2024_2025学年高中物理第四章牛顿运动定律第2节实验：探究加速度与力质量的关系教案3新人教版必修1.docVIP

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试验：探究加速度与力、质量的关系

【教学目标】

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1．通过试验探讨，经验物理规律的探究过程。

2．体验用限制变量探讨问题的物理方法。

3．体会用“图象法”发觉物理规律的方法。

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【设计思路】

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这是一个很好的能体现科学探究全部要素的教学案例，要让学生体验科学探究的全过程，相识物理试验和数学工具在物理学发展过程中的作用。本设计首先结合生活实践，让学生分析现象，提出问题，通过定性分析，对问题的解决进行合理揣测，然后引导学生自己设计试验方案，通过师生、生生的沟通评估，优化试验方案，在学生的充分的试验活动的基础上，进行分析论证，共享探究的成果。

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【课时】2节课

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【教学过程】

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一、探讨问题的提出

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1．提出问题：赛车起动时可以获得很大的加速度，为什么？

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结合身边的实例说明：物体的加速度的大小与什么因素有关？

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师生总结出定性的结论：力越大，加速度越大，质量大，加速度小。

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2．老师明确探讨的问题：探究加速度与力、质量定量关系

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问题引导：加速度与力、质量都有关系，如何探讨？

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师生总结限制变量法：（1）质量肯定，a与F的关系；（2）外力肯定，a与M的关系。

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老师引导：依据你的阅历，你认为a与F的关系、a与M的关系可能存在怎样的定量关系？

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学生猜想：（1）质量肯定，a与F成正比；（2）力肯定，a与M成反比。

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老师引导：如何通过数据处理，验证猜想是否正确？

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师生总结数据处理的方法：画a与F、a与1/M图像。

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二、师生沟通评估，设计、优化试验方案

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1．老师引导，设计试验方案。探究物体的加速度与力、质量的关系，你要处理好下面两个问题：（1）怎样给物体供应一个可以测量的外力？（2）如何测量物体的加速度？（利用打点计时器或数字毫秒计测量）

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请同学们仔细思索，提出自己的方案。

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2．自主设计。学生自主设计出下面两个典型的方案。从方案1到方案2可做适当引导。

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方案1：F=mg-μMg

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测出砝码与小车的质量、动摩擦系数，就可以得到小车受到的合力。

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???

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方案2：F=Mg（sinθ－μcosθ）=Mg（sinθ－tanβcosθ）

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测出小车的质量、sinθ、cosθ、tanβ，就可以得到合力。β角为斜面上小车刚好匀速下滑的位置。

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3．师生沟通评估，优化试验方案。

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老师引导：我们用方案2进行试验，为简化测量，取斜面长度为AB=1米，上述三角函数的测量就简洁许多。斜面倾角为β角时，小车沿斜面匀速下滑，如图3有：

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sinθ=AC/AB=AC????cosθ=BC/AB=BC

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μ=tanβ=DC/BC=DC/cosθ

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也就是：??DC=μcosθ??????????(1)

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sinθ－μcosθ=AC-DC=AD?????????(2)

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F合力=Mg×AD???????????????????????(3)

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4．提出问题：用该试验装置，质量不变时候，怎样获得不同的外力？变更AD长度)

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质量变更时，怎样保证小车的外力不变？(使Mg×AD不变)

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如图4，老师介绍方案2的试验仪器的运用：中旋转基板定位于图3中BD位置。三角斜面插入轨道，将轨道相对中旋转基板转过肯定的角度，由米尺1测量出AD（sinθ－μcosθ）的数值，得到F合力的肯定数值。也可以通过斜面上的刻度AE干脆读出AD（sinθ－μcosθ）的数值。米尺就不须要了。AE对AD还起到放大作用。

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图4

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三、学生进行试验。要求首先设计试验步骤，然后进行试验。

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（一）探讨质量不变时，外力与加速度的关系的试验：

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（1）如图4调整垫块的位置，通过数值毫秒计（或打点计时器）的监控，使小车恰沿着斜面匀速下滑。

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（2）三角斜面插入轨道，变更三角斜面斜边的插入长度，使AD为0．5cm、1cm、1．5cm、2cm、2．5cm，AD就相应变成1倍、2倍、3倍、4倍、5倍，通过数字毫秒计（或打点计时器），测出对应的加速度。

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（3）沟通合作?共享成果：

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次数

AD(F)

a（m/s2）

1

1F

0．496879464

2

2F

1．072624331

3

3F

14

4F

2．161010833

5

5F

2．572436751

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（二）探究受力肯定，a与M的关系的试验：

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（1）调整可移动垫块的位置，通过数值毫秒计（或打点计时器）的监控，使小车恰沿着斜面匀速下滑。

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(2)三角斜面插入轨道，变更小车的质量，并同时变更插入