速度與力和質(zhì)量關(guān)系教案
時間:2022-03-09 09:34:00
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(一)引入新課
同學(xué)們先來看大屏幕,生活中我們見過這樣的情景:(先放課件,再解說一下)超載車,遇到險情時,在同樣的剎車力作用下難以停下來已釀成車禍;賽車安裝了強大的發(fā)動機比質(zhì)量相仿的小汽車啟動快的多.根據(jù)這些情景,同學(xué)們能否年出物體運動狀態(tài)變化的快慢,也就是加速度的大小與什么物理量有關(guān)?誰來談一下自己的看法?學(xué)生:物體的加速度與物體受力和物體質(zhì)量有關(guān).受力一定時,質(zhì)量越大加速度越小;質(zhì)量一定時,受力越大,加速度越大.(學(xué)生若不說定性關(guān)系,可提示根據(jù)情景事實,告訴我們什么呢?)剛才這位同學(xué)回答的很好,不僅指出了加速度的相關(guān)因素,而且說明了加速度與力、質(zhì)量的定性關(guān)系,然而物理學(xué)并不滿足于這樣定性的描述,我們還想知道,物體的加速度與它的受力、它的質(zhì)量有什么定量關(guān)系?誰來發(fā)表自己的觀點?
(二)教學(xué)設(shè)計
1.猜想假設(shè)
(生):a∝F、a∝1/m
(師):你是根據(jù)什么這樣猜想的呢?
(生):同前面的定性分析,物體受力越大,加速度越大;物體質(zhì)量越大,加速度越小。
(師):受力越大,加速度越大;質(zhì)量越大,加速度越小,也不一定a∝F、a∝1/m,你還能想象出其他的什么形式?a∝F2、a∝1/m2或其它情況。很好,同學(xué)們能放開思維進行大膽的猜想,頗有物理學(xué)大師的風(fēng)范,了不起,可是同學(xué)們,你將通過什么方式去檢驗?zāi)愕牟孪肽?
2.研究方法
(生):通過實驗檢驗猜想
(師):可這里有三個物理量a、F、m,如何研究三個變量之間關(guān)系比較好呢?
(生):先保持m一定,研究a、F的關(guān)系
再保持F一定,研究a、m的關(guān)系
(師):很好,這就是實驗的兩個基本思路,我們把這種方法稱為(控制變量法),大家看這是控制變量法的定義。其實初中我們也用過這種方法,同學(xué)們能否回憶一下什么地方用過這種方法。
(生):研究物質(zhì)的密度與質(zhì)量和體積的關(guān)系,以及通過導(dǎo)體的電流與電壓和電阻的關(guān)系。
(師):很好,今天這堂課我們只研究第一種思路,保持m一定進,探究a與F的關(guān)系,而且只檢驗a∝F;這種最簡單的形式是否正確好吧!有興趣的同學(xué)可以在課下依據(jù)實驗數(shù)據(jù)去檢驗其它的形式!顯見測量a與F就成為本實驗的關(guān)鍵了!
3.方案探究
(師):猜想假設(shè)與實驗的基本思路都有了,我們應(yīng)該去尋求具體的方案來檢驗我們的猜想?,F(xiàn)在請同學(xué)們打開講義,看一下自主探究指南卡上面的幾個問題,然后帶著這幾個問題去閱讀教材77頁“制定實驗方案時的兩個問題”直到78頁上邊的“參考案例”,了解一下書中告訴了我們什么樣的實驗方案,讀完書后同學(xué)們可以試用一下桌上的實驗儀器,自行設(shè)計實驗步驟和數(shù)據(jù)記錄表格,組內(nèi)同學(xué)相互交流完成后,由各組組長匯集一下本組的方案及觀點,并給大家介紹一下。哪個小組有了主意,及時舉手向老師示意一下,好現(xiàn)在開始!
(中間隔上3-5分鐘)
(師):同學(xué)們完成的怎么樣拉?哪個小組先來把你們小組交流的內(nèi)容讓大家分享一下,第一小組先來把你們小組交流的內(nèi)容讓大家分享下,首先請你回憶一下與加速度相關(guān)的公式?
(學(xué)生匯報3-5分鐘,教師作適當(dāng)點撥和補充,學(xué)生匯報同時課件展示,最后總結(jié)現(xiàn)有條件下的兩種可行性方案)
自主探究指南卡參考及點評
小組長代表本組介紹實驗方案
1.測a、F
2.求加速度的公式:
前三個公式都要涉及速度,而測速度比較困難,后兩個公式,只要測位移和時間就可以了,位移用刻度尺測量,時間用秒表或用打點計時器測量。
(1)由知,測s或測t用秒表即可,需要軌道、小車,鉤碼(作小車?yán)τ?、平衡
摩擦力??碼與F的比值是否為定值,
(2)只適用于初速度為零的勻加速直線運動,知道運動性質(zhì)的前提下才可用,由
知,只要看為常量,即可知物體做勻變速直線運動,用來測a更科學(xué),需要用軌道、小車,多用一個打點計時器,另需學(xué)生電源、紙帶、導(dǎo)線。由
求a,再看a與F的比值是否為定值可驗證a與F是否為正比例關(guān)系。
我們跟剛才小組方案一樣,只是我們采用a-F圖象檢驗a-F是否成正比例關(guān)系。這樣更能清楚看出a-F的變化關(guān)系.直線若過坐標(biāo)原點即能說明問題.
(3)前幾個小組都是直接測a,其實,由書上的參考案例,可知,也可以不用測a,由控制兩輛小車運動相同時間t,則有只需讀出兩小車位移、及各自秘用拉力
,只需調(diào)節(jié)的大小看隨的變化關(guān)系,即可檢驗a與F是否為正比例關(guān)系,我們
需要兩個軌道、兩輛小車及雙份鉤碼,用這個雙層軌道做實驗。
3.
4.平衡好摩擦力
5.用比值法,或用圖象法
方案非常好,有難度,但創(chuàng)新意識好,巧妙運用轉(zhuǎn)化的方法,實驗好象很復(fù)雜,其實更科學(xué),給這位同學(xué)一個鼓勵的掌聲。
當(dāng)然,如果實驗條件允許的話,我們也可采用頻閃照相,用氣墊導(dǎo)軌方案去完成實驗,我給大家介紹一下,可在現(xiàn)有條件下,我們總結(jié)出兩種可行的實驗方案,大家看一下,這是實驗中同學(xué)們提到的一些注意事項,同學(xué)們可以參考一下。
4.自主實驗
(師):"紙上得來終覺淺,絕知此事要躬行",a是否與F成正比例關(guān)系呢?還要看同學(xué)們的實驗結(jié)果才見分曉,現(xiàn)在請同學(xué)們依據(jù)本組設(shè)計的實驗方案進行實驗,記錄數(shù)據(jù),分析數(shù)據(jù)規(guī)律,大膽檢驗?zāi)銈兊牟聹y想吧!老師建議大家彼此借鑒其它小組方案中的優(yōu)點,完善自己的設(shè)計方案,好現(xiàn)在開始實驗,看哪個小組在組長的帶領(lǐng)下做的又快又規(guī)范!
(實驗10分鐘左右,中間針對學(xué)生的操作出現(xiàn)的共同問題稍作點撥,讓學(xué)生注意操作事項和要領(lǐng)及規(guī)范性)
學(xué)生做實驗過程中,打開excel表格的參考樣表
有些小組已經(jīng)得到了實驗數(shù)據(jù),其他小組加油啊!可以參考老師提供的樣表,也可以自主設(shè)計表格畫在講義上,請最先測出數(shù)據(jù)的同學(xué)到前面電腦前輸入數(shù)據(jù)!
(展示三種情況)
各小組已經(jīng)完成實驗,第一小組說一下你們的結(jié)論,驗證出a∝F了嗎?
(生1):我們測出a與F發(fā)現(xiàn)a/F比值非常接近,在誤差允許的范圍內(nèi),近似相等。說明a∝F
(生2):我們畫出a-F圖象為一條直線,但稍微偏離坐標(biāo)原點
(師):能說出偏離的原因嗎?
(生2):平衡摩擦力不足,但在誤差允許的范圍內(nèi),a-F為正比例關(guān)系
(生3):我們在電腦中輸入數(shù)據(jù),作出趨勢線,發(fā)現(xiàn)為正比例函數(shù),稍微不些偏差,在誤差允許的范圍內(nèi),a-F為正比例。
(師):同學(xué)們表現(xiàn)太棒了,課堂因你們而精彩!為自己的精彩表現(xiàn)來一次激烈的掌聲吧!
5.實驗結(jié)論
根據(jù)同學(xué)們的實驗數(shù)據(jù)及圖象描述,我們發(fā)現(xiàn)在誤差允許的范圍內(nèi),物體質(zhì)量一定時,a與F成正比例關(guān)系。
(三)探究歷程
回想本堂課我們的探究歷程。
首先是情景再現(xiàn)、然后是猜想假設(shè)a、F、m的關(guān)系、接著進行探究實驗方案、同學(xué)位自主進行實驗、通過數(shù)據(jù)分析、最后得出結(jié)論。通過本節(jié)課的探究性學(xué)習(xí),我們嘗試用實驗的方法來探究m一定時a與F的關(guān)系。讓大家體會了物理學(xué)研究工作是以怎樣的形式和方法來進行的,望大家從以下兩方面有所體會:第一,物理學(xué)研究并不神秘,每個同學(xué)都可以開展物理學(xué)研究。第二,今天我們的工作是粗糙的,真正的物理學(xué)研究更精確、更完善,但基本思路和方法是一樣的,讓我們都擁有這樣一種方法,探究大自然的奧秘吧!
(四)為鞏固課堂所用知識與技能,老師送大家?guī)椎栏傎愵},看誰先來搶答,以最先站起來,并且快速回答的為獲勝者。
(五)課后探究題
最后是老師送大家的一個探究性問題,探究報紙能承受的最大拉力與報紙的幾何尺寸之間的關(guān)系(寬度d與承受拉力F的關(guān)系).
今天的課到這兒,謝謝各位同學(xué)!同學(xué)們再見!