实验 探究加速度与力 质量的关系

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1、4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系教学目标:知识与技能 要求学生认真看书，明确用“比较”的方法测量加速度；探究加速度与力、质 量的关系；作出 a-F、a-1m 图象。过程与方法1. 在学生实验的基础上得出a*F、a*l /m的实验结论，并使学生对牛顿第二定律有 初步的理解。2. 渗透科学的发现、分析、研究等方法。 情感态度与价值观通过对a*F、a*1 / m的探究，在提咼学生实验能力的基础上，体验探究带来的乐趣， 激发学生学习物理的兴趣。教学重点与难点:重点：对a*F、a*1 / m的探究 难点：对探究性实验的把握。教学方式：本节课主要采取的是“实验探究”教学方式。教学工具：1. 学生分

2、组实验的器材：木板、小车、打点计时器、电源、小筒、细线、砝码、天平 刻度尺、纸带等。（附有滑轮的长木板2块；小车2个；带小钩或小盘的细线 2条；钩码（槽码），规格：10 g、20 g,用做牵引小车的力；砝码，规格：50 g、 100 g、200 g,用做改变小车质量；刻度尺；1m2 m粗线绳，用做控制小车运 动）如果没有小规格钩码或槽码，可以用沙桶及沙子替代，增加天平及砝码，用来测质量。2. 计算机及自编软件，电视机（作显示）。3. 投影仪，投影片。教学设计：新课导入：1. 复习提问：物体运动状态改变快慢用什么物理量来描述，物体运动状态改变与何因素 有关?关系是什么?教师启发引导学生得出：物体

3、运动状态改变快慢用加速度来描述，与物体质量及物体受 力有关。（学生更详细的回答可能为：物体受力越大，物体加速度越大；物体质量越大，物体加速 度越小）2. 教师引导提问进入新课：物体的加速度与物体所受外力及物体的质量之间是否存在一 定的比例关系?如果存在，其关系是什么?请同学猜一猜。（学生会提出很多种猜想，对每一种猜想，教师都应予以肯定） 教师在学生猜想的基础上进一步引导启发学生：我们的猜想是否正确呢，需要用实验来检验。 这就是我们这节课所要研究的加速度与力、质量的关系。指导学生确定实验方案、完成实验操作：一、实验介绍投影：实验装置如图所示。讲解：我们用小车作为研究对象，通过在小车上增减砝码可以

4、改变小车质量；在小车上挂一根细线，细线通 过定滑轮拴一个小桶，小桶内可以放重物，这时小车受到 的拉力大致是小桶及重物的重力，我们可以通过改变小桶 内的重物改变小车受到的拉力。我们研究小车的加速度a 与拉力F及小车质量III的关系时，可先保持m 定，研究以与F的关系；再保持F定，研究d与m的关系.这是物理学中常用的研究 方法。（此控制变量法可引导学生讨论得出）教师引导提问：如何根据现有器材测出小车的加速度?（学生回答：用打点计时器） 教师可再追问：用打点计时器测加速度的方法和公式是什么?（在学生充分讨论的基础 上可展示如下版图）板图：如果物体做初速度为零的匀加速直线运动，那么，测量物体加速度最直

5、接的办 法就是用刻度尺测量位移并用秒表测量时间，然后由a=2x/t2算出。也可以在运动物体上 安装一条打点计时器的纸带，根据纸带上打出的点来测量加速度。由于a=2x/t2,如果测出两个初速度为零的匀加速运动在相同时间内发生的位移为X、x2, 位移之比就是加速度之比，即a / a2= X/ x2。提出问题：在小车运动过程中不可避免的要受到摩擦力的作用，这个摩擦力也会影响到 小车的加速度，如何消除摩擦力的影响呢?教师可启发引导学生得出：把木板没有定滑轮的一端垫高，使小车重力沿斜面向下的分 力与摩擦力平衡。二、实验过程1 保持小车质量不变，研究a与F的关系。实验的基本思路：保持物体的质量不变，测量物

6、体在不同的力的作用下的加速度，分析加速度与力的关系。教师引导提问：怎样才能直观地反映出口与F是否成正比呢?教师启发引导学生得出：可以借助图象，用横轴表示拉力，用纵轴表示加速度，通过 采集数据作a一 F图象。如加速度随拉力的变化图线是一条过原点的直线，就说明n与F成正比。实验数据的分析：设计一个表格，把同一物体在不同力的作用下的加速度填在表中。 为了更直观地判断加速度a与力F的数量关系，我们以以为纵坐标、F为横坐标，根据各 组数据在坐标系中描点。如果这些点在一条过原点的直线上，说明a与F成正比，如果不是这样，则需进一步分析。学生分组实验，教师巡视指导学生报出实验数据并输人计算机。 （用 EXce

7、l 表格处理数据）教师引导各组代表汇报实验过程及结果得出结论。 板书：aF2.保持拉力不变，研究a与m的关系 实验的基本思路：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，分析加速度与质量的关系。实验数据的分析：设计第二个表格，把不同物体在相同力的 作用下的加速度填在表中。根据我们的经验，在相同力的作 用下，质量优越大，加速度a越小。这可能是“a与m成反比”但也可能是“以 与m2成反比”甚至是更复杂的关系。我们从最简单的情况人手，检验是否“与 m 成反比”。在数据处理上要用到下面的技巧。板图：“a与m成反比”实际上就是“a与1/m成正比”如果以a为纵坐标、1m 为横坐标建立坐

8、标系，根据 a-1m 图象是不是过原点的直线，就能判断加 速度以是不是与质量m成反比。(实验前教师指导) 学生分组实验，教师巡视指导，学生实验数据输人计算机。 (用 Excel 表格处理数据) 各实验小组代表汇报实验情况得出结果。板书：a1 / m由实验结果得出结论在这个实验中，我们根据日常经验和观察到的事实，首先猜想物体的加速度 与它所受的力及它的质量有最简单的关系，即加速度与力成正比、与质量成反比 a *F、a*l / m。如果这个猜想是正确的，那么，根据实验数据以a为纵坐标、F为横坐标和以 a为纵坐标、1/M为横坐标作出的图象，都应该是过原点的直线.但是实际情况 往往不是这样，描出的点有

9、些离散，并不是严格地位于某条直线上，用来拟合这 些点的直线也并非准确地通变原点。这时我们会想，自然规律真的是a*F、a*l / m吗?如果经过多次实验，图象 中的点都十分靠近某条直线，而这些直线又都十分接近原点，那么，实际的规律 很可能就是这样的。可见，到这时为止，我们的结论仍然带有猜想和推断的性质。只有根据这些 结论推导出的很多新结果都与事实一致时，它才能成为“定律”。本节实验只是让 我们对于自然规律的够究有所体验，实际上一个规律的发现不可能是几次简单的 测量就能得出的。作业设计1. 物体运动状态的变化是指A位移的变化 B速度的变化 C.加速度的变化D质量的变化2. 以下物体在运动过程中，运

10、动状态不发生变化的是 ( )A. 小球做自由落体运动 B.枪弹在枪筒中做匀加速运动C.沿斜坡匀速下滑的汽车D.汽车在水平面上匀速转弯3. 关于力和运动的关系，下列说法中正确的是 ()A. 物体受力一定运动，力停止作用后物体也立即停止运动B. 物体所受的合力越大，其速度越大C. 物体受力不变时，其运动状态也不变D物体受外力的作用，其速度一定改变4.物体A的质量为10 kg，物体B的质量为20 kg, A、B分别以20 m / s和10 m/s的速度运动，则()A. A的惯性比B大B. B的惯性比A大C. A、B的惯性一样大D.不能确定5.关于力下列说法中确的是 ()力是使物体运动状态改变的原因；力是维持物体运动的原因；力是改变物体惯性大小的原因；力是使物体产生加速度的原因.A.B. C.D.6下列说法中正确的是 ( )A. 物体不受力时，一定处于静止状态B. 物体的速度等于零时，一定处于平衡状态C. 物体的运动状态发生变化时，一定受到外力的作用D. 物体的运动方向，一定是物体所受外力合力的方向7. 个物体受到四个力作用而静止，当撤去其中的F,而其他三个力不变时, 物体将。