌、氣源、游標(biāo)卡尺、數(shù)字毫秒計、物理天平、砝碼、砝碼盤、細(xì)繩、滑塊（含遮光條）等；多媒體材料：PPT課件。教學(xué)過程：一、實(shí)驗(yàn)預(yù)備情境創(chuàng)設(shè)：MEMS加速度計是一種基于微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)的傳感器，常用于測量物體的線性加速度和運(yùn)動狀態(tài)。在MEMS加速度計中，存在三個主要的組成部分：上下電容板和中間的電容板。上下電容板被固定在芯片上，而中間的電容板則被設(shè)計成懸臂結(jié)構(gòu)。當(dāng)受到加速度或速度變化時，中間電容板所受的慣性力會超過固定或支撐它的力，從而使得中間電容板發(fā)生移動，進(jìn)而改變上下電容板之間的距離。由此可見，測量加速度的方法越來越智能化，提問學(xué)生是否思考過我們?yōu)槭裁匆獪y量加速度？以及哪些因素影響加速度的大小，展開分組討論。通過分析進(jìn)行猜想：猜想一：加速度與質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量越大，加速度越小。猜想二：加速度與物體受力有關(guān)，所受合外力越大，加速度越大。探究方案與設(shè)計：通過控制變量法，保持質(zhì)量不變，探究加速度跟合外力的關(guān)系。再保持合外力不變，探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系。通過a－F圖象和a－1m二、學(xué)生實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)步驟：1.安裝與測量：按如圖1所示安裝實(shí)驗(yàn)裝置。用游標(biāo)卡尺測出滑塊上擋光片的計時寬度Δs,從導(dǎo)軌上的標(biāo)尺讀出兩個光電門之間的距離s。用天平測量小盤和砝碼的質(zhì)量m′和滑塊的質(zhì)量m。圖1實(shí)驗(yàn)裝置示意圖2.實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：打開氣源，放上滑塊，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平，使得滑塊能靜止在導(dǎo)軌上。在細(xì)繩的一端掛上砝碼盤，另一端通過定滑輪系在滑塊前端。調(diào)節(jié)滑輪的傾角，使細(xì)繩與導(dǎo)軌平行。3.探究加速度與合外力的關(guān)系：在砝碼盤中放入砝碼，將滑塊從遠(yuǎn)離滑輪的另一端由靜止釋放，從數(shù)字毫秒計上讀出滑塊通過兩個光電門的時間t1和t2。保持滑塊的質(zhì)量不變，增加砝碼盤中砝碼的質(zhì)量，多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)。4.探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系：保持砝碼盤中砝碼的質(zhì)量不變，通過更換質(zhì)量不同的滑塊以增大或減小滑塊的質(zhì)量，多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)。5.整理器材數(shù)據(jù)記錄與處理：將實(shí)驗(yàn)中所涉及的數(shù)據(jù)記錄在表格相應(yīng)的位置，并計算加速度?；瑝K兩次通過光電門的速度分別為v1=?st1和v2=?st2，則其運(yùn)動加速度為a根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),在坐標(biāo)紙上繪制a?F、a?m和a－1m圖像。根據(jù)圖像，判斷物體運(yùn)動的加速度a與其所受的力F三、交流與評價討論交流：結(jié)果與分析：對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、圖像進(jìn)行分析，在質(zhì)量不變的情況下，總結(jié)物體的加速度與所受的力的關(guān)系；在物體受力一定的情況下，總結(jié)物體的加速度與質(zhì)量的關(guān)系。交流與討論（1）本實(shí)驗(yàn)操作過程中要求砝碼及砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量，思考這樣做的原因。（2）簡要分析產(chǎn)生誤差的原因。（3）如果a?F圖像隨著3.實(shí)驗(yàn)方案優(yōu)化根據(jù)所學(xué)知識，除了教材中提供的方案你能設(shè)計出比本實(shí)驗(yàn)方案更優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)方案嗎?可以嘗試?yán)肕EMS加速度計測量物體的加速度嗎？拓展延伸：（教材實(shí)踐與練習(xí)第三題）某同學(xué)在做“探究物體運(yùn)動的加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時，把兩個實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)都記錄在表2.4.3中。數(shù)據(jù)是按加速度的大小排列的，兩個實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)混在一起，且有兩個加速度數(shù)據(jù)模