2試驗探究加速度與力質量的關系學案

1、全日制高中物理必修教學案第四章 牛頓運動定律4.2實驗：探究加速度與力、質量的關系教學目標：知識與技能要求學生認真看書，明確用“比較”的方法測量加速度；探究加速度與力、質 量的關系；作出a-F、a-1/m圖象。過程與方法1. 在學生實驗的基礎上得出 a* f、a* 1/m的實驗結論，并使學生對牛頓第二定律有 初步的理解。2 滲透科學的發(fā)現(xiàn)、分析、研究等方法。情感態(tài)度與價值觀通過對a*F、a* 1/m的探究，在提高學生實驗能力的基礎上，體驗探究帶來的樂趣， 激發(fā)學生學習物理的興趣。教學重點與難點：重點：對a* F、a* 1/m的探究難點：對探究性實驗的把握。教學方式：本節(jié)課主要采取的是“實驗一一

2、探究”教學方式。教學工具：1學生分組實驗的器材：木板、小車、打點計時器、電源、小筒、細線、砝碼、天平、 刻度尺、紙帶等。（附有滑輪的長木板 2塊；小車2個；帶小鉤或小盤的細線 2條；鉤碼（槽碼），規(guī)格：10 g、20 g,用做牽引小車的力；砝碼，規(guī)格：50 g、100 g、200 g,用做改變小車質量；刻度尺；1 m2 m粗線繩，用做控制小車運動）如果沒有小規(guī)格鉤碼或槽碼，可以用沙桶及沙子替代， 增加天平及砝碼，用來測質量。2 計算機及自編軟件，電視機 （作顯示）。3 投影儀，投影片。教學設計：新課導入：1.復習提問：物體運動狀態(tài)改變快慢用什么物理量來描述，物體運動狀態(tài)改變與何因素有關？關系是

3、什么？教師啟發(fā)引導學生得出：物體運動狀態(tài)改變快慢用加速度來描述，與物體質量及物體受 力有關。（學生更詳細的回答可能為：物體受力越大，物體加速度越大；物體質量越大，物體加速 度越小）2 教師引導提問進入新課：物體的加速度與物體所受外力及物體的質量之間是否存在一 定的比例關系？如果存在，其關系是什么 ？請同學猜一猜。（學生會提出很多種猜想，對每一種猜想，教師都應予以肯定）教師在學生猜想的基礎上進一步引導啟發(fā)學生：我們的猜想是否正確呢，需要用實驗來檢驗。 這就是我們這節(jié)課所要研究的加速度與力、質量的關系。指導學生確定實驗方案、完成實驗操作：一、實驗介紹投影：實驗裝置如圖所示。講解：我們用小車作為研究

4、對象，通過在小車上增I減砝碼可以改變小車質量；在小車上掛一根細線，細線通 島J過定滑輪拴一個小桶， 小桶內可以放重物， 這時小車受到、廠的拉力大致是小桶及重物的重力，我們可以通過改變小桶人內的重物改變小車受到的拉力。我們研究小車的加速度 a k訂與拉力F及小車質量川的關系時，可先保持m 一定，研究以與F的關系；再保持 F一定，研究d與m的關系這是物理學中常用的研究方法。（此控制變量法可引導學生討論得出）教師引導提問：如何根據現(xiàn)有器材測出小車的加速度？（學生回答：用打點計時器 ）教師可再追問：用打點計時器測加速度的方法和公式是什么?（在學生充分討論的基礎上可展示如下版圖）板圖：如果物體做初速度為

5、零的勻加速直線運動，那么，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，然后由a=2x/t2算出。也可以在運動物體上安裝一條打點計時器的紙帶，根據紙帶上打出的點來測量加速度。由于a=2x/t2,如果測出兩個初速度為零的勻加速運動在相同時間內發(fā)生的位移為x1 > x2,位移之比就是加速度之比，即a1/a2= x1/ x2。提出問題：在小車運動過程中不可避免的要受到摩擦力的作用，這個摩擦力也會影響到小車的加速度，如何消除摩擦力的影響呢？教師可啟發(fā)引導學生得出：把木板沒有定滑輪的一端墊高，使小車重力沿斜面向下的分力與摩擦力平衡。二、實驗過程1 .保持小車質量不變，研究 a與F

6、的關系。實驗的基本思路：保持物體的質量不變，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。教師引導提問：怎樣才能直觀地反映出口與F是否成正比呢？教師啟發(fā)引導學生得出：可以借助圖象，用橫軸表示拉力，用縱軸表示加速度，通過采集數據作a 一 F圖象。如加速度隨拉力的變化圖線是一條過原點的直線，就說明n與F成正比。實驗數據的分析：設計一個表格，把同一物體在不同力的作用下的加速度填在表中。為了更直觀地判斷加速度 a與力F的數量關系，我們以以為縱坐標、 F為橫坐標，根據各 組數據在坐標系中描點。 如果這些點在一條過原點的直線上， 說明a與F成正比，如果不 是這樣，則需進一步分析。學生分組實驗

7、，教師巡視指導學生報出實驗數據并輸人計算機。（用Excel表格處理數教師引導各組代表匯報實驗過程及結果得出結論。板書：F2 .保持拉力不變，研究 a與m的關系實驗的基本思路：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。實驗數據的分析：設計第二個表格， 把不同物體在相同力的 作用下的加速度填在表中。根據我們的經驗， 在相同力的作用下，質量優(yōu)越大，加速度 a越小。這可能是“ a與m成反比”，但也可能是“以 與m2成反比”，甚至是更復雜的關系。我們從最簡單的情況人手，檢驗是否“a與m成反比”。在數據處理上要用到下面的技巧。板圖：“a與m成反比”實際上就是“

8、a與1/m成正比”，如果以a為縱坐標、 1/m為橫坐標建立坐標系，根據a-1/ m圖象是不是過原點的直線，就能判斷加速度以是不是與質量 m成反比。（實驗前教師指導）學生分組實驗，教師巡視指導，學生實驗數據輸人計算機。（用Excel表格處理數據）各實驗小組代表匯報實驗情況得出結果。板書：1/ m由實驗結果得出結論在這個實驗中，我們根據日常經驗和觀察到的事實，首先猜想物體的加速度與它所受的力及它的質量有最簡單的關系，即加速度與力成正比、與質量成反比ax F、a* 1/ m。如果這個猜想是正確的，那么，根據實驗數據以a為縱坐標、F為橫坐標和以a為縱坐標、1 / M為橫坐標作出的圖象，都應該是過原點的

9、直線但是實際情況 往往不是這樣，描出的點有些離散，并不是嚴格地位于某條直線上，用來擬合這 些點的直線也并非準確地通變原點。這時我們會想，自然規(guī)律真的是a* F、a* 1 / m嗎？如果經過多次實驗，圖象中的點都十分靠近某條直線，而這些直線又都十分接近原點，那么，實際的規(guī)律 很可能就是這樣的?？梢姡竭@時為止，我們的結論仍然帶有猜想和推斷的性質。只有根據這些 結論推導出的很多新結果都與事實一致時，它才能成為“定律”。本節(jié)實驗只是讓我們對于自然規(guī)律的夠究有所體驗，實際上一個規(guī)律的發(fā)現(xiàn)不可能是幾次簡單的 測量就能得出的。作業(yè)設計1 物體運動狀態(tài)的變化是指A .位移的變化B.速度的變化C.加速度的變化

10、 D .質量的變化2. 以下物體在運動過程中，運動狀態(tài)不發(fā)生變化的是（）A .小球做自由落體運動B .槍彈在槍筒中做勻加速運動C .沿斜坡勻速下滑的汽車D .汽車在水平面上勻速轉彎3. 關于力和運動的關系，下列說法中正確的是（）A .物體受力一定運動，力停止作用后物體也立即停止運動B .物體所受的合力越大，其速度越大C .物體受力不變時，其運動狀態(tài)也不變D .物體受外力的作用，其速度一定改變4 .物體A的質量為10 kg，物體B的質量為20 kg, A、B分別以20 m/s和10 m/ s的速度運動，則（）A . A的慣性比B大 B . B的慣性比A大C. A、B的慣性一樣大D .不能確定5. 關于力下列說法中確的是（）力是使物體運動狀態(tài)改變的原因；力是維持物體運動的原因；力是改變物體慣性大小的原因；力是使物體產生加速度的原因.A . B . C.D