《探究加速度与力、质量的关系》教学设计

（一）理论探究

1．创设情境，提出科学问题

教师活动：录制玩具卡丁车比赛视频

游戏：用玩具车模拟赛车比赛，分别给玩具车不同的力，比较谁跑的快；再给两个玩具车相同的动力，个其中一辆小车加上重物，看谁跑的快。

提问：加速度大小与哪些因素有关？什么关系？

板书：加速度与力、质量的关系

学生活动：观看视频，思考回答问题

2．提出猜想与假设

教师活动：提问：请同学们根据以上判断，做出关于加速度与力、质量的最简单形式的定量猜想。

学生活动：思考、回答

作用：通过小时候的玩具做物理实验，达到互动的目的，提升学生学习的兴趣，玩中学。自然而然的过渡到提出科学猜想的阶段

落实核心素养：培养学生根据现象总结归纳的能力，能够科学的提出猜想，并通过问题逐步由定性到定量探究

3．设计实验方案，小组交流讨论

教师活动：提问：

1.如何检验以上猜想是否正确？

2.采用什么实验方法？

3.实验目的是什么？

板书：

实验目的：1.M一定时，探究滑块加速度与合外力的关系2.F一定时，探究滑块加速度与滑块质量的关系

抛出要解决的问题：

4.如何解决三个主要问题

（1）如何测量加速度的大小？

（2）如何保证物体运动过程中受力不变？

（3）如何改变物体自身质量？

板书：二、实验原理：

1. 如何测量加速度的大小？

2. 如何保证物体运动过程中受力不变？

3. 如何改变物体自身质量？

教师评价：

5. 引导学生根据给出实验器材，结合解决问题的方法设计实验方案，画实验装置简图。

板书：三、设计实验方案

评价学生设计的实验方案

学生活动：思考、回答

阅读教材104页，105页实验探究部分

交流、讨论

作图、展示

4．引入核心实验方案

教师活动：介绍实验装置中各器材的使用。

板书：     

指导学生阅读教材104页，提示学生注意实验的两个条件：

1. 需要调平导轨

2. 实验条件重物质量远小于滑块质量。

板书：四、实验过程

学生活动：

落实核心素养  通过问题的环环相扣，逐步引导学生合理设计实验方案。培养学生制定实验方案的习惯，掌握探究物理问题的思想方法。

（三）进行试验

教师活动：指导学生按照装置图调整实验器材，阅读导学案的第2页实验步骤。

指导学生进行实验，将学生分为七组，其中四组学生主要做实验目的：1.滑块质量不变，探究物体加速度与物体受力关系。另外三组做实验目的：2.保持所受外力不变改变滑块质量的实验。

学生活动：思考、回答

阅读教材

分组实验

合作交流

记录数据

落实核心素养  通过小组实验培养学生分工与合作的团队精神。体会控制变量这种科学方法，养成记录原始数据的科学习惯。，提升科学探究核心素养。

（四）数据处理

1．教师活动：表格一

控制滑块质量不变M= 195g

挡光片的宽度Δs=5.00cm

两光电门之间距离s=50.00cm

次数 t1(s) t2(s) M(g) F(N) a(m/s2)

1 195

2 195

3 195

4 195

    

控制滑块受作用力不变F=mg (m=17g)

挡光片的宽度Δs= 5.00cm

两光电门之间距离s=50.00cm

次数 t1(s) t2(s) M(g) a(m/s2) 1/M

1

2

3

4

   

提问：研究两个物理量之间的数学关系一般采用什么方法？

利用计算机技术处理实验数据

学生活动  计算数据

描点作图

2．成果汇报

展示两种探究情况的数据分析结果

1. 控制滑块质量不变，以加速度为纵坐标，所受的作用力为横坐标作图，观察图像，分析得到什么结论？

2. 控制滑块受到的作用力不变，以加速度为纵轴，滑块质量为横轴作图，观察图像，分析能否得到结论？若不能，可以做怎样的尝试？尝试之后的结论如何？

板书：

五、实验结论：

1. 当物体质量不变时，物体加速度与物体所受的作用力成正比；

2. 当物体所受作用力不变时，物体的加速度与物体质量成反比；

观察图像，写出函数解析式，得出定量的结论。

核心素养落实：通过处理实验数据，加强学生利用数学图像处理问题的能力，同时引导学生随着科学技术的发展，可以借助现代手段帮助自己进行科学探究，提高学习效率。培养学生面对实验结果有实事求是的精神，使学生树立正确的科学态度

（五）课堂小结

1．课堂小结

教师活动 请学生总结实验结论回应最初猜想。

学生活动学生回忆、思考、总结

2．变式提升

如图：探究加速度与力、质量关系中

(1)实验开始前应先调节气垫导轨下面的螺钉,使气垫导轨水平,在不增加其他仪器的情况下,如何判定调节是否到位?          .

(2)若取M=0.4 kg,改变m的值,进行多次实验,m的取值不可为                   　. 

A.m1=5 g     B.m2=15 g

C.m3=40 g D.m4=400 g

(3)在此实验中,需要测得每一个牵引力对应的加速度,其中求得的加速度的字母表达式为a=         (用Δt1,Δt2分别为通过光电门的时间，D为挡光片的宽度,s两个光电门之间的距离). 

学生活动：思考、回答

通过总结交流提升学生科学探究核心素养，通过竞赛答题的形式引入误差分析，学生在好胜心的驱动下认真思考，使课堂气氛活跃，玩中学。

（六）课外拓展

作业：分析本实验误差来源

引导学生回归教材的同时，培养学生拓展思维的能力和创新能力。

（七）板书设计

第二节加速度与力、质量的关系

一、实验的目的：1.M一定时，探究滑块加速度与合外力的关系

 （控制变量法 ）2.F一定时，探究滑块加速度与滑块质量的关系

二、实验原理：1.测量加速度      

  

              2.提供恒定作用力：F=mg

              3.改变物体质量:配重片

三、实验方案：气垫导轨实验装置

四、实验过程：

五、实验结论：物体质量一定时，物体加速度与物体所受作用力成正比

              物体所受作用力一定时，物体加速度与物体质量成反比