高中物理 4.2《实验：探究加速度与力、质量的关系》教学设计 新人教版必修1
高一物理人教版【2019】必修第一册4.2实验：探究加速度与力、质量之间的关系教学设计
实验：探究加速度与力、质量的关系教学案例设计一、教学内容分析“实验：探究加速度与质量、力之间的关系”这一节内容在物理教材必修一中安排在“牛顿第二定律”前“牛顿第一定律”后。
“牛顿第一定律”是牛顿对于“力与运动的关系”的定性表述，而“牛顿第二定律”是在“牛顿第一定律”的基础上对运动和力的定量研究表述，是牛顿力学的重点和中心内容。
教材引导力学生从牛顿第一定律出发，安排这节内容的必要性，并从实验思路设计，物理量的测量，实验过程和数据分析几个方面引导学生完成探究。
二、学情分析从学生的知识结构上看，通过上一节内容的学习，学生已经知道了物体的加速度与力、质量有关，这为实验理论的理解打下了基础。
经过第一章中“探究小车速度对时间变化规律”这一实验的学习，已经知道实验探究操作的基本步骤，具备了一定的实验能力。
三、设计思想实验在中学物理中占有重要的地位。
在物理学中，许多概念的形成，规律的发现和理论的建立，都是以实验为基础的。
物理离不开实验。
旧的教学模式，课程的开展方式主要是注入填充式，教师为课堂的主体，整堂课都是教师在讲解，学生听，学生参与度很低，而在新的课改中，物理学科提出了核心素养，物理学科的核心素养主要由“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面构成。
物理课堂教学围绕着核心素养展开，科学探究是其中必不可少的一部分，所以在实验课程设计上以探究为主要模式。
四、教学目标1、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，学会选择合理的实验方案进行探究实验2、经历用图像处理数据的过程，从图像中发现物理规律，培养学生收集信息、获取证据的能力3、经历实验操作和测量的过程，知道如何平衡摩擦力、减小系统误差等操作方法，体会五、教学重难点教学重点：1、让学生经历加速度与力、质量关系探究过程2、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：1、从实验数据中分析加速度与力以及加速度与物体质量的关系2、从图像中发现物理规律，并通过这种体验提高使用多种方法和手段分析、处理信息的能力六、教学过程1、问题引入师：牛顿第一定律告诉我们，物体如果受力，将会改变运动状态，产生加速度。
人教版高一物理必修一教案：4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系
探究加速度与力、质量的关系创新教学设计教学目的：（1）通过学生实验，学生得到加速度与力、质量的定量关系。
(2)通过实验探究，学生经历物理规律的探究过程，体验用控制变量研究物理问题的物理方法。
(4)通过实验的设计与数据处理，学生体会利用图象法发现物理规律的方法.教学方法：问题引导法学习方法：实验探究法课时：两节课。
教具：专用牛顿探究仪（力学探究仪）设计思路：，这是一个很好的能体现科学探究所有要素的教学案例，要让学生体验科学探究的全过程，认识物理实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猜测，然后引导学生自己设计实验方案，通过师生、生生的交流评估，优化实验方案，在学生的充分的实验活动的基础上，进行分析论证，共享探究的成果。
教学过程：一：研究问题的提出：1：思考与讨论：一辆小汽车起步时，在20s内速度能达到100Km/h, 而一列火车要达到100Km/h，大约需要500s, 为什么两者的加速度会相差这么大呢？一辆竞赛用的赛车，质量与一般的小汽车相仿，只要四五秒钟的时间，就可以由静止加速到100Km/h，赛车与普通的小汽车有什么不同吗？由上述两个问题，你能回答物体的加速度与什么因素有关吗？由此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。
2：问题定向：（1）老师明确研究的问题：探究加速度与力、质量定量关系？（2）问题引导：加速度与力、质量都有关系，如何研究？师生总结控制变量法：（1）质量一定，a与F的关系。
（2）外力一定，a与M的关系（3）老师引导：根据你的经验，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？学生猜想：（1）质量一定，a与F成正比。
（2）力一定，a与M成反比。
（4）老师引导：如何通过数据处理，验证猜想是否正确？师生总结数据处理的方法：画a与F、a与1/M图像。
设计思想：从生活实际出发，结合具体的事例，学很快定性解决了问题，很好的解决了学习的起点。
2019高中物理 专题4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系教案 新人教版必修1
专题4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系【实验目的】1.会用控制变量法研究物理规律。
2.能够通过实验探究加速度与力、质量的关系。
3.学会用图像法处理数据得出结论。
【实验原理】1.探究方法——控制变量法：(1)控制小车的质量M 不变,改变拉力F,探究加速度a 与力F 的关系。
(2)控制砝码和小盘的质量m 不变,即力F 不变,改变小车的质量M,探究加速度a 与质量M 的关系。
2.要测量的物理量：(1)小车与其上钩码的总质量M 。
(2)小车受的拉力F(小盘和盘内砝码的总重力)。
(3)小车的加速度a 。
3.测量加速度的方案：(1)应用纸带测加速度：在小车后面安装一条通过打点计时器限位孔的纸带,接通打点计时器电源后释放小车,打出一条纸带。
然后,根据在匀变速直线运动中连续相等的时间间隔T 内的位移之差Δx=aT 2求出加速度。
(2)应用匀变速运动规律求加速度：如果物体做初速度为零的匀加速直线运动,那么,测量物体加速度最直接的办法就是用刻度尺测量位移并用秒表测量时间,然后由22xa t=算出a 。
(3)应用“加速度与位移成正比”：物体做初速度为零的匀加速直线运动时22x a t=。
如果测出两个初速度为零的匀加速运动在相同时间内发生的位移为x 1、x 2,则位移之比就是加速度之比,即1122a x a x = 【实验器材】打点计时器、纸带、复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘、钩码(100g)4个、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平(带有一套砝码)、刻度尺。
【实验过程】 一、实验步骤1.用天平测量小盘的质量m 0和小车的质量M 0,并把数值记录下来。
2.按图将实验器材安装好(小车上不系绳)。
3.平衡摩擦力。
把木板无滑轮的一端下面垫一薄木板,反复移动其位置,使小车在不挂小盘和砝码的情况下,能沿木板做匀速直线运动(直到打点计时器打出的纸带上相邻点的间距相等)。
4.把小车停放在打点计时器处,挂上小盘和砝码,先接通电源后放开小车,用纸带记录小车的运动情况;取下纸带并在纸带上标上号码及此时所挂小盘和砝码的总重力m 1g 。
高中物理 4.2《实验：探究加速度与力、质量的关系》教学设计 新人教版必修1
高中物理 4.2《实验：探究加速度与力、质量的关系》教学设计新人教版必修11、《试验：探究加速度与力、质量的关系》教学设计【教学目标】一、学问与技能1．理解物体运动状态的改变快慢即加速度大小与力有关，与质量也有关。
2．通过试验探究加速度与力和质量的定量关系。
3．培育学生动手操作能力。
二、过程与方法1．指导学生半定量地探究加速度与力和质量的关系，知道用掌握变量法进行试验。
2．引导学生自己设计试验，并依据设计进行试验。
3．对试验数据进行处理，并能依据数据结果得出结论。
三、情感、看法、价值观1．通过试验，培育实事求是、敬重客观规律的科学看法。
2．通过探究激发学生的求知欲和创新2、精神。
3．培育与人合作的团队精神。
【教学重点】1．掌握变量法的使用。
2．如何提出试验方案，并使试验方案合理可行。
3．试验数据的分析和处理。
【教学难点】1．在老师引导下提出切实可行的试验方案。
2．试验的操作过程。
【教学用具】多媒体课件，小车〔20辆，每辆车上贴上质量为200g，贴上“参照车”与“试验车”字样〕，一端带有滑轮的长木板〔20个〕，一次性小塑料口杯及棉线套〔20个，质量可忽视〕，50g 规格钩码10盒〔每盒10个〕，托盘天平砝码20盒，刻度尺〔米尺〕，线绳若干，铁文件夹10个，计算机和大屏幕投影3、系统一套，计算器。
【教学要求】上课地点为试验室，共分成10组，五个学生一组，每组男、女生都要有，选出组长一名。
每组桌上贴上组号，每个学生发学案一张，每组同学带课本，计算器，铅笔。
【课时支配】2课时〔第1课时探究试验方案，第2课时试验操作、分析试验数据、得出结论〕【教学过程】一、第1课时：设计试验方案〔教师组织学生商量并回答学案上的问题〕问题1：本节课讨论物体运动的加速度大小跟什么有关，请同学们先猜一猜加速度大小跟什么有关？教师留意：学生可能猜出质量和力以外的因素，教师引导或告之本节课只探究加速度与力和质量的关4、系。
问题2：请同学们猜一猜加速度与力、质量有什么关系，列举出实例。
人教版高中物理必修一第四章4.2实验探究加速度与力、质量的关系教案
《2 实验：探究加速度与力、质量的关系》教学设计本节是高中物理必修1第四章第二节内容，牛顿第二定律是动力学的核心规律，是本章重点和中心内容，而探究加速度与力和质量的关系是学习下一节的重要铺垫。
本节课是探索规律的实验课，重点是在教师的引导下让学生体验探究过程，体会物理学研究的方法，达到掌握方法、提高能力的目的。
三维目标：知识与技能：1．理解物体运动状态的变化快慢，即加速度大小与力有关，也与质量有关．2．通过实验探究加速度与力和质量的定量关系．过程与方法：1．指导学生定性分析加速度和力、物体质量的关系，知道用控制变量法进行实验．2．指导学生根据原理去设计实验.3．帮助学生分析数据表格，学会利用图象寻求物理规律的方法.情感态度与价值观1．通过探究实验，培养实事求是、尊重客观规律的科学态度．2．通过实验探究激发学生的求知欲和创新精神．3．渗透科学的发现、分析、研究等方法。
教学课时：1课时教学重点与难点:重点：1、实验注意事项的分析。
2对a∝F、a∝1／m图象的分析和探究。
难点：对探究性实验的把握。
教学方式：本节课主要采取的是“实验——探究”教学方式。
教学工具：牛顿第二定律演示仪长木板打点计时器和纸带小车重物天平教学过程:复习导入：复习牛顿第一定律的内容：一切物体总保持匀速直线运动或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
得出牛顿第一定律的内涵：（1）力是改变运动状态的原因。
（2）质量是惯性大小的唯一量度。
分析：合力是产生加速度的原因，以及加速度大小与质量有关。
得出：加速度与力（合力）、质量有关。
新授：一、定性分析加速度与合力、质量的关系1）分析：在光滑水平面上，物体受力越大，产生的加速度越大，学生猜想a与F成正比；2）实验演示：同样的作用力，质量越大，加速度越小，学生猜想a与m成反比。
二、如何定量研究加速度、力和质量三者之间的关系。
1、学生讨论：研究方法：控制变量法。
当研究三个物理量之间的关系时，先要保持某个量不变，研究另外两个量之间的关系，再保持另一个量不变时，研究其余两个量之间的关系，然后综合起来得出结论.这种研究问题的方法叫控制变量法，是物理学中研究和处理问题时经常用到的方法. 设计实验：利用学生熟悉的实验仪器和已知的方法，如何测量加速度、力和质量。
新人教版必修1：4.2《探究加速度与力、质量的关系》教学设计
《探究加速度与力、质量的关系》教学设计在新教材教学中，新课标要求我们改变过去过分强调知识传授的倾向，注重科学探究精神，让学生亲自经历科学探究过程，学习科学研究的方法，培养学生的探索精神、实践能力以及创新意识。
“探究式教学”是实现其作用的很好的教学方法，加之物理学科的特点，“探究式教学”理应受到我们物理教师的青睐。
可一些习惯于旧的传授式教学的老师，一时难以转变教学模式，不知如何操作，改革的浪潮又推着你必须前进，因此倍感苦恼；又因“探究式教学”操作过程调控难度大，更让一些教师感到力不从心。
笔者这几年一直在进行这方面的尝试探究（我校物理组一直在进行《引导发现尝试探究》的课题研究），小有收获，在具体操作“探究式教学”的过程中感觉还算比较顺手。
下面就我上过的高一物理必修1第四章第2节《实验：探究加速度与力、质量的关系》一堂公开课，谈谈我对这节探究课的大概设计思路和课后的反思体会。
一、教学设计1．吃透新课标精神，领悟教材教学意图，确立三维一体的目标新课标较原有的教学大纲更注重对学生动手能力、探索能力、自己总结观察现象的能力的培养，以本节课为例，以前是验证牛顿第二定律，注重的是知识的再现，而现在变为探究，注重的是问题的提出与发现。
本节课以实验的形式出现，不仅锻炼学生的动手能力，更重要的是如何设计实验，如何提出问题，以及如何操作，如何进行数据处理，分析并得出实验结果，这些才是现代中学生最应该掌握的方法和技巧。
至于学生自己设计的方案不管是否符合要求，不管实验后能否得出正确的结论，都要加以鼓励，因为学生在设计和实际操作中的亲身体验才是最重要的。
因此，本节课的三维目标制定如下：【三维目标】（一）知识与技能·理解物体运动状态的变化的快慢，即加速度大小与力有关，也与质量有关。
·通过实验探究加速度与力的定量关系。
（意图：加速度与质量的定量关系下一课时探究，实践证明1课时45分钟根本无法探究2个问题，若调成2课时合上，又给学校正常的教学秩序带来不便，所以建议分2课时探究。
高中物理4.2《实验探究加速度与力、质量的关系》教案(新人教版必修1)
4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系从容说课新课标和教学大纲一个很大不同就是新课标注重的是对学生动手能力、探索能力、自己总结观察现象的能力加强了，以这一节课为例，以前是验证牛顿第二定律，注重的是知识的再现；而现在变为探究加速度与力、质量之间的关系，注重的是问题的提出与发现.本节课以实验的形式出现，不仅锻炼学生的动手能力，更重要的是如何设计实验，如何提出问题，这些才是现代中学生最应该掌握的方法和技巧.实验过程中要引导学生自己独立完成实验，独立进行实验数据的处理，最后讨论实验结果，看在哪些方面做得好，哪些方面存在问题.应该放手让学生自主设计实验，即使实验方案不符合要求，也要加以鼓励，因为学生在设计和实际操作过程中的体验是很重要的.这节课的教学可以打破以前传统的一节课进行45分钟的方法，把两节课连在一起放在实验室里进行.用大约一节课的时间进行分析设计实验方案，找出可行的实验方案，在剩余的时间进行实际的操作.操作过程中要时刻注意学生可能出现的问题，加以纠正，并指导学生用计算机进行实验数据的处理.三维目标知识与技能1.理解物体运动状态的变化快慢，即加速度大小与力有关，也与质量有关.2.通过实验探究加速度与力和质量的定量关系.3.培养学生动手操作能力.过程与方法1.指导学生半定量的探究加速度和力、物体质量的关系.知道用控制变量法进行实验.2.学生自己设计实验，自己根据自己的实验设计进行实验.3.对实验数据进行处理，看一下实验结果能验证什么问题.情感态度与价值观1.通过探究实验，培养实事求是、尊重客观规律的科学态度.2.通过实验探究激发学生的求知欲和创新精神.3.培养与人合作的团队精神.教学重点1.控制变量法的使用.2.如何提出实验方案并使实验方案合理可行.3.实验数据的分析与处理.教学难点1.如何提出实验方案并使实验方案合理可行.2.实验数据的分析与处理.教具准备多媒体课件，小车，一端带滑轮长木板、带小钩或小盘的细线两条；钩码（规格：10 g、20 g，用作牵引小车的力）；砝码（规格：50 g、100 g、200 g，用来改变小车的质量）；刻度尺；文件夹；粗线绳（用来牵引小车）.打点计时器、学生电源、纸带、气垫导轨、微机辅助实验系统一套.课时安排2课时教学过程［新课导入］利用多媒体投影图4－2－1：图4－2－1分组定性讨论组1：物体质量一定，力不同，物体加速度有什么不同？组2：力大小相同，作用在不同质量的物体上，物体加速度有什么不同？师：请组1的代表回答一下你们讨论的结果.组1生：当物体质量一定时，物体的加速度应该随着力的增大而增大.师：请组2的代表回答你们组讨论的问题.组2生：当力大小相同时，物体质量越大，运动状态越难以改变，所以质量越大，加速度越小.师：物体运动状态改变快慢取决于哪些因素？定性关系如何？生1：应该与物体的质量和物体所受的力有关系.力越大，加速度越大；质量越大，加速度越小.生2：这里指的力应该是物体所受的合力，以上图为例，物体所受的重力和支持力相等，不参与加速度的提供.师：刚才进行多媒体演示时一次是固定力不变，一次是固定质量不变，这样做有什么好处呢？生：方便我们的研究.师：这是研究多个变量之间关系的非常好的方法，我们把它称作控制变量法.我们以前在什么地方学到过这种方法？生1：在初中我们在探究物体的密度与质量、体积之间的关系时.生2：在研究电流与电压、电阻的关系时.师：好，我们这节课就用这种方法进行探究加速度和力、质量之间的关系.［新课教学］一、加速度与力的关系师：设计一个实验，保持物体的质量不变，测量物体在各个不同的力的作用下的加速度，分析加速度与力的关系.大家分组讨论并且每组设计一个实验方案，并说明实验的原理.分组讨论组1生1：我们是根据课本上的参考案例设计实验的（在投影仪上展示实验装置如图4－2－2）.图4－2－2组1生2：我们设计实验的实验原理如下：因为两个小车的初速度都为零，拉力大小不同，但对每个小车来说保持不变，所以小车应该做匀加速直线运动.根据初速度为零的匀加速直线运动的位移公式x =21at 2可知，加速度和位移成正比，只要测量位移就可以得到加速度与受力之间的关系，力的大小可以根据盘中的砝码求出来.师：下面请组2的代表发言. 组2生1：我们设计的方法和组1的差不多，我们是用了一辆小车，小车后面连接一纸带，用打点计时器记录小车的运动情况，根据所打的点计算小车的加速度，然后再看所受的力和加速度的关系.组2生2：为了消除摩擦力的影响，我们在木板下面垫了一个小木块，当小车没有拉力时让它在木板上匀速运动.师：这个同学的想法很好，这样小车受到的绳子的拉力就等于小车受到的合力，下面请组3的同学代表发言.组3生1：前面两组的同学设计实验时都是物体的初速度为零，我们可以利用气垫导轨设计一个更为一般的方法，让导轨倾斜不同的角度，滑块所受的力就是重力的分力，让滑块滑过轨道中间的两个光电门，记录经过光电门的速度和两个光电门的距离，根据公式x =av v 2202 可以求出加速度的大小，从而可以得到加速度和力的关系.师：好的，在进行实验之前还应该先设计自己的实验表格来记录一下自己的实验数据.那么你是怎样设计表格使你的实验数据得以记录的呢？生1：水平面长木板与小车，车后用绳控制小车运动，两车质量相同.表格设计如下：学生进行实验，老师巡回指导，帮助实力较弱的小组完成实验 师：现在请各小组简要进行一下实验报告. 组1生1：我们根据课本上的参考案例进行了实验，因为已知小车的加速度和位移成正比，通过验证位移和受力之间的关系，即可得出加速度和受力的关系.师：实验数据是怎样进行处理的呢？ 组1生2：我用的是位移和对应力的比值.组1生3：通过我们的讨论，我们发现用作图的方法能更好地表示位移（即加速度）和力的关系.关系图表如图4－2－3所示：图4－2－3可得在研究物体质量不变的情况下，物体的加速度与物体所受的外力成正比.组2生：我们通过处理小车后面的纸带，计算出小车的加速度，通过作图验证了小车的加速度和物体所受的合力成正比.组3生：我们用气垫导轨作出的加速度和所受力的关系图象，实验结论是图象非常接近一条过原点的直线.师：大家做得都非常好，那么你们在实验中遇到的困难是什么呢？能不能想出办法来克服？组1生：当拉小车的砝码的质量较大时，绳子容易打滑，从而影响了位移的测量.我们用松香涂抹在绳子上，效果不错.组2生：我们在做实验时发现了这样一个问题，即当砝码的质量和小车的质量差不多时，a－F图象不能再是一条直线，而是发生了弯曲.师：这组同学的问题非常好，实际上砝码和盘的重力并不严格等于小车受到的拉力，简单证明如下：设砝码及盘的质量为m，小车的质量为M，则分别对它们进行受力分析，对小车，受拉力和摩擦力，对砝码和盘，受重力和拉力，那么它们之间的关系是什么呢？如果相等，根据物体受合力为零则物体做匀速运动，而实际上砝码及盘实际的运动应该是做加速运动，所以说重力和拉力并不相等，而是应该重力大于拉力，而我们在实验中认为二者相等，所以实验的误差有一部分来源于此.控制的方法就是尽可能地使砝码和盘的质量远小于小车及砝码的质量，具体的分析方法我们将在下一节学到.组3生：虽然用气垫导轨做实验结果比较精确，但实验数据处理比较复杂.师：我们可以用计算机进行数据处理，使数据处理变得简单化，大家在课下讨论一下看如何用数据处理软件处理实验中得到的数据.师：以上我们是通过控制物体的质量不变来探究物体的加速度与物体所受力之间的关系，下面同学们继续做实验，通过控制物体所受的力不变来探究物体的加速度和质量的关系.二、加速度与质量的关系学生进行实验，老师巡回指导，帮助实力较弱的小组实现实验由于和以上的实验方法非常类似，所以可以直接让学生得出结论.师：大家得出的结论是什么？生：物体加速度在物体受力不变时，和物体的质量成反比.师：这时候我们应该怎样通过图象来验证问题呢？生：我们如果作a－M图象则图象是曲线，我们可以作a－1／M图象来解决这个问题，物体的加速度和质量成反比，所以a－1／M图象应该是一条过原点的直线.三、由实验结果得出的结论师：通过大家的实验，排除误差的影响，大家讨论总结一下加速度和物体所受的力以及物体质量之间的关系.【分组讨论】生1：我们可以得出这样的结论：物体的加速度和物体所受的力成正比，和物体的质量成反比.生2：应该是和物体所受的合力成正比.生3：我想力是矢量，加速度也是矢量，加速度的方向应该和物体所受力的方向相同.师：（总结）大家的发言非常好，那么我们得出的结论是不是一个定理性的结论呢？仅靠少量的实验是不行的，应该通过更为精确的实验和更多次的实验进行证明，不过我们大家在现有水平下能够得出这个结论是非常了不起的，这是我们下节课要学的牛顿第二定律的内容.【课堂训练】在水平路面上，一个大人推一辆重车，一个小孩推一辆轻车，各自做匀加速运动（阻力不计）.甲、乙两同学在一起议论，甲同学说：大人推力大，小孩推力小，因此重车的加速度大.乙同学说，重车质量大，轻车质量小，因此轻车的加速度大.你认为他们的说法是否正确？请简述理由.答：甲、乙两同学的结论和理由都不全面和充分，物体的加速度决定于物体所受的合外力和物体的质量.大人的推力虽然大，但车的质量也大，因此重车的加速度也不一定就大.小车的质量小，但是小孩的推力也小，因而轻车的加速度也不一定大.判断谁的加速度大，必须看各自的质量和合外力.［小结］本节我们学习了：1.力是物体产生加速度的原因.2.用控制变量法探究物体的加速度与合外力、质量的关系；设计实验的方法.3.物体的质量一定时，合外力越大，物体的加速度也越大；合外力一定时，物体的质量越大，其加速度越小，且合外力的方向与加速度的方向始终一致.4.实验数据的处理方法.［布置作业］1.完成实验报告.2.设计一种方案，测量自行车启动时的平均加速度.［课外训练］1.甲、乙两同学在“探究加速度与合外力F的关系”时，分别得到如图4－2－4所示的图象，这说明了什么？图4－2－42.关于本节课的实验操作，下列说法中符合实际的是A.通过同时改变小车的质量m及受到的拉力F的研究，能归纳出加速度、力、质量三者之间的关系B.通过保持小车质量不变，只改变小车的拉力的研究，就可以归纳出加速度、力、质量三者之间的关系C.通过保持小车受力不变，只改变小车质量的研究，就可以得出加速度、力、质量三者之间的关系D.先不改变小车质量，研究加速度与力的关系；再不改变小车受力，研究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度、力、质量三者之间的关系3.在做实验时，首先要细心地调整装置，以使小车做匀速运动，然后才进行实验，这样做的目的何在？参考答案1.答：甲、乙两物体质量不同，且m甲<m乙.2.D3.平衡摩擦力，减小误差板书设计活动与探究探究主题：控制变量法在物理实验中的应用与意义.通过查资料或上互联网搜索等手段写一篇与之相关的科技小论文.。
4.2实验：探究加速度与力、质量的关系+教学设计高一上学期物理人教版2019必修一
教学内容实验：探究加速度与力、质量的关系课时教材分析（1）本节课的主要教学内容是探究加速度与力、质量的关系。
（2）本节课主要介绍了控制变量法的使用、如何提出实验方案并使实验方案合理可行、实验数据的分析与处理等知识点。
（3）通过学习本节课，学生能够理解实验思路的合理性，以及用图象处理实验数据的有效性；经历实验的操作和测量过程，以及通过图象处理实验数据的过程，体验如何平衡摩擦阻力、减少系统误差的操作方法；通过探究实验，培养实事求是、尊重客观规律的科学态度。
教学目标回顾（1）学生能够理解并应用控制变量法来设计实验，探究加速度与力、质量之间的关系，并能够合理分析实验数据。
（2）学生通过实验操作，能够培养科学探究的能力，形成实事求是、尊重客观规律的科学态度，并激发求知欲和创新精神。
（3）学生能够描述物体在受力情况下的运动状态变化，并解释加速度、力和质量之间的定量关系。
教学过程一、引入新课开场白教师步入教室，手持一本关于经典力学的书籍，微笑面对学生：在物理学的浩瀚星海中，牛顿三大定律犹如夜空中最亮的星，指引着我们探索力与运动的奥秘。
今天，我们将踏入这场奇妙之旅的第二站——加速度、力与质量的不解之缘。
让我们带着疑问，一起揭开‘运动和力’那神秘的面纱。
提问激发兴趣思考问题：物体运动状态的改变，具体是哪个物理量在‘幕后操作’？没错，正是加速度，它是运动状态变化快慢的直接反映。
当不同物体面临相同的力时，为何有的轻盈跳跃，有的却沉重缓慢？是何种因素决定了这种差异性？二、新课内容探索的起点：问题的提出教师在黑板上写下：物体的加速度a与所受的合外力F、物体质量m 之间存在怎样的秘密关系？字迹刚落，教师转身，眼神充满期待地望向学生们，等待思维的火花在他们眼中闪烁。
猜想的舞台：思维的碰撞学生讨论：我猜，如果质量m固定，力越大，加速度应该也会变大吧，因为更大的推力能让物体更快加速。
反之，如果力不变，质量增加的话，就像推动一辆加重的购物车，感觉会更费劲，所以加速度应该会减小。
4.2实验：探究加速度与力、质量的关系+教学设计高一上学期物理人教版2019必修一
实验：探究加速度与力、质量的关系一、教学目标1.物理观念通过实验认识加速度与力、质量之间的定量关系。
掌握牛顿第二定律（F=ma）的数学表达式，并理解其物理意义。
深刻理解力是产生加速度的原因，以及加速度方向与合外力方向间的矢量关系。
2.科学思维通过实验及数据处理，培养学生观察、分析、归纳总结的能力。
培养学生运用控制变量法研究物理问题的能力。
3.科学探究通过实践和探究，让学生感觉科学就在身边。
培养学生对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理的精神，树立正确的世界观和唯物主义观。
4.科学态度与责任培养学生观察思考，勇于发现乐于探究的学习习惯，以及应用物理知识解决实际问题的能力。
二、教学重难点重点：通过实验探究加速度与力、质量之间的定量关系，得出牛顿第二定律。
难点：理解并掌握牛顿第二定律的物理意义，以及如何在实验中准确测量和计算加速度、力和质量。
三、教学分析本实验基于新人教版高中物理必修1第四章第二节的内容，主要研究物体的加速度a与物体所受的外力F及物体的质量m之间的定量关系。
通过实验，学生可以更直观地理解牛顿第二定律，并掌握其应用。
四、教学过程教学环节教师活动设计意图新课导入（一）引入新课通过复习牛顿第一定律，引导学生理解力是改变物体运动状态（即产生加速度）的原因。
提出问题：物体的加速度与哪些因素有关？它们之间有何定量关系？用生动形象的画面激活学生的思维，培养学生学习的兴趣。
课内探究（二）实验设计控制变量法：在探究加速度与力的关系时，保持小车质量不变，改变施加在小车上的力（通过增减钩码数量实现）。
在探究加速度与质量的关系时，保持施加在小车上的力不变，改变小车的质量（通过在小车上增减砝码实现）。
实验原理：利用打点计时器或测量小车在相同时间内的位移来反映加速度的大小（位移与加速度成正比）。
通过测量小车的质量（使用天平）和施加在小车上的力（通过测量钩码重力得到），结合实验数据探究加速度与力、质量的关系。
高中物理必修一 4.2《实验：探究加速度与力、质量的关系》教案(新人教版)
4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系【【教教学学目目标标】】1．2．3．【【重重点点难难点点】】1．2．【【教教学学方方法法】】观察、分析、推理、归纳【【教教学学用用具具】】多媒体、小车、一端带滑轮长木板、钩码、打点计时器、学生电源、纸带、刻度尺、气垫导轨、微机辅助实验系统一套。
【【教教学学过过程程】】一、加速度和力的关系（控制质量不变）：1、实验装置：两辆质量相同的小车，放在光滑的水平板上，小车的前端各系上细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘里放有数量不等的砝码，使两辆小车在不同的拉力下做匀加速运动。
2、两点说明（1）砝码跟小车相比质量较小，细绳对小车的拉力近似地等于砝码所受的重力。
（2）用一只夹子夹住两根细绳，以同时控制两辆小车。
3、实验方法：a.在两砝码盘中放不同数量的砝码，使两小车所受的拉力不同。
b.打开夹子，让两辆小车同时从静止开始运动，一段时间后关上夹子，让它们同时停下来。
c.比较两辆车在相等的时间里，所发生的位移的大小.结果： 所受拉力大的那辆小车，位移大 ４、分析推理：a.由公式221at s =得到在时间t 一定时，位移s 和加速度a 成正比；b.由实验结果得到：小车的位移与他们所受的拉力成正比；５、结论：对质量一定的物体，加速度跟作用在物体上的力成正比，即：F a F F a a ∝= 或 2121 二、加速度和质量的关系（控制外力不变）1、实验装置(同上)2、实验方法使两辆小车所受拉力相同，而在一辆小车上加放砝码，以增大质量，研究加速度和质量之间的关系。
3、实验现象：在相同的时间里，质量小的那辆小车的位移大。
４、分析推理，得到结论：在相同的力作用下，物体的加速度跟物体的质量成反比，即 1221a m a m = 或 1a m∝ 三、1、【例1】教Fa1/m【例2】教【例3】学【【课课外外作作业业】】1、教材：P 5——（3）2、学海导航：P 2——4【【教教学学后后记记】】。
高中物理 4.2探究加速度与力、质量的关系导学案 新人教版必修1
课题：§4.2实验：探究加速度与力、质量的关系【学习目标】：1、学会用控制变量法研究物理规律2、学会分析实验结果总结得出结论3、学会探究加速度与力、质量关系的方法【学习重点】：会用控制变量法探究加速度与力、质量的关系【学习难点】：分析实验结果总结得出结论一、实验目的1、探究加速度与力、质量的关系：当质量一定是，加速度与力成；当作用力一定时，加速度与质量成。
二、实验原理：采用控制变量法：1．保持物体质量m不变，探究加速度a与力F的关系．2．保持物体所受的力相同，探究加速度a与质量m的关系．三、实验器材一端附有定滑轮的长木板；小车；带小钩的细绳；沙子和小桶；打点计时器；纸带及复写纸片；刻度尺；低压交流电源、导线；砝码；天平(带有一套砝码)四、实验步骤1．用天平测出小车和小桶的质量M和m桶，把数值记录下来．2．按图所示把实验器材安装好，只是不把悬挂小桶的细绳系在小车上(即不给小车加牵引力)．3．平衡摩擦力．4．把细绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂小桶，先接通电源再放开小车，取下纸带，在打点纸带上标上纸带号码．5．保持小车的质量不变，在小桶内放入质量为m′的沙，重复步骤4，在小桶内放入质量为m″、m、……的沙，再重复4，m′、m″、m、……的数值都要记录在纸带上(或表格内)．6．在每条纸带上都选取一段比较理想的部分，按“测定匀变速直线运动的加速度”实验中的方法算出每条纸带的加速度a.7．用纵坐标表示加速度，横坐标表示力，根据实验结果在坐标平面上画出相应的点．若这些点在一条直线上，便证明了加速度与作用力成正比，即a 1a 2＝F 1F 2或a∝F. 8．保持沙和小桶的质量不变，在小车上依次加砝码(也需做好记录)，重复上述步骤4和步骤6.用纵坐标表示加速度，横坐标表示小车及砝码总质量的倒数，在坐标平面上根据实验结果画出相应的点．如果这些点是在一条直线上，就证明加速度与质量成反比，即a 1a 2＝m 2m 1或a∝1m. 五、注意事项1．平衡摩擦力时不要挂重物，整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变盘和砝码的质量还是改变小车及砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力．2．实验中必须满足小车和砝码的质量远大于小盘和砝码的总质量．只有如此，砝码和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等．3．作图象时，要使尽可能多的点在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧．离直线较远的点是错误数据，可舍去不予考虑．4．小车应靠近打点计时器且先接通电源再放手.【典型例题】：1 、（实验操作）在利用打点计时器探究加速度与力、质量的关系的实验中，以下做法正确的是( ) A ．平衡摩擦力时，应将重物用细绳通过定滑轮系在小车上B ．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力C ．实验时，先放开小车，后接通电源D ．“重物的质量远小于小车的质量”这一条件如不满足，对探究过程也不会产生影响2 、（数据处理）在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，计算出各纸带的加速度后，将测得的加速度a 和力F 的有关数据记录在表1中．将测得的反映加速度a 和质量m 的数据列在表2中．表1a/(m·s－2) 1.98 4.06 5.958.12F/N 1.00 2.00 3.00 4.00a/(m·s－2) 2.04 2.66 3.23 3.981/kg－10.500.670.80 1.00m的图象．(1)根据表中所列数据，分别画出a－F图象和a－m(2)从图象可以判定：当m一定时，a与F的关系为________；当F一定时，a与m的关系为________．3、（误差分析）某实验小组的几名同学在探究加速度与物体的质量以及外力关系的实验中，当物体的质量一定时，分别根据实验数据画出了不同的实验图象，如图所示，下列说法中分析正确的是( )A．形成图甲的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大B．形成图乙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小C．形成图丙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大D．形成图丁的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小【限时作业】1．在用实验探究加速度和力的关系时，下列关于实验的思路和数据分析，正确的是( )A．实验的基本思想是：保持物体的质量不变，测量物体在不同力作用下的加速度，分析加速度与力的关系B．实验的基本思想是：保持物体所受力相同，测量质量不同的物体在该力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系C．在处理实验数据时，以a为纵坐标，F为横坐标，根据数据在坐标系中描点，若这些点在一条过原点的直线上，说明a与F成正比D．在处理实验数据时，以a为纵坐标，m为横坐标，根据数据在坐标系中描点，若这些点在一条过原点的直线上，说明a与m成正比2．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，关于小车所受的合力，下列叙述中正确的是( ) A．小车所受合力就是所挂吊盘和砝码的重力B．小车所受合力的大小等于吊盘和砝码通过细绳对小车所施加的拉力C．只有平衡摩擦力后，小车所受合力才等于细绳对小车的拉力D．只有平衡摩擦力后，且小车的质量M远大于吊盘与砝码的总质量时，小车所受合力可以认为等于吊盘和砝码的重力【课堂小结】：。
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《实验：探究加速度与力、质量的关系》教学设计【教学目标】一、知识与技能1．理解物体运动状态的变化快慢即加速度大小与力有关，与质量也有关。
2．通过实验探究加速度与力和质量的定量关系。
3．培养学生动手操作能力。
二、过程与方法1．指导学生半定量地探究加速度与力和质量的关系，知道用控制变量法进行实验。
2．引导学生自己设计实验，并根据设计进行实验。
3．对实验数据进行处理，并能根据数据结果得出结论。
三、情感、态度、价值观1．通过实验，培养实事求是、尊重客观规律的科学态度。
2．通过探究激发学生的求知欲和创新精神。
3．培养与人合作的团队精神。
【教学重点】1．控制变量法的使用。
2．如何提出实验方案，并使实验方案合理可行。
3．实验数据的分析和处理。
【教学难点】1．在老师引导下提出切实可行的实验方案。
2．实验的操作过程。
【教学用具】多媒体课件，小车（20辆，每辆车上贴上质量为200g，贴上“参照车”与“实验车”字样），一端带有滑轮的长木板（20个），一次性小塑料口杯及棉线套（20个，质量可忽略），50g规格钩码10盒（每盒10个），托盘天平砝码20盒，刻度尺（米尺），线绳若干，铁文件夹10个，计算机和大屏幕投影系统一套，计算器。
【教学要求】上课地点为实验室，共分成10组，五个学生一组，每组男、女生都要有，选出组长一名。
每组桌上贴上组号，每个学生发学案一张，每组同学带课本，计算器，铅笔。
【课时安排】2课时（第1课时探究实验方案，第2课时实验操作、分析实验数据、得出结论）【教学过程】一、第1课时：设计实验方案（教师组织学生讨论并回答学案上的问题）问题1：本节课研究物体运动的加速度大小跟什么有关，请同学们先猜一猜加速度大小跟什么有关？教师注意：学生可能猜出质量和力以外的因素，教师引导或告之本节课只探究加速度与力和质量的关系。
问题2：请同学们猜一猜加速度与力、质量有什么关系，列举出实例。
如果学生说不出实例，教师可以列举以下典型的例子：绿灯亮后，摩托车先冲出，然后小轿车，最后载重货车，说明质量大加速度小；方程式赛车的发动机功率大，启动快，加速度大，说明力大加速度大。
播放以上例子的视频。
问题3：能否从理论上验证力越大，加速度越大；质量越大，加速度越小是合理的？参考答案：力是改变运动状态的原因，力大运动状态容易改变，而运动状态的改变快慢是用加速度来描述的，因此力大，加速度大；质量是惯性大小的量度，质量大，惯性大，运动状态难改变，即加速度小。
教师注意：学生回答这一问题时，容易用举实例法，教师注意引导从理论出发。
问题4：研究一个物理量同时与两个物理量有什么关系，应当采用什么方法？学生很容易回答出用控制变量法。
问题5：初中用过这种办法吗？举例说明。
（安排此问题的目的是向学生进行物理学研究方法的教育）参考答案：在讨论电流与电压、电阻两个量是什么关系时；在讨论压强与压力、作用面积两个量是什么关系时。
问题6：保持质量一定，怎样研究加速度与力的关系，或保持力一定，怎样研究加速度与质量的关系？学生会回答出用打点计时器测出几个加速度及所对应的力，分析加速度与力关系或加速度与质量关系，若不提测加速度，可追问如何测出加速度。
以上6个问题难度不大，建议采用单独让某个学生回答的方式即可，不必给时间进行小组内讨论。
问题7：鉴于用纸带测出加速度是我们已经掌握的一种技能，因此本次探究加速度与力、质量关系不想用此方法。
请同学们另外设计出一种切实可行的实验方法？（1）阐述实验的理论依据及对实验方法的初步设计。
（2）在此理论框架内，具体的实验方案是什么？组内讨论6分钟，每组组长准备发言。
在学生讨论期间，教师巡视参与讨论交流，如果时间过半还有一些组提不出方案，教师可提醒该组学生参考课本43页“做一做”栏目，再讨论．参考答案：理论依据及初步设计：两物体均做初速度为零的匀加速直线运动，由x=知，相同时间内的位移关系，就是他们的加速度关系。
具体实验方案：课本78页参考案例。
学生在阐述时可能（1）（2）两个问题混在一起说出，只要合理、清晰即可；另外理论依据与方案课本上都有，学生看了课本就很容易回答此问题。
引申问题：在此理论依据下，能否再设计出一种实验方案，组内讨论10分钟后组长发言。
（讨论后，刚才只提出课本上方案的组重点发言，已经提出不同于课本上方案的组也可以再提出第3种方案。
）教师组织同学们对各种方案进行评价，只要合理可行即可。
最后教师指出：本节课用课本78页的方案。
问题8：绳拉小车的力是小车受的合力吗？学生很容易提出还有摩擦力。
问题9：我们必须要使绳拉小车的力成为小车受到的合力，否则还要计算滑动摩擦力，使问题复杂化，那么怎样去掉摩擦力呢？组内讨论5分钟后组长发言。
参考答案：（1）用重力分力平衡掉摩擦力（教师可投影图片解释），为此可以倾斜木板，直到小车放上后恰能静止或被轻推后匀速。
（2）减小摩擦力直到可忽略，可采用气垫导轨。
第2课时：做实验并记录、分析数据，得出结论一、实验前教师做以下交待：1．为了节省时间，教师给学生做一下分工，1-5组探究加速度与力的关系，参照表一和表二要求（见学案）；6-10组探究加速度与质量的关系，参照表三和表四要求（见学案），要填写好表格。
2．平衡摩擦力时不必将拴有口杯小桶的绳子解下，车后拖的绳子也不用解下，放在车上即可。
3．注意铁夹子的位置。
4．注意实验中同学之间互相配合，如谁扶住板，谁控制铁夹开启、闭合，谁负责更换砝码和保证绳在滑轮内并负责保护仪器，谁负责测量记录等。
附：参照车实验车组别绳上挂的钩码/g（代表力F1）位移x1/cm绳上挂的钩码/g（代表力F2）位移x2/cm12030 22040 32050 42060 52070组别11．522．032．543．053．5参照车实验车组别车和车上砝码总质量/g（代表质量m1）位移x1/cm车和车上砝码总质量/g（代表质量m2）位移x2/cm1300200 2300400 3300500 43006005300700组别12/3=0．6724/3=1．3335/3=1．6746/3=2．0057/3=2．33（以上实验过程36 min）二、分析实验数据并得出结论让学生分析表二和表四，并得出结论。
参考答案：在两车质量一样的情况下，实验车受的力是参照车的多少倍，加速度就是参照车的多少倍，说明加速度与力成正比；在两车受力一样的情况下，实验车总质量是参照车的几倍，加速度就是参照车的几分之一，说明加速度与质量成反比。
【课堂小结】1．高中第一次接触控制变量法。
2．爱因斯坦有一句名言：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要”，因此猜想出加速度与质量、力的关系比实验验证重要，提出实验方案比实验操作重要，通过本节课，大家要好好体会。
3．体会合作的含义，现代科研是需要团队精神的。
【作业】1．思考题：除了摩擦力以外，你觉得引起误差的主要原因还有什么？为克服这一问题，请设计出改进的实验方案。
2．思考题：用气垫导轨做实验可以基本消除摩擦力影响，如果结合光电计时器也可以测量加速度大小，大家参考课本32页第4题设计一个探究加速度与力、质量关系的实验，条件是没有滑轮系统。
教学设计说明：1．铁文件夹的方案有系统误差，为什么教学中仍然采用？（1）笔者认为越是朴素、简单的器材，越能反映出实验的本质，越能体现物理的研究之美，另外器材的简单必然导致学生主体地位的体现，即从操作，到测量记录，再到计算分析都是学生动手完成，学生在行动中充分体会实验的原理和技巧，提高了能力。
（2）当然，为了解决铁夹子闭合后相对绳子还要运动的问题，笔者在上课前也尝试了一些改进措施，但发现都不如铁文件夹方案效果好，如利用数码相机拍照的方案，相机的反应时间太长，车都要碰上定滑轮了，画面还没有被定格。
再如笔者设计出车后拖纸带，纸带穿过打点计时器的限位孔，利用手同时迅速按一下两个振片使振针在两个纸带上留下一个点迹，从而得到两辆车运动的位移，但是操作中发现纸带总被限位孔磨破从而被卡住。
（3）没有按照《教参》上的方法对铁文件夹进行固定改进，因为采用手按住夹子的方法效果也不错，只是由于学校只有一种50g规格的钩码，所以用一次性塑料口杯做成小桶来装钩码和天平的砝码，算是一点改进。
至于做几次实验，每一次的车质量与力大小完全参照《教参》上的案例。
2．为什么学生提出用铁文件夹的方案后，还要求设计新的实验方案？（1）因为课本上有此方案，学生肯定都作了预习，所以提出铁文件夹的方案“设计”的成分大打折扣，让学生讨论有走形式，假探究之嫌。
（2）重新设计出不同的实验方案，有助于创新能力的培养。
3．课本上没有平衡摩擦力这一环节，为什么要加上这一环节？（1）提高准确性。
（2）刚刚学完力的分解，可以复习检验这部分知识，同时体会分解力的实际应用。
（3）为牛顿第二定律中F为F合做铺垫。
教学过程中关键环节完成情况简介：1．学生在回答第6个问题时，说出力大，加速度就大后，说出力与加速度成正比的结论，同样依据质量大，加速度就小得出加速度与质量成反比的结论，老师及时作了纠正。
2．在设计实验的环节上：（1）学生说出让两辆车同时启动，同时静止，这样运动时间就一样，根据x=，位移关系，就是加速度关系．老师马上意识到学生看了课本的实验案例，指出若表达成同时启动，同时静止，则全程的加速度是变化的，公式x=并不适用，在此时只能直接给出课本的案例，同时问学生铁文件夹闭合后车是马上停止吗？引导学生得出应该表述成两辆车同时启动，运动相同时间，位移关系，就是加速度关系，同时也看出了实验中的一个缺陷，闭合铁文件夹后线绳相对夹子还要运动，测出的位移并不准。
（2）在学生自己设计方案时，为了降低难度，老师搭设了一个台阶，提醒：理论依据仍为x=，可以更换夹子，克服夹不住的毛病。
第一组设计出为绳子加限位孔，孔上加装可以同时滴颜色水的滴管装置，可以在绳上留下记号。
又提醒若没有铁夹子，也没有拖着的线绳怎么办？第十组设计出用数码相机频闪照相的方法，但提出让两车位移同，第六组同学作了补充，频闪照相，研究两次曝光之间小车的位移，老师又引导只研究从静止到第一次曝光时刻的位移即可，因为要用x=的理论依据。
此时学生的兴奋性较高，如果再给一段时间，学生肯定还可以提出新的实验方案，但为了教学进度，老师只能说课下再作交流。
3．平衡摩擦力的环节进展顺利，在老师引导下学生答出正确答案。
4．分析处理数据（1）某组同学的数据如下：参照车实验车组别绳上挂的钩码/g（代表力F1）位移x1/cm绳上挂的钩码/g（代表力F2）位移x2/cm120353050 220234043 320205046 420196050 52017．57059表二（两车质量均为200g+100g）组别11．51．43 22．01．87 32．52．3 43．02．63 53．53．37参照车实验车组别车和车上砝码总质量/g（代表质量m1）位移x1/cm车和车上砝码总质量/g（代表质量m2）位移x2/cm130033．520051．5 23004340035330058500434300566003153004070021组别12/3=0．671．5424/3=1．330．8135/3=1．670．7446/3=2．000．5557/3=2．330．525（2）教师后来用此组数据作出的图象如下：教学后记：第二天的物理课上，又给出多半节课的时间继续实验设计和回答两道思考题，在x=的理论框架内，学生又提出几种切实可行的方案，如用边缘涂有颜色的尺子突然按在绳子上留下记号；用摄像机录像再研究定格的画面等，有同学甚至提出用刀同时切断绳子的方法，虽不太适合采用，但也反映出同学思维的创造性。