探究加速度及力、质量的定量关系

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1、-牛顿第二定律课堂教学案例前言：牛顿第二定律是在实验的根底上建立起来的重要规律，它是动力学的核心，也是学习其他动力学规律的根底。在学习了这一内容之前，学生已经掌握了力、质量、加速度、惯性等概念；知道质量是惯性的量度，力是改变物体运动状态的原因；会分析物体受力和具备一定的实验操作技能，在自主学习、合作探究等方面的能力有了一定的提高，对学习物理有了较浓厚的兴趣，现代化教学手段现在已经很普遍，要好好利用这一手段，本节课采用了数据采集器通过计算机的辅助，直接呈现结果，采用了启发式教育和学生自主学习与探究的方法，并通过分析将前面实验中的缺乏加以弥补，完成对牛顿第二定律的探究过程，同时将从实验上升到物理规

2、律的过程呈现给学生，最终得到牛顿第二定律的数学表达式F=ma教学案例正文一、教学目标1、知识与技能1、理解牛顿第二定律的内容和公式。2、理解1N力的大小的定义3、了解实验在探究牛顿第二定律实验中的作用2、过程与方法1、经历从实验到理论的全过程，理解和体会科学研究方法。2、学习用数学公式表达实验规律的方法。3、情感、态度与价值观1、经历探究过程并使学生获得成功的喜悦。2、领略科学探究中的艰辛，培养学生自信、坚决的品质。3、了解信息技术在物理实验中的运用，激发学生的学习热情。二、教学重难点1、重点：对牛顿第二定律的理解、掌握及简单的应用2、对牛顿第二定律瞬时性和矢量性确实切理解教学过程与评析反思三

3、、教学过程：1、课堂引入：猜测加速度a与那些物理量有关实施过程：师:同学们，大家喜不喜欢运动啊？ 生：喜欢!师：不错哈，运动可以让身体更安康，大家要保持运动。那教师问大家一个问题，为什么*翔在奥运会比赛中，会穿最轻的鞋子，并把身上所有不必要的东西都拿掉？生：因为这样东西较少，能够跑得快一些！师：很好啊，我们说因为拿掉东西，身体较轻，他起跑才能较快到达最大速度！你们想啊，如果他背着一个大书包，能一下子就跑则快吗？生：大笑不能！师：有这个小事件，我们可以得出一个什么样的结论啊？生：静想物体速度变化的快慢跟质量有关系。师：很好！那是质量大，速度变化就快，还是质量小，速度变化就慢呢？生：质量越大，速度

4、变化的越慢师：答复正确，同学们，你们小时候有没有玩过石头啊？你们有没有跟同伴玩过把石头往上扔，看谁仍得高呢？ 生：有！师：那你们有没有发现一个事情，当你们长大后，还去玩石头，长大后玩石头仍的高度比小时候仍的高度哪一个比拟高啊？ 生：当然是长大后啊！师：为什么？ 生：长大后力气比拟大啊！师：力越大，就能仍得越高啊，也就是说：对石头的合外力越大，物体刚开场到达的速度就越大，运动状态改变越快！大家答复得很好，则，由上面两个例子，我们可以初步猜测，物体运动状态变化快慢(即加速度a)跟哪些亮有关呢？他们之间的关系式什么样的呢？生：跟物体的质量还有所受合外力有关！质量越大，物体运动状态越难改变，所受合外力

5、越大，物体运动状态改变越快。过程评析：课堂引入猜测的过程中，紧贴生活事件，充分利用物理来源于生活的优越性，让学生更容易理解，更容易承受新知识，引用有趣的事件来促进课堂的学习气氛，为接下来的新课教学做好前提气氛准备，就是本次引入有趣生活实例的意图！2、新课实验探究a与F、m的定量关系1、思考实验方案实施过程：师：我们既然知道运动状态的改变，即加速度a与合外力F和物体的质量m有关系，已经有了一个定性的认识，则，他们之间的定量关系式怎么样的呢？我们能不能用一些实验来确定他们之间的关系呢？生：静思！师：现在大家用分钟的时间，全班分成组，每组成员互相讨论，看能否用用实验来确定他们之间的关系及表达式！等一

6、会儿看看哪一组的方案最好！师：在思考方案的时候，要尽量想到使用那些器材、如何进展操作、如何采集数据，并把方案写在纸上！各组人员积极讨论，探究热情高涨，教师巡看学生方案，并给学生一定的指导与鼓励2确定实验方案实施过程：师：哪一组想出来了呢？来跟大家分享分享啊！勇敢地到讲台来答复，时机把握在自己手上！其中，第二组和第四组学生没有设计出方案,第一组和第三组设计的方案差不多生：第三组学生站到讲台上我们组的实验方案是这样的，主要分为两步进展研究：a：保持研究对象的质量M一定时，研究加速度a与合外力F的关系b：保持研究对象受到的合外力F一定时，研究加速度a与质量M的关系最后，综合两次研究结果，进展计算推理

7、，便可以找出加速度a与质量M、合外力F三者之间的关系师：根本思路是正确的，则你们组的实验方案实施过程是怎么样的？生：第三组具体可以通过第二章中，用钩码来拉小车在长木板上运动，并通过小车的运动纸带来测出小车的加速度a这个实验来探究。师：说得很好啊！那你顺便把你组的方案需要的设备、以及方案的实施过程说给大家听听，大家要注意，在他说的时候 ，你们要注意他说的是否正确，并把错误的地方给他纠正改善过来！生：第三组实验需要的设备有：小车、电火花打点计时器、纸带、长木板、细绳、小桶、钩码、刻度尺。实验过程是：先用天平测出小桶与钩码的质量，让小桶拉小车运动，从运动的纸带中计算出小车的运动加速度，再改变钩码的质

8、量，改变合外力的大小，再从新打出来的小车的运动纸带算出小车的加速度，重复几次实验并画出a-F图像：对于质量M和a的关系，可以保持小桶和钩码质量不变，通过改变小车的重量来测出几个不同质量的加速度，并画出a-M图像！师：说得特别好啊！大家用最热烈的掌声送给第三组。现在大家想一下，对刚刚第二组的方案，大家有没有一些建议，认为这个方案在哪些地方需要改善的有没有？生：第一组，设备中还要多一个垫木。师：为什么呢？生：因为小车运动过程中还有受到摩擦力！要用垫木把长木板垫起，可以用重力的分力来平衡掉摩擦力！师：答复得很不错，大家掌声送给这位同学。还有没有需要改善的啊？生：第四组学生有，我在预习的过程中，得出要

9、画a-1/M图像比拟好。师：为什么呢？你的理由是什么生：解析：物体运动的加速度a与物体的质量m是成反比的关系，因此a-m图象是一条双曲线，而图象是一条直线，作出a-m图象，不易判断加速度跟质量的反比关系；而作出图象则容易判断加速度跟质量的反比关系.师：答复的非常好啊，看来今天大家都预习得很充分。还有一个大家需要注意的，那就是钩码质量必须远小于小车质量，至于为什么，以后再讨论。由上面我们综合起来，就用第二组的实验方案来探究a与F、M的关系式。过程评析：充分利用启发式教育，以学生为主体，教师为引导，让学生经过自己的思考得出结论与方案，充分开掘学生的主观能动性与团体合作能力！这样能大大提高学生的学习

10、兴趣与探究热情，从而加大学生对本节课学习程度的掌握！3进展实验与结论的得出实施过程：由于时间原因，不可能让很多学生都来做实验，本节课主要是教师演示，学生分析，至于学生动手实验的，安排在下课后，有兴趣的可以上来做实验教师把实验仪器摆放好在讲台上。如下列图所示：打点计时器纸带a、先测量小车加速度a与合外力F的关系，控制小车质量不变，通过改变钩码质量来改变合外力F的大小，打出四条不同合外力F的纸带，并把四条纸带分给各小组去计算加速度的a大小在第二章中有交给学生用纸带求出匀变速直线运动加速度的方法，同学们算出来后把答案给教师，教师在黑板上绘制如下表格，并由表格绘制出a-F图像。a-F表格次数工程123

11、4F/N1.984.065.958.12a/ms-21.002.003.004.00绘制a-F图像：b：控制小车所受合外力F不变钩码的重量不变，通过改变小车的重量M来改变小车的加速度，分别打出四条不同小车质量M的纸带，分给各小组下去计算小车的加速度。然后教师在黑板上画出a-1/M表格，并绘制出a-1/M图像a-1/M表格次数工程1234a/ms-22.042.663.233.98/kg-10.500.670.801.00绘制a-1/M图像师：由上面实验和表格的内容，我们可以得出什么结论呢？物体的加速度a和合外力F的关系是什么关系呢？生：正比例关系。 师：对，因为a-F图像是一条倾斜的直线，因此

12、他们成正比例关系。则加速度a与物体的质量M成什么关系呢/生;成反比例关系，因为a跟1/M成正比例，所以a跟M成反比例。过程评析：为了节约时间，直接把纸带分给各组学生计算，教师在黑板上描图，这样可以更高效率地使实验加快进度，学生在这个过程中也锻炼到计算加速度的能力与实验分析能力，在观察教师实验的过程中，都睁大眼睛，细心观察，激情饱满！4牛顿第二定律的数值表达式：实施过程：师：综合上述实验中得到的两个关系以及通过数学推演等方法，得到下述结论：物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，且加速度的方向跟引起这个加速度的力的方向一样。用公式表示为：或者 即：其中，大家需要注意的有一下这些方面： a

13、) 如果每个物理量都采用国际单位，则，；即：b) 力的单位牛顿的定义：使质量为1千克的物体产生1m/s2的加速度的力叫做1牛顿。师:现在大家思考下面四个问题，看看是否正确。 a) 只有物体受到力的作用，物体才具有加速度。 b) 力恒定不变，加速度也恒定不变。 c) 力随着时间改变，加速度也随着时间改变。d) 力停顿作用，加速度也随即消失。生：全班人员沉思了几分钟正确师：为什么呢？生：因为小车在没有受到力的时候，都是静止或匀速直线运动，当受到力的时候就有加速度，力改变时，加速度大小也跟着改变。师：很好啊，由此可见，物理加速度的方向跟合外力一样，当合外力改变时，物体的加速度也跟着改变，我们说这个就

14、是加速度的瞬时性与矢量性。四、小结一、实验探究a与F和M的关系1、探究方法：控制变量法2、实验结论：物体质量M不变，a正比于F 物体受合外力F不变，a正比于1/M二、牛顿第二定律1、表述：物体的加速度跟所受合外力成正比，跟物体的质量成反比，且加速度的方向跟引起这个加速度的力的方向一样。2、公式：F=ma3、性质：瞬时性与矢量性4、力的单位牛顿的定义：使质量为1千克的物体产生1m/s2的加速度的力叫做1牛顿。五、作业课本53页练习二教学评析与反思：本节课先通过学生生活中的画面，然后通过实例大胆猜测或作出假设，再通过实验来搜集实验数据，利用图象对数据分析，最后得出结论，.让学生深刻体会了探究实验的

15、模式，培养了学生实事求是的科学态度，乐于探究自然界的奥秘，本节课也让学生亲自设计实验方案，培养了学生的实验能力、动手能力.。牛顿第二定律的数学表达式简单完美，要记住并不难，但要全面深入理解该定律中各物理量的意义和相互联系，对学生来说是比拟困难的，所以本节课更有必要通过实验来让学生明白这道公式的由来，以加深对公式的理解和掌握。整堂课中，学生学习积极性高，课堂气氛活泼，这样比起单单的用理论来讲解牛顿第二定律更有好处。教学展望：在以后的物理教学中，教师要尽量让物理课与生活联系起来，每一道公式的来由，能否用生活中有趣的例子来加以教学，这都是对根底差的学生的一种重要教学手段。实验室物理中重中之重的环节，通过实验，不仅可以让学生很形象地看到规律的得出，还可以促进学生的学习兴趣与探究热情，活泼课堂气氛，让学生不会觉得物理很枯燥，这样子更能投入到物理的学习中来。. z.