格物学
高一
这么多够不??(*^__^*) ~~一、引入新课
定性讨论:物体质量一定,力不同,物体加速度有什么不同?力大小相同,作用在不同质量物体上,物体加速度有什么不同?物体运动状态改变快慢取决哪些因素?定性关系如何?
学生活动:学生讨论后回答:第一种情况,受力大的产生加速度大,第二种情况:质量大的产生加速度小。 学生再思考生活中类似实例加以体会。
点评:教师可举日常生活中一些实例,使学生获得感性认识:加速度大小既与力有关,也与质量有关,为下一步定量研究做好铺垫.
二、进行新课
1、物体加速度与它受力的定量关系探究
教师活动:现在我们探究物体加速度与力、质量的定量关系(用控制变量法)。保持物体的质量不变,测量物体在不同力的作用下的加速度,探究加速度与力的定量关系。请同学生据上述事例,猜测一下它们最简单关系。
学生猜测回答:加速度与力可能成正比。
教师活动:如何测量加速度a?需什么器材?请同学样设计方案。
学生活动:学生思考,设计可行方案测量,也可借鉴教师提供案例进行设计。
教师活动:指导学生分组实验,把小车在不同拉力下的加速度填在设计好的表格中。
学生活动:学生设计实验步骤,进行分组实验,取得数据。
教师活动:如何直观判断加速度a与F的数量关系?指导学生以a为纵坐标,以F为横坐标建立坐标系,利用图象找规律。利用实物投影展示某同学做的图象,让大家评价。
学生活动:学生在事先发给的坐标纸上描点,画图象,看图象是否是过原点的直线,就能判断a与F是否成正比。
分析研究表格中数据,得出结论。
2、物体的加速度与其质量的定量关系探究
教师活动:保持物体所受力相同,测量不同质量的物体在该力作用下的加速度,探究加速度与质量关系,请同学们用最简单关系猜测一下二者是什么关系?教师解释:若a与m成反比,其实是a与1/m成正比,a-l/m的图象应是什么?
学生猜测回答:加速度与质量可能成反比。应该是过原点直线。
教师活动:保持钩码质量一定,即拉力大小一定,如何改变小车质量?
将不同质量的小车的加速度填入设计好的表格中,建立a一1/m坐标系作图象。
学生回答:在小车上加砝码。
学生设计实验步骤,进行分组实验,测出不同质量时加速度。在坐标纸上描点,作a-l/m图象,据a-l/m图象建否是过原点直线就能判断加速度是否与质量成反比。
点评:由于学生刚开始从事探究实验,缺乏经验,需要教师指导,比如设计方案,利用图象处理数据,学生一无经历,二不习惯,所以宜采用定向探究,逐步使学生走向自由探究。
3、对实验可靠性进行评估
教师活动:如果同学们猜想是正确的,那么根据实验数据,以a为纵坐标,以F横坐标,或以a为纵坐标,1/m为横坐标,作出图象都应该是过原点的直线,但实际描的点并不严格在某直线上,也不一定过原点。若真是a∝F,a∝l/m得需多次实验才能证实。
【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:
表一(两车质量均为200g+100g)
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/cm
1
20
30
2
20
40
3
20
50
4
20
60
5
20
70
表二(两车质量均为200g+100g)
组别
1
1.5
2
2.0
3
2.5
4
3.0
5
3.5
表三(两车绳上挂的钩码均为40g)
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/cm
1
300
200
2
300
400
3
300
500
4
300
600
5
300
700
表四(两车绳上挂的钩码均为40g)
组别
1
2/3=0.67
2
4/3=1.33
3
5/3=1.67
4
6/3=2.00
5
7/3=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。
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