2019-2020年高中物理 第四章 力與運動教案 粵教版必修1教學(xué)重點 1.理解牛頓第一定律. 2.解釋慣性現(xiàn)象.教學(xué)難點 學(xué)生從“物體運動必須有力的作用”轉(zhuǎn)變到“運動并不需要力來維持”.教學(xué)方法 探究式、啟發(fā)式.教學(xué)用具 多媒體課件氣墊導(dǎo)軌裝置、伽利略針和單擺實驗裝置.課時安排 1課時三維目標(biāo)知識與技能1.知道伽利略“理想實驗”的裝置，了解伽利略以事實實驗為基礎(chǔ)，將實驗與邏輯推理相結(jié)合的思想方法.2.知道運動不需要力來維持，力是改變物體運動狀態(tài)的原因.3.掌握牛頓第一定律.4.理解慣性的概念，能具體解釋慣性現(xiàn)象，知道慣性只跟質(zhì)量有關(guān).過程與方法1.針對學(xué)生對運動的片面認(rèn)識“物體運動必須有力的作用”實行先破后立的方法.2.學(xué)生親身體會以實際實驗為基礎(chǔ)，將實驗與邏輯推理相結(jié)合得出結(jié)論（運動不需要力來維持）的思想方法.3.觀察慣性現(xiàn)象并進(jìn)行解釋.情感態(tài)度與價值觀1.通過對理想實驗的推理，體會科學(xué)家進(jìn)行科學(xué)研究時的理想實驗法.2.通過對慣性現(xiàn)象的觀察及解釋，領(lǐng)會物理與生活的聯(lián)系.教學(xué)過程導(dǎo)入新課師 請同學(xué)們閱讀下面的材料.重新習(xí)慣地球上的生活 據(jù)報道，俄羅斯有一位航天員，在太空停留了7個月后回到地球，記者問他回來后有什么特別的感受，他深有感慨地說：“需要重新習(xí)慣地球上的生活.” 他舉了幾個例子：他們從發(fā)射場被送回飯店用餐時，拿起勺子喝湯，會覺得拿的不是一把很輕的勺子，而是一臺又大又沉的熨斗；想喝水，拿起杯子喝了幾口，手就不自覺地松開了，結(jié)果杯子落在地上摔壞了 這是什么原因呢？因為太空可以看成是一個不受力的環(huán)境，在那里拿任何物體都不費勁.航天員在飛船中拿起一個“重物”跟撿起一小片紙屑一樣輕松；航天員把水杯、鋼筆、紙、照相機等各種物體隨手一放，它們就安穩(wěn)地“浮”在空中；同伴要借用物品，你只需將物品向?qū)Ψ捷p輕一推，物體就徑直向他“飛”去航天員在太空中生活較長時間后，習(xí)慣了不受力的環(huán)境，當(dāng)他們回到地球上時，仍然保留著太空中的習(xí)慣動作，于是就鬧了一些小笑話.不過，在這位航天員的感受中，卻蘊含著一個深刻的物理道理，那就是運動和力的關(guān)系.推進(jìn)新課師 人類從遠(yuǎn)古時代就不斷地探討力和運動的關(guān)系問題.師 靜止在水平面上的物體，用力去推，物體的運動狀態(tài)怎樣變化?一段時間后撤掉該力，物體的運動狀態(tài)又如何？生 靜止在水平面上的物體，用大小不同的力去推;當(dāng)推力較小時，物體保持靜止；當(dāng)推力足以克服阻力時，物體運動；一段時間后撤走該力時，物體速度越來越慢，最終停下來.師 根據(jù)以上的例子，思考“運動一定需要力來維持嗎”？四人為一組討論交流自己的看法.(學(xué)生活動：討論并交流看法.5分鐘后各組派一個代表發(fā)言) 組1：需要.因為用力推物體它才能運動，而撤走了這個力物體最終會停下，所以，運動必須用力來維持. 組2：不一定，按照生1的說法，運動一定需要力來維持的話，撤走了力，物體應(yīng)該立刻停下才對. 組3：例如出手的保齡球，已經(jīng)沒有再受到手的推力，但仍然向前運動，因此物體的運動不一定需要力的作用.師 同學(xué)們的結(jié)論都源于我們對生活的感性認(rèn)識，誰的觀點才是正確的呢？我們都知道，撤走對物體施加的力以后，物體確實需要運動一段距離才能停下.那么我們用什么辦法可以增大這個距離呢？并猜想一下，什么情況下這個距離會是最大的呢？生 減小摩擦的方法；當(dāng)摩擦越小時，停下前經(jīng)過的距離就會越大；當(dāng)摩擦力最小，也就是達(dá)到理想狀況光滑的時候，它永遠(yuǎn)都不會停下來，這時的距離是無限大的.師 撤走外力后物體會停下，是因為有摩擦力的影響，若消除了摩擦力的影響，物體是不是就有可能永遠(yuǎn)地運動下去呢？伽利略關(guān)于“力與運動”的問題，構(gòu)思出理想實驗來進(jìn)行探究.一、伽利略的理想實驗師 伽利略對于“運動與力的關(guān)系”，構(gòu)思出如圖4-1-1所示的“理想實驗”.將軌道彎曲成曲線ABC的形狀，在軌道的一邊釋放一顆鋼珠，如果不存在摩擦力，鋼珠將上升到哪里？圖4-1-1生 不存在摩擦力，鋼珠將上升到與A點相同高度的C點.師 若將軌道的傾角減小，彎曲成曲線ABD或曲線ABE，小球最高將上升到哪個位置？路程是增大還是減小？生 同樣上升到與A點同高度的D點或E點，路程增大了.師 假如將軌道彎曲成一側(cè)水平及曲線ABF的形狀，這時會發(fā)生什么情況呢？生 由于BF是水平的，鋼珠就再也達(dá)不到原來的高度，如果不存在摩擦力，將永遠(yuǎn)運動下去.(教師用多媒體課件模擬這一物理過程)師 伽利略根據(jù)“理想實驗”斷言：小球應(yīng)該以恒定的速率永遠(yuǎn)運動下去.由此可推斷，在水平面上做勻速運動的物體并不需要用外力來維持.師 理想實驗，是科學(xué)研究中的一種重要的方法.它突出了事物的本質(zhì)特征，能達(dá)到現(xiàn)實科學(xué)實驗無法達(dá)到的極度簡化和純化的程度.它不僅可以充分發(fā)揮理性思維的邏輯力量，還可以讓思維超越當(dāng)時的科學(xué)技術(shù)水平，在想象的廣闊天地里自由馳騁.師 演示實驗把滑塊放到氣墊導(dǎo)軌上面，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平，滑塊與導(dǎo)軌間形成氣層，從而使滑塊與導(dǎo)軌間的摩擦變得很小.推一下滑塊，請觀察滑塊的運動是什么運動.生 近似勻速直線運動.師 閱讀本章與本節(jié)的引言部分，了解人類對“力與運動”的認(rèn)識過程并總結(jié)各代表人物對“力與運動”所持的觀點.生 人類從遠(yuǎn)古時代起就不斷地探討力和運動的關(guān)系.古希臘哲學(xué)家亞里士多德的觀點：力是維持物體運動的原因；意大利科學(xué)家伽利略的觀點：運動并不需要力來維持.師 伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應(yīng)用的科學(xué)的推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標(biāo)志著物理學(xué)真正的開端.這個發(fā)現(xiàn)告訴我們，根據(jù)直接觀察所得出的直覺的結(jié)論常常不是可靠的，因為它們有時候會引到錯誤的線索上去.二、牛頓第一定律師 伽利略對物體不受外力時的運動作了準(zhǔn)確的描述，但他們并沒有明確指出運動和力之間的關(guān)系是什么.牛頓在前人工作的基礎(chǔ)上，根據(jù)自己的研究，系統(tǒng)地總結(jié)了力和運動的關(guān)系，于1687年發(fā)表了他的著作自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理，提出了三條運動定律，奠定了經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ).其中，牛頓第一定律是：一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止.師 引導(dǎo)學(xué)生理解：(1)物體不受外力時，運動狀態(tài)保持靜止或勻速直線運動狀態(tài),說明力不是維持物體運動的原因；(2)外力的作用是迫使物體改變原來的運動狀態(tài)，說明力是改變物體運動狀態(tài)的原因；(3)一切物體都有保持原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)叫做慣性,所以牛頓第一定律又叫做慣性定律.師 慣性能解釋日常生活中的許多現(xiàn)象.例如：當(dāng)汽車啟動時，車上的乘客會向后傾斜，為什么？生 因為汽車已經(jīng)開始前進(jìn)，乘客的下半身受到汽車的作用而隨車前進(jìn)，由于慣性的作用，其上半身仍然保持靜止?fàn)顟B(tài)，所以車上的乘客會向后傾斜.師 當(dāng)汽車剎車時，車上的乘客會向前傾斜，為什么？生 因為汽車剎車時，乘客的下半身受到汽車的作用而隨車減速，由于慣性的作用，其上半身仍然保持原來的速度前進(jìn)，所以車上的乘客會向前傾斜.課堂交流 師 現(xiàn)代汽車中，通常有安全帶、安全氣囊和頭枕等設(shè)備，從慣性的角度說明它們有什么作用.參考答案:當(dāng)緊急剎車時，車雖然停下了，人卻因慣性仍然向前，而安全帶、安全氣囊和頭枕等設(shè)備會給人阻力，保護(hù)人的安全和減少傷害.讀一讀 安全帶與安全氣囊 現(xiàn)代汽車的設(shè)計十分重視安全，安全帶和安全氣囊就是保護(hù)乘員人身安全的兩個重要裝置. 道路交通事故多種多樣，其中對車內(nèi)人員造成傷害的，大多是由于運動中的車輛與其他物體（車輛或障礙物）發(fā)生碰撞.從力學(xué)觀點看，運動的車輛受到碰撞突然停止，但車內(nèi)人員因慣性仍以碰撞前的速度向前運動，結(jié)果在車內(nèi)甚至沖出車外與剛性物體發(fā)生第二次碰撞，因而造成傷害.設(shè)置安全帶和安全氣囊的目的就是盡量避免或減輕第二次碰撞對車內(nèi)人員的傷害. 安全帶是20世紀(jì)60年代初發(fā)明的.經(jīng)過40多年的發(fā)展，現(xiàn)在的安全帶均由強度極大的合成纖維制成，帶有自鎖功能的卷收器，采用對乘員的肩部和腰部同時實現(xiàn)約束的V形三點式設(shè)計.系上安全帶后，卷收器自動將其收緊，一旦車輛緊急制動、發(fā)生碰撞甚至翻滾，安全帶因乘員身體的前沖而發(fā)生猛烈的拉伸，卷收器的自鎖功能便立即發(fā)揮作用，瞬間卡住安全帶，使乘員緊貼座椅，避免第二次碰撞. 安全氣囊是安全帶的輔助設(shè)施，于1990年問世.在車輛發(fā)生碰撞的瞬間，控制模塊會對碰撞的嚴(yán)重程度立即作出判斷，若確認(rèn)安全帶已不能承受，便在1/100 s內(nèi)使氣囊充氣，讓乘員的頭、胸部與較為柔軟有彈性的氣囊接觸，減輕傷害.最新式的汽車還安裝了防側(cè)撞氣囊，今后可能在汽車其他位置上也會裝上安全氣囊. 有關(guān)機構(gòu)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，在所有可能致命的車禍中，如果正確使用安全帶，可以挽救約45%的生命；如果同時使用安全氣囊，這一比例將上升到60%.討論與交流 師 運動的火車比運動的自行車停下來要困難得多，能運用牛頓第一定律來解釋其原因嗎？推動一輛汽車比推動一輛自行車要困難得多.物體的慣性與什么因素有關(guān)？生1 不能用牛頓第一定律來解釋.生2 物體的慣性與質(zhì)量有關(guān)，與物體的速度有關(guān).比如運動的汽車，質(zhì)量越大，速度越快，要停下來就越困難.生3 物體的慣性與速度無關(guān)，因為慣性是指物體保持原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì).汽車的慣性的大小，是看它保持靜止或保持某一速度的能力的大小.只要速度有所改變，運動狀態(tài)就改變了，并不一定要從運動到靜止.師 引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)：1.一切物體都有慣性，在任何狀態(tài)下都有慣性；2.慣性是物體的固有性質(zhì)；3.物體的慣性只與質(zhì)量有關(guān).課堂交流 1.多媒體課件展示： 有一部小說中有這樣的一段描述：“火車在千分之五的坡度下坡行駛，速度越來越大，突然一匹馬受驚，沖上鐵軌.火車風(fēng)馳電掣般駛來，慣性越來越大，難以剎車”試分析小說在描述中的科學(xué)性錯誤.參考答案:物體的慣性只與質(zhì)量有關(guān)，火車的速度越來越大，但慣性保持不變.2.空軍殲擊機的質(zhì)量比運輸機、轟炸機的質(zhì)量小得多，而且在空戰(zhàn)中還要拋掉副油箱，為什么？參考答案:減小殲擊機的質(zhì)量，減小慣性，增加其在戰(zhàn)斗中的靈活性.師 慣性的大小在實際中是經(jīng)常要考慮的.當(dāng)我們要求物體的運動狀態(tài)不易改變時，應(yīng)該盡可能增大物體的質(zhì)量.電動抽水機和水泵都固定在很重的機座上，就是要增大它們的質(zhì)量，以盡量減少它們的振動或避免因意外的碰撞而移位.實踐與拓展 師 伽利略受教堂內(nèi)吊燈擺動的啟發(fā)，構(gòu)思出“伽利略針和單擺實驗”. 實驗裝置如教材圖4-1-3所示.一端連著小鋼球的細(xì)繩懸掛在支架上，將擺球拉向一邊，由靜止開始釋放小球，擺球會擺動到另一邊，用水平長尺標(biāo)記其高度.用一根針改變小球的懸點（如教材圖4-1-4所示的點O1）,請同學(xué)們猜想一下，小球擺到另外一邊時，最高將上升到什么位置? 學(xué)生先進(jìn)行猜想，然后教師演示實驗. 實驗現(xiàn)象:擺球能上升到與釋放時一樣高度的位置.師 用針再次改變小球的懸點（如教材圖4-1-4所示的點O2），小球擺到另外一邊時，還能上升到與釋放時一樣高度的位置嗎? 學(xué)生先進(jìn)行猜想，然后教師演示實驗. 結(jié)論：擺球還能上升到原來的高度. 用針多次改變小球的懸點，重復(fù)實驗，都能得到相同的結(jié)論.師 想一想，伽利略是怎樣通過“伽利略針和單擺實驗”構(gòu)思出“理想實驗”的？（學(xué)生討論與交流）生 “伽利略針和單擺實驗”中的小球受到的空氣阻力可以忽略，則小球只受到重力和繩子的拉力（與速度方向垂直），小球能上升到原來的高度；而理想實驗中的小球也可忽略空氣阻力，而曲面是光滑的，沒有摩擦，所以小球只受重力和支持力（與速度方向垂直）.兩實驗中小球受到的外力可以類比，所以可以認(rèn)為理想實驗中的小球也能上升到原來的高度.師 伽利略的“理想實驗”是一個假想的實驗，但它是以可靠的事實為基礎(chǔ)，把實驗與邏輯推理和諧地結(jié)合在一起，其科學(xué)探究的方法有力地推動了科學(xué)的發(fā)展.課堂小結(jié)通過本節(jié)的學(xué)習(xí)，我們知道了：1.伽利略對力和運動的研究方法理想實驗.2.牛頓第一運動定律的內(nèi)容及應(yīng)用.3.慣性的理解及應(yīng)用.布置作業(yè)課后練習(xí)板書設(shè)計第一節(jié) 伽利略的理想實驗與牛頓第一定律牛頓第一定律慣性內(nèi)容(或定義)一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止物體保持原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)叫做慣性說明(1)物體不受外力時，運動狀態(tài)保持靜止或勻速直線運動；說明力不是維持物體運動的原因；(2)外力的作用是迫使物體改變原來的運動狀態(tài)，說明力是改變物體運動狀態(tài)的原因；(3)一切物體都有保持原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)叫做慣性(1)一切物體在任何狀態(tài)下都有慣性；(2)慣性是物體的固有性質(zhì)；(3)物體的慣性只與質(zhì)量有關(guān)第二節(jié) 影響加速度的因素教學(xué)重點 培養(yǎng)學(xué)生運用基本的實驗方法進(jìn)行探究活動，并能初步根據(jù)實驗?zāi)康倪m當(dāng)選擇實驗器材、設(shè)計實驗方案和記錄表格,能進(jìn)行實驗操作并根據(jù)有關(guān)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)總結(jié)出結(jié)論.教學(xué)難點 1.合外力一定，研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時，如何獲得一個恒定的外力(恒力源). 2.質(zhì)量一定，研究加速度與外力的關(guān)系時，如何準(zhǔn)確地確定外力的大小.教學(xué)方法 探究式、啟發(fā)式、討論式.教學(xué)用具 附有刻度的帶滑輪的長木板、小車、細(xì)繩、秒表、打點計時器、天平、小桶和細(xì)砂、彈簧秤、牛頓第二定律演示儀、刻度尺等.課時安排 1課時三維目標(biāo)知識與技能1.對影響加速度大小的因素進(jìn)行合理的假設(shè)和判斷，得出自己的結(jié)論.2.能運用基本的實驗方法進(jìn)行探究活動，并能初步根據(jù)實驗?zāi)康倪m當(dāng)選擇實驗器材并設(shè)計實驗方案和記錄表格.能進(jìn)行實驗操作并根據(jù)有關(guān)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)總結(jié)出結(jié)論.3.通過測量，認(rèn)識到加速度與外力和質(zhì)量有關(guān)，且外力越大，加速度越大;質(zhì)量越大，加速度越小. 過程和方法1.對影響加速度大小的因素進(jìn)行猜想的過程，學(xué)會合理地猜想的方法,要讓學(xué)生經(jīng)歷提出問題及將問題進(jìn)行轉(zhuǎn)換的過程.2.讓學(xué)生經(jīng)歷根據(jù)猜想確定實驗方案的過程. 情感態(tài)度與價值觀1.經(jīng)歷科學(xué)探究的過程，領(lǐng)略實驗是解決物理問題的一種基本途徑，培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度.2.通過探究活動，獲得成功的喜悅、學(xué)習(xí)物理的興趣和自信心.教學(xué)過程導(dǎo)入新課師 上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了在人類科學(xué)認(rèn)識“力與運動的關(guān)系”中起了重要作用的牛頓第一定律.生 一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止.師 物體的運動狀態(tài)改變，是指哪個物理量改變呢？生 速度.師 運動狀態(tài)的改變只是指速度的大小發(fā)生變化嗎？生 不是.因為速度是矢量，無論是速度大小改變還是速度方向改變，或是大小、方向都改變，物體運動狀態(tài)都發(fā)生改變.課堂交流 下列哪些物體的運動狀態(tài)發(fā)生了改變？A.停在空中的直升機B.環(huán)繞地球運轉(zhuǎn)的人造衛(wèi)星C.在水平的彎曲的公路上以恒定的速率行駛的汽車D.勻速直線下落的跳傘員答案:以地面為參考系，BC的運動狀態(tài)發(fā)生了變化.師 牛頓第一定律告訴我們，當(dāng)物體受到外力作用時，物體的速度會發(fā)生改變.但是會怎樣改變呢？今天，我們來研究一下牛頓第一定律還沒解決的問題：當(dāng)物體受到外力的作用時，它的速度將會發(fā)生怎樣的改變呢？研究這個問題比較抽象，我們必須轉(zhuǎn)換成研究物理量之間的關(guān)系的問題，才能進(jìn)行研究.可以轉(zhuǎn)化為哪些物理量之間的關(guān)系呢？生 由于物體的加速度是描述物體運動速度改變快慢的物理量，因此問題可以轉(zhuǎn)變?yōu)槲矬w的加速度與受到的外力到底是什么關(guān)系.師 加速度除了和合外力有關(guān)以外，還與什么因素有關(guān)呢？因此探尋物體力與運動之間規(guī)律的出發(fā)點，是考慮加速度和什么因素有關(guān).推進(jìn)新課一、猜想加速度與什么因素有關(guān)師 請思考下列問題，猜想加速度可能與什么因素有關(guān).多媒體課件展示：1.火車啟動時，它的加速度與什么因素有關(guān)？與火車頭的牽引力大小有關(guān)嗎？與火車上乘客的多少有關(guān)嗎？2.飛機在起飛時，加速度遠(yuǎn)大于火車，是因為飛機的動力比火車頭的大，還是因為飛機的質(zhì)量比火車的小？還是兩者皆有呢？3.一個乒乓球滾來時，用球拍輕輕一擋就能使它改變方向；一個網(wǎng)球以同樣大小的速度滾來時，要用很大的力握住球拍去擋，才能使它改變方向.(學(xué)生討論與交流)生1 火車啟動時，加速度與火車頭的牽引力、火車本身的質(zhì)量、車上的乘客、摩擦力的大小、風(fēng)對火車的推力或阻力等有關(guān).師 火車頭的牽引力、摩擦力的大小、風(fēng)對火車的推力或阻力等，都屬于外界對火車的作用力，它們的影響我們可以歸結(jié)為合外力的影響；而火車本身的質(zhì)量、車上的乘客，它們的影響我們可以歸結(jié)為物體本身總質(zhì)量的影響.即加速度可能與物體所受的合外力與總質(zhì)量有關(guān).生2 飛機在起飛時，加速度遠(yuǎn)大于火車，猜想可能兩個原因都有，飛機的動力比火車頭的大，并且飛機的質(zhì)量比火車的小.生3 以同樣的速度滾過來的乒乓球與網(wǎng)球，乒乓球用比較小的力就可以擋回去，而網(wǎng)球則需要比較大的力，因為網(wǎng)球的質(zhì)量比乒乓球的質(zhì)量大.說明物體的加速度與物體的質(zhì)量有關(guān).師 我們由日常生活的經(jīng)驗不難猜想，物體所獲得的加速度與物體的受力情況和物體的質(zhì)量都有關(guān)系.若要驗證這些猜想，就需要通過實驗.下面我們設(shè)計實驗共同探究. 二、實驗探究(一)實驗方法師 要驗證猜想，我們設(shè)計的實驗需要測量哪些物理量？生 加速度、合外力、物體質(zhì)量.討論與交流 1.加速度不是一個可以直接測量的量，用什么方法可以測量出來?生 若物體的運動是勻變速直線運動，加速度可以通過勻變速直線運動的規(guī)律算出.比如：一個由靜止開始做勻變速直線運動的物體，滿足的規(guī)律為s=at2a=位移s和時間t可以直接測量，這樣就可以間接地測出物體的加速度.2.物體的加速度同時跟合外力與質(zhì)量兩個因素有關(guān)，可以用我們曾學(xué)過的什么方法來確定加速度與它們兩個因素之間的關(guān)系呢？初中在哪些實驗中我們曾用過這種實驗方法？生1 要確定物體的加速度與合外力、質(zhì)量之間的關(guān)系，我們可以采用控制變量法，先保持一個量不變，測量另外兩個量的關(guān)系.例如：可先讓m不變，找出a與F之間的關(guān)系；再讓F不變，找出a與m之間的關(guān)系；然后再分析a、F、m之間的關(guān)系.例如為了研究某物理量同影響它的三個因素中的一個因素之間的關(guān)系，可將另外兩個因素人為地控制起來，使它們保持不變，以便觀察和研究該物理量與這一因素之間的關(guān)系.生2 在探究“導(dǎo)電體的電阻的大小同導(dǎo)電體的哪些特性有關(guān)”時，要研究電阻的大小同導(dǎo)電物質(zhì)的長度、橫截面積、材料種類這三個因素任何一個因素間的關(guān)系，就要人為地控制另外兩個因素，使它們相等，只改變其中一個因素.生3 在探究“溫度升高多少跟吸收的熱量、物體的質(zhì)量以及組成物體的物質(zhì)性質(zhì)的關(guān)系”時，可以先使一些因素保持不變，如在物質(zhì)相同、質(zhì)量相同的情況下，觀察物體溫度升高跟所吸收熱量的關(guān)系；接著再研究同種物質(zhì)，不同質(zhì)量的物體吸收相等熱量時，溫度升高跟質(zhì)量的關(guān)系等等，從而得出物體溫度升高跟所吸收的熱量、物體的質(zhì)量和組成物體的物質(zhì)性質(zhì)的關(guān)系.師 控制變量法是物理科學(xué)研究中的一種重要方法.自然界中發(fā)生的各種物理現(xiàn)象往往是錯綜復(fù)雜的，因此影響物理學(xué)研究對象的因素在許多情況下并不是單一的，而是多種因素相互交錯、共同起作用的.要想精確地把握研究對象的各種特性，弄清事物變化的原因和規(guī)律，單靠自然條件下整體觀察研究對象是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還必須對研究對象施加人為的影響，造成特定的便于觀察的條件，這就是“控制變量”的方法.(二）設(shè)計實驗方案師 利用給出的實驗器材，自由選出所需的器材，并設(shè)計實驗.包括實驗?zāi)康?、實驗器材、實驗方法與步驟、并設(shè)計表格記錄數(shù)據(jù). 提供的器材：附有刻度的帶滑輪的長木板、小車、細(xì)繩、秒表、打點計時器、天平、小桶和細(xì)砂、彈簧秤、牛頓第二定律演示儀、刻度尺等.師 引導(dǎo)學(xué)生考慮下列問題：討論與交流1.如何確定物體所受的合外力？2.怎樣改變物體的質(zhì)量而保持合外力不變？3.怎樣改變物體的合外力而保持物體的質(zhì)量不變？4.加速度與合外力都是矢量，在記錄時還應(yīng)該記錄其方向.如何記錄？5.實驗都有誤差存在，如何減少誤差？學(xué)生活動：每四位同學(xué)為一小組，挑選實驗器材，設(shè)計實驗，并思考老師提出的問題.參考方案一：1.實驗?zāi)康模貉芯课矬w的加速度與合外力、物體質(zhì)量的關(guān)系.2.實驗器材：帶刻度的斜面、四輪小車、秒表、刻度尺.3.實驗方法：控制變量法.實驗裝置如課本圖4-2-3所示.（1）保持物體質(zhì)量m不變，改變物體所受的合外力，研究a與合外力的關(guān)系物體所受的合外力F合=mgsin-f 小車的摩擦是滾動摩擦，比較小，可以忽略，小車所受合外力的大小為重力沿斜面方向上的分力，F(xiàn)合=mgsin 改變斜面的傾角，就可以改變小車受到的合力大小.（2）保持物體的合外力不變，改變物體的質(zhì)量m，研究加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系在忽略小車與斜面間的摩擦?xí)r，小車所受的合外力為mgsin，在增大小車質(zhì)量的同時.調(diào)整夾角來實現(xiàn)小車所受合外力不變.調(diào)整夾角時，可以用彈簧秤的讀數(shù)直接判斷合外力的大小是否不變.4.實驗步驟：（1）將長木板放在水平桌面上，一端用木塊墊起成一角度.用彈簧秤拉住小車，彈簧秤平行于斜面，使小車靜止，讀出此時彈簧秤的拉力F.（2）放開彈簧秤，讓小車從靜止開始做初速為零的勻加速直線運動，同時按下秒表開始計時.當(dāng)小車運動到木板末端時，再按下秒表結(jié)束計時，將測量到的各量記錄到下表中.F/NF的方向L/mt/sa=(m/s2)a的方向12345（3）調(diào)節(jié)木板與水平桌面的夾角，重復(fù)上面的步驟.結(jié)論：_.（4）將長木板放在水平桌面上，一端用木塊墊起成一角度，用天平稱出小車的質(zhì)量m，用彈簧秤拉住小車，彈簧秤平行于斜面，使小車靜止，讀出此時彈簧秤的拉力F.（5）放開彈簧秤，讓小車從靜止開始做初速為零的勻加速直線運動，同時按下秒表開始計時，當(dāng)小車運動到木板末端時，再按下秒表結(jié)束計時，將測量到的各量記錄到下表中.F/NF的方向L/mM/kgt/sa=(ms2)a的方向12345（6）在小車上通過加砝碼改變小車的質(zhì)量，同時調(diào)整木板與水平面的傾角，保持彈簧秤的讀數(shù)等于F，重復(fù)多次實驗.結(jié)論_.討論與交流 1.利用a=間接測量加速度時，小車運動需要滿足什么條件？答：讓小車從斜面上由靜止開始釋放.2.實驗結(jié)果中是否一定要強調(diào)“合外力”？說明理由.答：一定.因為小車在斜面上受重力、支持力和摩擦力，小車的加速度是合力產(chǎn)生的，而不是某一個力產(chǎn)生的.3.如何用最簡便的方法測出合外力?答：用測力計沿平行于斜面方向拉住小車，當(dāng)小車靜止時，小車的合外力可通過彈簧秤的讀數(shù)直接測出.4.在改變物體質(zhì)量的情況下，如何保證物體的合外力不變?答：忽略小車的摩擦，則F合=mgsin，物體的質(zhì)量m變大時，可通過調(diào)整小木板的傾角，保證合外力不變，即保持彈簧秤的讀數(shù)不變.本實驗也可以使用其他的儀器，例如：用打點計時器測量時間及位移等.方案二：實驗儀器：帶刻度和滑輪的木板、打點計時器、細(xì)繩、小桶、細(xì)砂、四輪小車、鉤碼.圖4-2-1實驗方法：實驗裝置如圖4-2-1所示.1.保持小車的質(zhì)量M不變，通過改變小桶里細(xì)砂的質(zhì)量來改變小車受到的合外力，反復(fù)多次實驗，研究a與合外力的關(guān)系.（1）用天平測出小車質(zhì)量m，在砂桶內(nèi)加適量的砂，用天平測出砂和桶的總質(zhì)量m.（2）把紙帶穿過打點計時器的限位孔連在小車的尾部，把木塊墊在裝有打點計時器的木板一端的下面，調(diào)節(jié)木塊位置使小車能在木板上做勻速運動（先目測，然后打出一條紙帶，紙帶上每兩點的間隔大致相等，即可認(rèn)為小車在做勻速直線運動）.這時，小車所受摩擦阻力與小車所受重力沿斜面方向的分力平衡（注意此時未掛砂桶）.（3）把系在砂桶上的細(xì)線繞過木板上的定滑輪后系在小車上，把小車放在打點計時器附近，接通電源，放開小車，便在紙帶上留下反映小車運動狀況的點跡.取下紙帶并編上號碼.（4）給小車換上新紙帶，保持小車質(zhì)量不變.往砂桶內(nèi)加一些砂，并稱出其質(zhì)量（注意仍需保證Mm）.重復(fù)步驟（3）,如此做幾次.對各次實驗所得的紙帶取好計數(shù)點，進(jìn)行測量和計算，求出每條紙帶對應(yīng)的小車的加速度，分別記入下面的表格中.小車質(zhì)量不變時的實驗記錄小車質(zhì)量M=_kg，計數(shù)點時間間隔T=_s紙帶編號砂桶總質(zhì)量m（kg）合外力Fmg(N)連續(xù)相等時間內(nèi)的位移s(m)位移差sn+3-sn(m)加速度a=(m/s2)加速度平均值(m/s2)合外力的方向加速度的方向1s1s2s3s4s5s6s7s4-s1=s5-s2=s6-s3=s7-s4=a1=a2=a3=a4=23結(jié)論_.2.保持小桶與細(xì)砂的總質(zhì)量不變來保持合外力不變，在小車上放置鉤碼，改變小車的總質(zhì)量M，重復(fù)步驟（3）幾次.把各次紙帶數(shù)據(jù)記入下面的表格中.研究加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系.加速的力恒定時的實驗記錄砂桶總質(zhì)量m=_kg,加速度的力Fmg=_N,計數(shù)點間時間間隔T=_s紙帶編號小車質(zhì)量M（kg）計數(shù)點間位移s(m)位移差sn+3-sn(m)加速度a(m/s2)加速度平均值a(m/s2)合外力的方向加速度的方向1s1s2s3s4s5s6s7s4-s1=s5-s2=s6-s3=s7-s4=a1=a2=a3=a4=23結(jié)論_.減少誤差的方法：1.為了克服小車受到木板摩擦力的影響，臺面可稍微有一些傾斜，使小車的重力沿斜面的分力mgsin與臺面給小車的摩擦力f成為一對平衡力.則小車受到的合外力就更接近于繩子的拉力.2.繩子的拉力更接近于小桶與細(xì)砂的重力，應(yīng)該使小桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量，且加速度不能太大.方案三： 實驗裝置：牛頓第二定律演示儀.如圖4-2-2所示，在兩條平行的較光滑的鋁合金導(dǎo)軌上放置兩輛質(zhì)量相等、性能一樣的小車，小車上可放砝碼.每輛小車的左端上系有一根跨過定滑輪的細(xì)繩，繩端有一小桶，桶中可放砝碼.每輛小車的右端系有另一根繩子，繩子穿過右側(cè)有一定厚度的金屬板的小孔（小孔與小車的連線與軌道平行）.金屬板頂端有一按鈕，可以同時卡住兩根穿過小孔的繩子，迫使小車同時停下.因為兩輛小車同時啟動，同時停下，所以時間相等.根據(jù)a=，只需比較兩小車的位移即可比較加速度的大小.圖4-2-2實驗方法：調(diào)節(jié)導(dǎo)軌水平,小車受到的合外力約等于小桶的重力.1.兩小車的質(zhì)量相同、合外力相同，即Ma=Mb,ma=mb,同時釋放，同時制動.實驗現(xiàn)象1：_；結(jié)論1：_.2.保持物體質(zhì)量m不變，改變物體所受的合外力，研究a與合外力的關(guān)系，即Ma=Mb,ma<mb，同時釋放，同時制動后:實驗現(xiàn)象2：_；結(jié)論2：_.3.保持物體的合外力不變，改變物體的質(zhì)量m，研究加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系.研究a與合外力的關(guān)系，即ma=mb,Ma>Mb，同時釋放，同時制動.實驗現(xiàn)象3：_；結(jié)論3：_.參考： 實驗現(xiàn)象1：兩小車位移相等 結(jié)論1：說明物體質(zhì)量相同、合外力相同時，加速度相同 實驗現(xiàn)象2：B車比A車的位移大，即B車的加速度較大 結(jié)論2：說明質(zhì)量相同時，外力大的物體加速度較大 實驗現(xiàn)象3：B車比A車的位移大，即B車的加速度較大 結(jié)論3：說明合外力相同時，質(zhì)量大的物體加速度較小 減少誤差的方法：調(diào)整軌道，克服摩擦.觀察到小車近似勻速滑下即可 學(xué)生對自己設(shè)計的實驗不足之處進(jìn)行修改，然后動手實驗. 老師指導(dǎo)學(xué)生實驗 交流實驗結(jié)論 學(xué)生得到結(jié)論：1.物體的質(zhì)量一定時，合外力越大，物體的加速度也越大.2.合外力一定時，物體的質(zhì)量越大，其加速度越小.討論與交流 實驗中物體所受的合外力的方向不同，物體加速度的方向與其所受合外力的方向是否始終一致？ 答：始終是一致的.實踐與拓展 師 我們知道，質(zhì)量不同的物體所受重力也不同，但做自由落體運動的物體的加速度均為g.這一結(jié)論似乎表明加速度與物體所受力和物體質(zhì)量都沒有關(guān)系，這是否與本節(jié)的實驗結(jié)果相矛盾？怎樣解釋這一現(xiàn)象？ 答：不矛盾.質(zhì)量不同的物體所受重力不同即G=mg.重力與質(zhì)量成正比，g=不變.重力是重力加速度g產(chǎn)生的原因，所用自由落體運動的物體的加速度均為g.課堂小結(jié)本節(jié)我們學(xué)習(xí)了：1.力是物體產(chǎn)生加速度的原因.2.用控制變量法探究物體的加速度與合外力、質(zhì)量的關(guān)系,設(shè)計實驗的方法.3.物體的質(zhì)量一定時，合外力越大，物體的加速度也越大；合外力一定時，物體的質(zhì)量越大，其加速度越小,且合外力的方向與加速度的的方向始終一致.布置作業(yè)課后練習(xí)板書設(shè)計第二節(jié) 影響加速度的因素產(chǎn)生加速度的原因力是產(chǎn)生加速度的原因?qū)嶒灧椒刂谱兞糠ńY(jié)論物體的質(zhì)量一定時，合外力越大，物體的加速度也越大.第三節(jié) 探究物體運動和受力的關(guān)系教學(xué)重點 經(jīng)歷實驗探究的全過程，體會實驗探究的整體思路.教學(xué)難點 從記錄實驗數(shù)據(jù)的表格中分析加速度與合外力以及加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系，用圖象描繪實驗結(jié)果，從圖象中發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律.教學(xué)方法 探究式、討論式、互動式.教學(xué)用具 氣墊導(dǎo)軌、滑塊（含配重）、氣源、細(xì)繩、小桶（含細(xì)砂）、數(shù)字計時器、光電門、擋光片等.課時安排 1課時三維目標(biāo)知識與技能1.掌握定量探究加速度與物體受到合外力、物體質(zhì)量的關(guān)系的方法，并能實際操作、處理實驗數(shù)據(jù)，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)總結(jié)結(jié)論.2.了解氣墊導(dǎo)軌減小摩擦的原理和光電門及數(shù)字計時器在實驗中發(fā)揮的作用.3.知道在物體質(zhì)量不變時，物體的加速度與合外力成正比；合外力不變時，加速度與物體的質(zhì)量成反比. 過程與方法1.能從記錄實驗數(shù)據(jù)的表格中分析加速度與合外力以及加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系.2.經(jīng)歷圖象描繪實驗結(jié)果的過程，了解如何從圖象中發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律.3.經(jīng)歷實驗探究的全過程，體會實驗探究的整體思路. 情感態(tài)度與價值觀1.經(jīng)歷定性、定量研究過程，培養(yǎng)學(xué)生執(zhí)著追求真理的科學(xué)精神和尊重客觀事實、事實求是的科學(xué)態(tài)度.2.通過探究力與運動的關(guān)系，使學(xué)生獲得成功的喜悅，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣和信心.教學(xué)過程導(dǎo)入新課師 上節(jié)課我們通過猜想和探究實驗驗證，知道加速度與合外力、質(zhì)量的定性關(guān)系：當(dāng)物體的質(zhì)量不變時，合外力越大，加速度越大；當(dāng)合外力不變時，質(zhì)量越大，合外力越小.但這是不夠的，我們應(yīng)該把各物理量用精確的數(shù)量關(guān)系表示出來，才能把數(shù)學(xué)應(yīng)用到物理學(xué)中，把物理規(guī)律運用到生產(chǎn)力中去.所以古往今來，物理學(xué)家們都力圖從更精確的測量中發(fā)現(xiàn)更本質(zhì)的自然規(guī)律.推進(jìn)新課一、了解實驗儀器師 在上節(jié)課的實驗探究中，產(chǎn)生誤差的主要原因是小車與軌道之間有摩擦.為了盡量減少摩擦力的影響，我們改進(jìn)實驗裝置，采用氣墊導(dǎo)軌裝置.請同學(xué)們閱讀教材課后P85關(guān)于氣墊導(dǎo)軌裝置的簡介.師 氣墊導(dǎo)軌減小摩擦的原理是什么？生1 從氣孔噴出的氣流在導(dǎo)軌與滑塊間形成氣墊，減少滑塊與導(dǎo)軌之間的正壓力，從而減小摩擦.師 氣墊導(dǎo)軌使用中注意以下幾點：實驗時首先要調(diào)整導(dǎo)軌水平，這可由調(diào)節(jié)三個墊腳調(diào)節(jié)螺絲來達(dá)到.檢查方法是滑塊在導(dǎo)軌通氣時能處于平衡狀態(tài).導(dǎo)軌與滑塊內(nèi)表面要求有較高的光潔度，配合嚴(yán)密，因此在導(dǎo)軌未通氣時嚴(yán)禁滑塊在導(dǎo)軌上滑動，以免表面劃傷和碰壞.保持導(dǎo)軌表面清潔，防止氣孔堵塞.實驗前用棉紗蘸酒精將導(dǎo)軌表面和滑塊內(nèi)表面擦洗干凈.用完后把滑塊拿下，卸下墊腳，輕輕平放在水平面上，以免導(dǎo)軌變形.然后用塑料薄膜蓋好，防止灰塵落入氣孔.如發(fā)現(xiàn)有孔堵塞，可用細(xì)鋼絲通孔，去掉塵粒或污物.導(dǎo)軌上嚴(yán)禁壓放其他重物.師 氣墊導(dǎo)軌造成滑塊在導(dǎo)軌上近似無摩擦運動的條件.為了使時間測量誤差盡可能地小，所以采用了數(shù)字計時器和光電門來作為計時裝置.老師一邊讓學(xué)生觀察實驗儀器一邊介紹儀器的原理及使用方法（見本節(jié)備課資料數(shù)字計時器）.討論與交流1.數(shù)字計時器顯示的是哪個物理量的數(shù)值？2.數(shù)字計時器有幾種計時方式?現(xiàn)在我們使用的是哪一種方式？3.如何計算滑塊通過光電門的速度？4.要計算滑塊的加速度，還必須測出哪些物理量？參考答案:1.數(shù)字計時器顯示的是時間.2.有兩種計時方式：一種是測量擋光片擋光的時間（從擋光開始到擋光結(jié)束）如圖4-3-1所示；另一種是測量物體經(jīng)過兩個光電門的時間間隔（即從經(jīng)過第一個光電門擋光開始計時，到達(dá)另一光電門擋光時結(jié)束），如圖4-3-2所示. 圖4-3-1 圖4-3-23.可量出經(jīng)過擋光片的有效位移L，用公式v=求出.由于很小(有的廠家生產(chǎn)的滑塊方孔寬度是1 cm，有的是2 cm)，可認(rèn)為此平均速度是擋光片中點通過光電門時滑塊的即時速度v.師 現(xiàn)在改進(jìn)后的光電計時器不但具有計時功能，還可以將物體通過兩光電門時的速度直接顯示出來，這樣可以簡化實驗數(shù)據(jù)處理過程.4.滑塊經(jīng)過兩光電門的速度v1和v2，通過數(shù)字計時器可以算出，則再把兩光電門的水平距離s量出，即可通過公式a=算出.二、設(shè)計實驗方案 前面我們已經(jīng)大概理解了各儀器的原理及用途，現(xiàn)在我們設(shè)計實驗來研究加速度與質(zhì)量、合外力的關(guān)系，明確其實驗原理，并設(shè)計表格記錄數(shù)據(jù).設(shè)計完成后，同桌之間互相進(jìn)行交流.實驗原理：1.數(shù)字計時器可以測量滑塊經(jīng)過兩個光電門的時間t1和t2，通過公式v=算出滑塊通過兩光電門的速度v1和v2，并測出兩光電門之間的距離s，則可用公式a=算出每次滑塊的加速度.為了提高精確度，可以在系統(tǒng)各量都不變的情況下，保持滑塊在同一位置開始運動，重復(fù)測幾次之后取t1和t2的平均值.2.保持滑塊的質(zhì)量不變，改變滑塊所受的合外力，探究加速度與所受合力之間的定量關(guān)系.滑塊在砝碼拉力的作用下做加速運動，由于氣墊導(dǎo)軌的摩擦可以忽略，則滑塊受到的合外力則等于繩子的拉力，而拉力約等于砝碼的總重力，即滑塊受到的合外力約等于砝碼的總重力，通過改變砝碼的重力，即可改變滑塊受到的合外力.設(shè)計表格如下表4-3-1所示.滑塊質(zhì)量不變時的實驗數(shù)據(jù)次數(shù)砝碼的質(zhì)量m/kg滑塊所受拉力大小的近似值F/N滑塊通過光電門1的時間t1/s滑塊通過光電門1的速度v1=m/s滑塊通過光電門2的時間t2/s滑塊通過光電門2的速度v2=m/s滑塊的加速度a=m/s212345表4-3-1滑塊質(zhì)量M_kg擋光片的有效距離L=_m兩光電門間的距離s=_m3.保持滑塊所受的合外力不變，改變滑塊的質(zhì)量，探究加速度與質(zhì)量的定量關(guān)系.保持小桶與細(xì)砂的質(zhì)量不變，即保持滑塊所受的合外力不變，通過改變加在滑塊上的配重塊的質(zhì)量來改變滑塊的質(zhì)量.設(shè)計表格如下表4-3-2所示：滑塊質(zhì)量不變時的實驗數(shù)據(jù)次數(shù)滑塊（連配重）的質(zhì)量M/kg滑塊通過光電門1的時間t1/s滑塊通過光電門1的速度v1=m/s滑塊通過光電門2的時間t2/s滑塊通過光電門2的速度v2=m/s滑塊的加速度a=m/s212345表4-3-2砝碼質(zhì)量m_kg滑塊受到的合外力Fmg=_N擋光片的有效距離L=_m兩光電門間的距離s=_m討論與交流各位同學(xué)交流剛才設(shè)計的記錄表格，并指出其優(yōu)點及不足.1.怎樣調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平？如何判斷其是否已經(jīng)水平？2.砝碼受到的重力是否就等于滑塊受到的拉力呢？用已學(xué)的知識進(jìn)行解釋.要能將拉力近似地看作等于砝碼的拉力，你猜想一下需要什么條件？參考答案:1.調(diào)節(jié)底腳螺絲，使滑塊能停在二光電門的中間處.其次將滑塊從導(dǎo)軌的右端輕推一下，測量出它通過二光電門的時間t1和t2(即擋光片上方孔通過第一個光電門和第二個光電門的時間)，調(diào)節(jié)底腳螺絲使二者盡量接近；從左端也同樣輕推一下滑塊，也可測出t1和t2，同樣調(diào)節(jié)使二者盡量接近，相對差值小于1%時，則可認(rèn)為導(dǎo)軌的水平已經(jīng)調(diào)好.2.砝碼受到重力以及繩子拉力的作用，如果兩者相等，砝碼所受的合力是零，下落的過程應(yīng)該是勻速直線運動，這與事實不符.猜想加速度越大，兩力的差別也會越大.要將砝碼的重力近似看作是滑塊的拉力，實驗過程中物體的加速度不應(yīng)太大. 三、實驗過程師 我們把握了實驗的整體思路和設(shè)計表格后，就可以開始實驗了.我們請一部分同學(xué)到講臺上做實驗，其他同學(xué)一起記錄好實驗數(shù)據(jù).生1 調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平,使滑塊能停在二光電門的中間處.然后把滑塊從軌道的左端輕推一下，使通過二光電門的時間盡量接近，再把滑塊從軌道的右端輕推一下，使通過二光電門的時間也盡量接近，即可認(rèn)為導(dǎo)軌已調(diào)水平了.生2 用游標(biāo)卡尺測量擋光片上方孔的有效寬度L，用米尺測出二光電門之間的距離為s，用物理天平稱量滑塊(不含配重塊)的質(zhì)量、配重塊的質(zhì)量、砝碼盤的質(zhì)量，作好記錄.生3 把數(shù)字計時器調(diào)到ms擋，將細(xì)尼龍線的一端系在滑塊上，另一端繞過滑輪后掛一砝碼盤，另外將一小砝碼放在滑塊上.將滑塊置于第一光電門外側(cè)，松開滑塊，測出分別通過二光電門的時間間隔t1和t2，并作好記錄.生4 保持滑塊的質(zhì)量不變，逐次增加砝碼盤上砝碼的質(zhì)量（注意砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于滑塊的總質(zhì)量）.重復(fù)上述測量并作好記錄填在已經(jīng)設(shè)計好的表格中.生5 保持砝碼盤上砝碼的質(zhì)量不變，即保持滑塊的合外力不變，逐次在滑塊上增加以測出質(zhì)量的配重.重復(fù)上述步驟1、2、3,測量并作好記錄填在已設(shè)計好的表格中.學(xué)生活動：實事求是記錄實驗數(shù)據(jù)，并計算出每次的加速度. 四、處理實驗數(shù)據(jù)得出結(jié)論討論與交流 1.怎樣對表格的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理？生1 對于表4-3-1，我們要研究滑塊質(zhì)量不變時的加速度與合力的關(guān)系，可以用Fa,F/a,F/a2,F+a,F-a等等，探究加速度與合外力的關(guān)系.次數(shù)合外力F加速度aFaF/aF/a2F+aF-a12345表4-3-3師 對，我們可以通過這樣的方式得出加速度與合外力的關(guān)系.師 生一起用計算器計算，有條件的學(xué)?？梢园褦?shù)據(jù)及公式輸入到excel里，很快得到數(shù)據(jù).師 觀察計算結(jié)果，你可以得到什么結(jié)論？生 F/a在誤差允許范圍內(nèi)是一個常數(shù)，說明在物體質(zhì)量一定的情況下，加速度與合外力成正比.師 對于表4-3-2，也可以用同樣的方法，如下表4-3-4所示.滑塊質(zhì)量M加速度aMaM/aM/a2M+aM-a12345表4-3-4師 生一起用計算器計算，有條件的學(xué)校可以把數(shù)據(jù)及公式輸入到excel里，很快得到數(shù)據(jù).師 觀察計算結(jié)果，你可以得到什么結(jié)論？生 Ma在誤差允許范圍內(nèi)是一個常數(shù)，說明物體在合外力一定時，加速度與質(zhì)量成反比.2.師 怎樣判斷我們的結(jié)論是否可靠？ 答：實驗的相對誤差能控制在5%以內(nèi)就可以了. 實驗相對誤差可以這樣算 設(shè)N=Ma 則Ma的平均值N： =相對誤差N=100%3.師 針對砝碼的重力不完全等于滑塊拉力的問題，交流解決方案.答：加速度越大，砝碼的重力與滑塊的拉力差別也會越大.要將砝碼的重力近似看作是滑塊的拉力，實驗過程中物體的加速度不應(yīng)太大.由于合力越小，質(zhì)量越大，加速度就越小，我們可以通過減少砝碼盤中砝碼的質(zhì)量，增大滑塊質(zhì)量來控制加速度.師 實驗中，砝碼的質(zhì)量m與滑塊質(zhì)量M的關(guān)系滿足m<M,則能取得較好的實驗效果.讀一讀 表4-3-5是使用儀器J0201系列數(shù)字計時器，J2126-1型小型氣源探究加速度與物體質(zhì)量、合外力關(guān)系的一組數(shù)據(jù)及誤差：實驗次序作用力F=m2g達(dá)因g=978.8 cm/s2廣州值系統(tǒng)總質(zhì)量m=m1+m2 g實驗值t1(ms)t2(ms)a=(cm/s)2ma值（達(dá)因）誤差=19 788.0416.22332118923.2369 671.1501.1214 682421.22326415434.77214 646.70.2319 576426.22323313545.56219 419.60.7424 470431.22320812156.48424 357.30.5529364436.23319111167.18829 309.10.2表4-3-5摘自J21251，J2125-1型氣墊導(dǎo)軌說明書師 將實驗數(shù)據(jù)點描繪在圖象中，借助于數(shù)學(xué)方法發(fā)現(xiàn)這些數(shù)字背后的規(guī)律，也是科學(xué)探究的一個重要的方法.與運動圖象描述一樣，我們可以將表格中的數(shù)據(jù)用圖象直觀形象地表示出來.師 根據(jù)表4-3-1的數(shù)據(jù)，用縱坐標(biāo)表示物體的加速度，用橫坐標(biāo)表示物體所受的合力，描繪出相應(yīng)的圖象.注意：1.選擇合適的標(biāo)度.2.描點后的各點用平滑的曲線連起來.學(xué)生活動：描點作圖.討論與交流 1.你作出的aF圖象有何特點？答：如圖4-3-3,在誤差范圍內(nèi)是一條過原點的直線.圖4-3-32.你得到什么結(jié)論？從圖象可得到a=kF,說明在物體質(zhì)量一定時，加速度與合外力成正比.3.若圖象的直線不過原點，試分析其原因. 如圖4-3-4所示，砝碼的重力是零時，滑塊就產(chǎn)生了加速度.可能由于氣墊導(dǎo)軌未調(diào)水平，氣墊導(dǎo)軌向有滑輪的一端傾斜，滑塊重力在沿氣墊導(dǎo)軌方向有分力，使滑塊未有拉力的作用圖4-3-4下就產(chǎn)生了加速度. 如圖4-3-5所示，砝碼的質(zhì)量不等于零時，滑塊還沒有加速度，可能是滑輪與導(dǎo)軌之間、細(xì)繩與滑輪之間的摩擦等因素的影響，使剛開始運動時砝碼的一部分的重力用來平衡這些力，所用沒有產(chǎn)生加速度.圖4-3-5師 根據(jù)表4-3-2，用縱坐標(biāo)表示物體的加速度，用橫坐標(biāo)表示物體質(zhì)量的倒數(shù)，描點作圖.學(xué)生描點作圖討論與交流師 如何確定橫軸1/M的坐標(biāo)及數(shù)據(jù)?生 先把質(zhì)量的倒數(shù)算出來(如下表4-3-6所示)，再選擇合適的標(biāo)度描點作圖.M(kg)(kg-1)a(m/s2)123表4-3-6以第三、四列數(shù)據(jù)描點作圖師 你作出的a1/M圖象有何特點？生 在誤差范圍內(nèi)是一條過原點的直線.師 你得到什么結(jié)論？生 從圖象可得到，a=k,說明在物體合外力一定時，加速度與質(zhì)量成反比.課堂交流師 為什么作a1/M圖象，而不直接作aM圖象呢？生 加速度與質(zhì)量成反比，作出的aM圖象是雙曲線的一部分，但同樣趨勢的曲線卻不能保證是反比例的關(guān)系，它可以是y=,y=,y=,y=；而作a1/M圖象，若是直線的話，即可以直觀地看出a與成正比，即a與M成反比.師 通過對探究實驗以及對實驗數(shù)據(jù)的表格和圖象分析，我們得到的結(jié)論是什么？生 在物體質(zhì)量一定時，加速度與合外力成正比；在合外力一定時，加速度與質(zhì)量成反比.課堂小結(jié)這節(jié)課我們學(xué)習(xí)了:1.用比較精確的方法探究加速度與合外力及質(zhì)量的關(guān)系.2.如何對得到的實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析.3.物體質(zhì)量一定時，加速度與合外力成正比；合外力一定時，加速度與質(zhì)量成反比.布置作業(yè)課后練習(xí)板書設(shè)計第三節(jié) 探究物體運動和受力的關(guān)系加速度與物體質(zhì)量、合外力的定量關(guān)系物體質(zhì)量一定時，加速度與合外力成正比合外力一定時，加速度與質(zhì)量成反比第四節(jié) 牛頓第二定律教學(xué)重點 理解牛頓第二定律.教學(xué)難點 1.用數(shù)學(xué)式子表達(dá)實驗探究得到的結(jié)論,2.理解k=1時,F=ma.教學(xué)方法 探究式、討論式、歸納式.教學(xué)用具 多媒體課件、使用位置傳感器的氣墊導(dǎo)軌實驗裝置課時安排 2課時三維目標(biāo)知識與技能1.理解牛頓第二定律的內(nèi)容和公式.2.理解1 N大小的定義.3.了解信息技術(shù)（傳感器、數(shù)據(jù)采集器）在探究牛頓第二定律實驗中的作用，并能對計算機上反映的實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析. 過程與方法1.經(jīng)歷用信息技術(shù)提高實驗的效