實驗探究加速度與力質量的關系教案(共5頁)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上4.2 實驗：探究加速度與力、質量的關系教學過程（一）引入新課（教師活動）物體的運動狀態(tài)變化的快慢，也就是物體加速度的大小，與物體的質量有關，例：一般小汽車從靜止加速到100km/h，只需十幾秒的時間，而滿載的貨車加速就慢得多。 物體的運動狀態(tài)變化的快慢，也與物體受力有關例：競賽用的小汽車，質量與一般的小汽車相仿，但因為安裝了強大的發(fā)動機，能夠獲得巨大的牽引力，可以在四五秒的時間內從靜止加速到100km/h（學生活動）學生根據(jù)事實總結得出定性結論：物體的質量一定時，受力越大，其加速度越大；物體受力一定時，它的質量越小，加速度也越大。（提出問題）物理學并不滿足于這樣的定

2、性的描述，物體的加速度與它受的力、它的質量有什么定量的關系？ （二）教學過程設計實驗方案的確定（教師活動）加速度的大小既與物體的受力有關，又和物體的質量有關，那么我們應采用什么方法來研究加速度的大小與物體的受力和物體的質量之間的定量關系呢？（學生活動）可以先研究加速度與物體受力的關系，再研究加速度與物體的質量的關系。（教師活動）當研究三個物理量之間的關系時，先要保持某個量不變，研究另外兩個量之間的關系，再保持另一個量不變，研究其余兩個量之間的關系，然后綜合起來得出結論。這種研究問題的方法叫控制變量法，是物理學中研究和處理問題時經(jīng)常用到的方法。同學們剛剛提到的研究方法就是控制變量法，在這個實驗中

3、應如何控制？（學生活動）在這個實驗中，可以保持物體的質量不變，測量物體在不同的力作用下的加速度，分析加速度與力的關系；也可以保持物體所受的力不變，測量不同質量的物體在該力作用下的加速度，分析加速度與質量的關系。制定實驗方案時的兩個問題思路：實驗中需要測量的物理量有三個：物體的加速度、物體所受的力、物體的質量。質量可以用天平測量，本實驗要解決的主要問題是怎樣測量加速度和怎樣提供和測量物體所受的力。1、怎樣測量（或比較）物體的加速度（學生活動） 物體做初速為0的勻加速直線運動，測量物體加速度最直接的辦法就是用刻度尺測量位移并用秒表測量時間，由公式a= 算出加速度 可以在運動物體上連一條紙帶，通過打

4、點計時器打點來測量加速度。 也可以不測加速度的具體數(shù)值，而測不同情況下（即不同受力時、不同質量時）物體加速度的比值。根據(jù)a= ，測出兩初速度為0的勻加速運動在相同時間內發(fā)生的位移、x1、x2，位移比就是加速度之比。即學生在探究中，運用已有知識，通過小組討論，老師點撥，上面的幾種方法還是能得出的。教學中應鼓勵學生討論各種方法，由學生作出評估，然后歸納出可行的方案有條件的還應鼓勵學生用不同的方法探究實驗，定量得出加速度和所受力及小車質量的關系，然后交流匯報、對實驗的可靠性進行評估。多數(shù)學生還是愿意用打點計時器求加速度，他們對這種方法比較熟悉，而且認為這樣測出的加速度比較準。在課本給出的案例中，測量

5、不同情況下物體的位移之比，從而求出加速度的比值。舍棄了以往測量加速度具體數(shù)值的方法，使實驗探究的內容更加符合牛頓第二定律的本義，所以這種方法也應引導學生使用，當然，在這種方法中畫圖象時的難度增加了。2、怎樣提供和測量物體所受的恒力（教師活動）在現(xiàn)實中，僅受一個力的情況幾乎是不存在的。一個單獨的力的作用效果與跟它大小、方向都相同的合力的作用效果是相同的，因此，在實驗中我們只要測出物體所受的合力即可。如何為運動的物體提供一個恒定的合力？又如何測出這個合力呢？（學生活動）可以在繩的一端掛鉤碼，另一端跨過定滑輪拉物體，使物體做勻加速運動的力就是物體的合力，這個合力等于鉤碼的重力。通過測量鉤碼的重力就可

6、測得物體所受的合力。（教師活動）在上面的方案中做勻變速運動的物體，受的合力等于鉤碼的重力嗎？（學生活動）由于物體在相對運動，還要受到滑動摩擦力。（教師活動）那么如何減小滑動摩擦力，使我們所測得的鉤碼重力盡可能接近于物體所受的合力？（學生活動）討論減小滑動摩擦力的方法（1）使用光滑的木板；（2）平衡滑動摩擦力。將木板一端墊高，讓物體從木板上勻速滑下，此時物體的重力分力就等于物體所受的摩擦力。（教師活動）提醒學生注意，即使平衡了摩擦力，拉力與所掛鉤碼的重力也不相等，當盤和砝碼的質量比小車的質量小很多時，兩個力才近似相等。但現(xiàn)有知識不能證明。探究加速度與力的關系思路：保持物體的質量不變，測量物體在不

7、同的力作用下的加速度，分析加速度與力的關系。（教師活動）當我們改變物體受到合力時，物體的加速度也會改變。那么我們如何改變物體所受的合力呢？（學生活動） 改變掛上鉤碼的個數(shù)就可以改變對物體的合力。（學生活動）具體進行實驗 （教師活動）巡回進行指導（學生活動）實驗數(shù)據(jù)分析：1、設計表格，把同一物體受到的力與對應的加速度填在表中。2、以a為縱坐標、F為橫坐標，根據(jù)數(shù)據(jù)作aF圖象，用曲線擬合測量點，找出規(guī)律，分析a與F的關系。實驗次數(shù)加速度a/ m·s-2小車受力F/N 1234 結論：由于圖象上的各點在一條過原點的直線上，所以當m不變時，a與F的關系是 。探究加速度與質量的關系思路：保持物

8、體所受的力相同，測量不同質量的所需物體在該力作用下的加速度，分析加速度與質量的關系。（教師活動）如何能達到改變小車質量的目的？（學生活動）通過向小車上增減不同質量的砝碼，達到改變小車質量的目的。（學生活動）具體進行實驗 （教師活動）巡回進行指導（學生活動）實驗數(shù)據(jù)分析：1、設計表格，把不同物體在相同的力下物體的質量與對應的加速度填在表中。2、以a為縱坐標、m為橫坐標，根據(jù)數(shù)據(jù)作am圖象，分析a與m的關系。根據(jù)am圖象反映出F不變時，質量m越大，加速度a越小，由此判斷可能是a與m成反比，但從圖象中并不能看出這種關系，也可能是a與m2反比，或是更復雜的關系。能想到a與m成反比，實際上就是a與 成正

9、比，轉為探究a與 的關系。以a為縱坐標， 為橫坐標建立坐標系，根據(jù)a 圖象是不是過原點的直線，就能判斷a是不是與質量m成反比。結論：由于a1/m圖象上的各點在一條過原點的直線上，所以當F不變時，a與m的關系是 。實驗次數(shù)加速度a/ m·s-2小車質量m/kg 小車質量倒數(shù)1/m/kg-1 1234 一、實驗目的1學會用控制變量法探究物理規(guī)律2全面正確地認識加速度與力、質量的關系二、實驗原理1加速度是表示物體速度變化快慢的物理量根據(jù)事實經(jīng)驗，加速度與物體的質量有關物體受力一定時，質量越小，加速度就越大加速度還與物體受力的大小有關，物體質量一定時，受力越大，其加速度越大2控制變量法：加速

10、度a和質量m、外力F都有關系研究它們之間的關系時，先保持質量不變，測量物體在不同的力的作用下的加速度，分析加速度與力的關系；再保持物體所受的力相同，測量不同質量的物體在該力作用下的加速度，分析加速度與質量的關系這種先控制某個參量不變，研究某兩個參量之間變化關系的方法叫控制變量法三、實驗器材打點計時器、紙帶、復寫紙片、小車、一端附有定滑輪的長木板、小盤、砝碼、夾子、細繩、低壓交流電源、導線、天平(帶有一套砝碼)、刻度尺四、實驗步驟1用天平測出小車和重物的質量分別為M0、m0，并把數(shù)值記錄下來2按圖321將實驗器材安裝好(小車上不系繩) 3平衡摩擦力，把木板無滑輪的一端下面墊一薄木板，反復移動其位

11、置，直到打點計時器正常工作后不掛重物的小車在斜面上做勻速直線運動為止(紙帶上相鄰點間距相等)4將重物通過細繩系在小車上，接通電源放開小車，用紙帶記錄小車的運動情況；取下紙帶并在紙帶上標上號碼及此時所掛重物的重力m0g.5保持小車的質量不變，改變所掛重物的重力，重復步驟4，多做幾次實驗，每次小車從同一位置釋放，并記錄好相應紙帶及重物的重力m1g、m2g、6保持小車所受合外力不變，在小車上加放砝碼，并測出小車與所放砝碼的總質量M1，接通電源，放開小車用紙帶記錄小車的運動情況，取下紙帶并在紙帶上標上號碼7繼續(xù)在小車上加放砝碼，重復步驟6，多做幾次實驗，在每次得到的紙帶上標上號碼五、數(shù)據(jù)處理六、誤差分析1在實驗中，我們認為鉤碼的重力就等于小車所受的合力但這是有誤差的，只有在小車質量比較大，鉤碼重力比較小，且板合理傾斜的情況下，實驗結果才比較理想2在長度測量過程中也存在偶然誤差，可多次測量取平均值3利用描點作圖像使測出的點盡量對稱分布于直線兩側，離直線較遠的點看成是錯誤的數(shù)據(jù)，可舍去不予考慮七、注意事項1平衡摩擦力時不要掛重物，整個實驗平衡了摩擦力后，不管以后是改變盤和砝碼的質量還是改變小車及砝碼的質量