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第四章第2节 实验：探究加速度与力、质量的关系

高一物理备课组

教学内容分析

《实验：探究加速度与力、质量的关系》是《普通高中物理课程标准（2017年版）》必修课程必修1模块中“相互作用与运动定律”主题下的内容，课程标准的要求为：通过实验，探究物体运动的加速度与物体受力、物体质量的关系。《普通高中物理课程标准(2017年版)解某某》对课标的解某某为：通过实验，探究物体运动的加速度与物体受力、质量的关系，是指两个关系：一是在物体质量一定的情况下，探究加速度大小与受力大小的关系；二是在物体受力一定的情况下，探究物体运动的加速度大小跟物体质量的关系。这里所说的实验，是指学生实验，是课程标准规定的学生必做实验。

加速度与力、质量均有关系，使用控制变量法进行探究。研究加速度与物体受力关系，这里的“力”是物体受到的合力，引导学生分析如何测量合力。利用斜面知识，当斜面倾角取特定值时，重力沿斜面的分力与阻力抵消。小车受到的合力等于细线张力大小。对于砝码质量远小于小车质量时，细线张力约等于砝码盘重力，可待学习牛顿第二定律后再解释。

在分析加速度与质量成反比，由于反比关系不好验证，通过数学变形，可验证a和成正比，这是一种常用的实验数据处理方法，学生要掌握。

学情分析

经过牛顿第一定律的学习，学生知道当物体受到的合力不为零时，物体运动状态发生改变，物体具有加速度。根据生活经验，学生了解加速度与力、质量二者均有关系。控制变量法是学生熟悉的实验方法，用图像处理实验数据学生在前面的学习使用过多次，这些为本节图像法分析实验数据打下基础。探究加速度与质量关系，用的数据作为横坐标对学生来说是第一次，思维跨度较大，教师要合理设计教学跨度，帮助学生理解、掌握这种数据处理方法。

教学目标

1.学生经历探究加速度与力、质量的关系的设计过程，能够依据要求进行实验设计，学会选择合理的试验方案进行探究实验。

2.学生经历用图像处理数据的过程，能从图像中发现物理规律。

3.学生经历实验操作和测量的过程，知道平衡摩擦力、减小系统误差等操作方法，体会探究过程的科学性和严谨性，培养与他人合作、学会分享的团队精神。

教学重难点

教学重点：经历加速度与力、质量关系的探究过程，体会探究的本质，培养学生提出问题、批判性思维、交流和合作等能力

教学难点：分析实验数据得出加速度与力、质量的关系，从图象发现物理规律。

教学方法：讲授法、实验探究法、启发式教学

教学过程

导入新课

师：伽利略终结延续千年的关于运动的错误认识——运动需要力的维持.牛顿将其抽象概括为一条物理定律——牛顿第一定律.

加速度描述物体运动状态变化的快慢，而力是改变物体运动状态的原因，惯性与质量有关.加速度、质量和合力三者间必然存在某种关联.本节通过实验探究三者的关系.

新课教学

1.定性探究加速度与力、质量的关系

教师投影演示实验示意图，介绍实验装置。

演示实验：

/

甲 乙

教师活动：找两个相同的小车，按图示组装实验器材，木板长度小车，构成两个倾角不同的斜面，将小车从木板顶端同一位置释放。

实验现象：乙图中的小车先到达木板底端。

师：小车质量相同，木板长度相同。小车从顶端运动到底端，哪个小车的加速度大？你是如何判断的？

生1：乙图中的小车加速度大.

师：你是如何判断的？

生1：乙图中的小车先到达木板底端，时间小.小车的位移相同，根据匀变速x=at2，时间小的，车的加速度大。

师：分析过程很严谨！哪辆小车受到的合力大？

生2：小车受到的合力为F=mgsinθ-μmgcosθ，斜面倾角θ大，F大。

师：根据实验，我们可以定性得到 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 实验方案：

/

(1)平衡摩擦力 (2)钩码质量远小于小车质量，T≈m0g

实验步骤：

数据处理

教学反思

对于阻力的测量，学生提出多种方案，要让学生阐述自己的方案，师生分析方案的可行性、操作的简便性等。对于处理实验数据，无法直接验证a与m成反比，可以间接验证a与成正比，这种数据处理方法学生第一次遇到，思维跨度大，教学不能仅满足学生知道这个案例处理方法，应掌握背后的思想方法，将问题转化为处理过的问题，这种思维方法在以后的教学中还要用到，真正提高学生解决问题的能力。

该实验是高中物理具有较大难度的实验，数据处理复杂，为保证实验的顺利进行，课后要求学生对实验进行复习，整理实验要点和操作步骤。

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