《实验:探究加速度与力、质量的关系》教学设计

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共22张,主要展示了影响加速度的因素、数据处理的技巧、可用于该内容教学展示。

约4510字。
  4.2  实验:探究加速度与力、质量的关系教学设计
  南昌三中王文英
  一、教材分析
  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。
  本实验的基本思路是采用控制变量法。
  (1)保持物体的质量不变,测量物体在不同外力作用下的加速度,探究加速度与外力的关系。探究的方法采用根据实验数据绘制图象的方法,也可以彩比较的方法,看不同的外力与由此外力产生的加速度的比值有何关系。
  (2)保持物体所受的力相同,测量不同质量的物体在该力作用下的加速度,探究加速度与力的关系。探究的方法采用根据实验数据绘制图象的方法。
  本实验要测量的物理量有质量、加速度和外力。测量质量用天平,需要研究的是怎样测量加速度和外力。
  (1)测量加速度的方案:采用较多的方案是使用打点计时器,因第二章使用过,学生自然会想到用该器材测加速度。根据连续相等的时间T内的位移之差Δx=aT2求出加速度。条件许可也可以采用气垫导轨和光电门。教材的参考案例效果也比较好。在气垫导轨上安放两个光电计时门,通过微机辅助系统记录,小车通过两个计时门的时间间隔,测出两计时门间距离,可由求加速度a,数据完全可由微机处理,甚至a-F,a-1/m图象由微机处理作出,收到事半功倍的效果。
  (2)提供并且测量物体所受的外力的方案:由于我们上述测量加速度的方案只能适用于匀变速直线运动,所以我们必须给物体提供一个恒定的外力,并且要测量这个外力。但测力有一定困难,还需平衡摩擦,教材的参考案例提供的外力比较容易测量,采用这种方法是不错的选择。
  对实验结果的分析是本实验的关键。如果根据实验数据描出的a-F图象和a-1/m图象都非常接近一条通过原点的直线,也只能说我们的实验结果是“在质量不变的条件下,加速度与外力成正比;在外力不变的条件下,加速度与质量成反比。”这一结果决不能说找出了定律,一个定律的发现不可能是几次实验就能得出的。
  二、教学目标
  【知识与技能】
  1.理解探究加速度与力、质量的关系的合理性和必要性。
  2.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。
  3.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。

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