第2節(jié)《實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系》省公開課一等獎(jiǎng)全國(guó)示范課微課金獎(jiǎng)?wù)n件

金太陽(yáng)好教育云平臺(tái)第四章牛頓運(yùn)動(dòng)定律第二節(jié)試驗(yàn)：探究加速度與

力、質(zhì)量關(guān)系1/35利用視頻《動(dòng)漫定性試驗(yàn)》，說(shuō)明用一樣大小力推不一樣質(zhì)量蕩秋千人，擺動(dòng)幅度不一樣；用不一樣力推同一人，擺動(dòng)幅度也不一樣，說(shuō)明加速度與力、質(zhì)量都相關(guān)系。那么，加速度與力、質(zhì)量有什么關(guān)系呢？本節(jié)課我們經(jīng)過(guò)試驗(yàn)來(lái)探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系。導(dǎo)入新課。關(guān)于試驗(yàn)基本思緒，學(xué)生在初中已很清楚，本節(jié)課設(shè)計(jì)了讓學(xué)生結(jié)合本身生活經(jīng)驗(yàn)和一些常識(shí)，對(duì)加速度與力、質(zhì)量之間定量關(guān)系進(jìn)行合理猜測(cè)。這與試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理直接相關(guān)。設(shè)計(jì)合理試驗(yàn)方案，控制變量方法應(yīng)用，試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理是本章重點(diǎn)，課件設(shè)計(jì)時(shí)重點(diǎn)進(jìn)行了考查，怎樣測(cè)量（或比較）物體加速度，怎樣提供和測(cè)量物體所受合外力是本節(jié)學(xué)生了解難點(diǎn)。經(jīng)過(guò)講解和習(xí)題訓(xùn)練，加深學(xué)生了解。最終，再設(shè)計(jì)4個(gè)課堂檢測(cè)題，來(lái)檢測(cè)學(xué)生掌握情況，發(fā)覺存在問(wèn)題。2/351.了解探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系合理性和必要性。

2.了解試驗(yàn)思緒合理性，以及用圖像處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)有效性。3.體驗(yàn)怎樣平衡摩擦阻力、減小試驗(yàn)系統(tǒng)誤差操作方法。4.體會(huì)整個(gè)探究過(guò)程科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和合理性。學(xué)習(xí)重點(diǎn)：1.控制變量法使用。2.怎樣提出試驗(yàn)方案并使試驗(yàn)方案合理可行。3.試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與處理。學(xué)習(xí)難點(diǎn)：1.怎樣提出試驗(yàn)方案并使試驗(yàn)方案合理可行。2.試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與處理。3/351.播放素材視頻《動(dòng)漫定性試驗(yàn)》內(nèi)容。2.用一樣大小力推不一樣質(zhì)量蕩秋千人，擺動(dòng)幅度不一樣；用不一樣大小力推同一蕩秋千人，擺動(dòng)幅度不一樣。那么，力、質(zhì)量、加速度三者有什么關(guān)系呢？本節(jié)課我們就經(jīng)過(guò)試驗(yàn)來(lái)研究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系。/edu/ppt/ppt_playVideo.action?mediaVo.resId=55efd921af508f0099b1cc994/35復(fù)習(xí)回顧1.速度是描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)物理量；加速度是描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變快慢物理量。3.加速度大小與物體受力大小相關(guān)。加速度大小與物體質(zhì)量大小相關(guān)。2.牛頓第一定律：一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它上面力迫使它改變這種狀態(tài)。即力是產(chǎn)生加速度原因。5/35一、試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)1.探究加速度與力定量關(guān)系。2.探究加速度與質(zhì)量定量關(guān)系。二、試驗(yàn)原理采取控制變量法1.當(dāng)質(zhì)量一定時(shí)，研究加速度與合外力關(guān)系a∝F合。2.當(dāng)力一定時(shí)，研究加速度與質(zhì)量關(guān)系a∝1/m。6/35mF1mF2F1<F2m2Fm1<m2m1F結(jié)論：當(dāng)物體質(zhì)量一定時(shí)，物體加速度伴隨力增大而增大。結(jié)論：當(dāng)力大小一定時(shí)，物體加速度伴隨質(zhì)量增大而減小。注意：這里力指是物體所受合外力控制變量法7/35明確幾個(gè)問(wèn)題:2.怎樣由試驗(yàn)得出結(jié)論?1.怎么設(shè)計(jì)這個(gè)試驗(yàn)?測(cè)量哪些量?怎么測(cè)量?

a、F、m

求出物體所受協(xié)力m：a:F:天平？數(shù)據(jù)處理m不變時(shí)，a與

F關(guān)系F

不變時(shí)，a與m

關(guān)系8/35三、試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案一：測(cè)加速度法試驗(yàn)方案二：設(shè)計(jì)對(duì)比試驗(yàn)9/35鉤碼紙帶打點(diǎn)計(jì)時(shí)器小車小車:打點(diǎn)計(jì)時(shí)器:測(cè)量小車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中加速度鉤碼：重力提供拉力研究對(duì)象，可用天平稱其質(zhì)量協(xié)力F=?GFNFf一、測(cè)加速度法（一）試驗(yàn)裝置10/351.合外力在什么時(shí)候等于線拉力？2.線拉力在什么時(shí)候等于鉤碼重力？平衡摩擦力：將長(zhǎng)木板平放在試驗(yàn)桌上，在長(zhǎng)木板不帶定滑輪一端下面墊上一塊薄木板，重復(fù)移動(dòng)薄木板位置，直至小車在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)以保持勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，這時(shí)小車受到摩擦力(包含小車所受摩擦力和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)小車之后所拖紙帶摩擦力)恰好與小車所受重力在斜面方向上分力平衡。理論計(jì)算表明：在鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量時(shí)，線拉力近似等于鉤碼重力。11/35（二）試驗(yàn)步驟1.用天平測(cè)出小車質(zhì)量。2.安裝好試驗(yàn)裝置，在小車上裝好紙帶，紙帶另一端穿過(guò)計(jì)時(shí)器限位孔，調(diào)整木板傾斜程度，平衡摩擦力。3.控制小車質(zhì)量不變，用細(xì)線將鉤碼與小車相連（鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量），打開打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，釋放小車，測(cè)出一組數(shù)據(jù)。4.改變鉤碼質(zhì)量，多測(cè)幾組數(shù)據(jù)。5.控制鉤碼質(zhì)量不變，改變小車質(zhì)量，再測(cè)幾組數(shù)據(jù)。12/35F/Na/m·s-20.150.300.450.600.7500.10.20.30.4

0.5當(dāng)小車質(zhì)量不變時(shí)次數(shù)F/Na/m·s-2123450.10

0.1460.200.3020.300.4280.400.5920.500.7511.探究加速度與協(xié)力關(guān)系怎樣更直觀地處理數(shù)據(jù)？13/35m/kga/m·s-20.20.40.60.81.000.20.40.60.81.01.2當(dāng)拉力不變時(shí)次數(shù)m/kga/m·s-2123451/m(kg-1)2.502.001.331.000.830.400

0.8610.500

0.6920.750

0.4701.000

0.3521.200

0.2902.探究加速度與質(zhì)量關(guān)系1/m(kg-1)a/m·s-20.20.40.60.81.000.51.01.52.02.514/35（三）試驗(yàn)結(jié)論m一定時(shí)，a∝FF一定時(shí)，a∝1/mF/Na/m·s-20.150.300.450.600.7500.10.20.30.4

0.51/m(kg-1)a/m·s-20.20.40.60.81.000.51.01.52.02.515/35不變保持力方案二：設(shè)計(jì)對(duì)比試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案保持小車質(zhì)量不變16/35（一）試驗(yàn)方案原理x1x2F1F2在相同時(shí)間內(nèi)，兩小車移動(dòng)距離分別為:a1/

a2=x1/x2測(cè)量出x1、x21.控制m

不變，探究a

與F

關(guān)系。2.同理，控制F

相同，探究a與m關(guān)系。17/35保持物體質(zhì)量不變，測(cè)量物體在不一樣力作用下加速度，分析加速度與力關(guān)系小車質(zhì)量M=

g，車上砝碼質(zhì)量m=

g，小盤質(zhì)量M′=

g次數(shù)小車1小車212345位移x1/cm位移x2/cm(M′+m2)

(表示F2大小)盤中砝碼m23000105020304060盤中砝碼m1(M′+m1)

(表示F1大小)7018/35F2/F1x2/x1O次數(shù)1234x2x1F2F1結(jié)論：m一定時(shí)，a∝FaFa1a219/35為何x2/x1能夠表示小車2加速度a

?為何F2/F1能夠表示小車2所受拉力F

?20/35保持物體所受力相同，測(cè)量不一樣質(zhì)量物體在該力作用下加速度，分析加速度與質(zhì)量關(guān)系小車質(zhì)量M=

g，小盤質(zhì)量m=

g，盤中砝碼質(zhì)量M′=

g次數(shù)小車1小車212345位移x1/cm位移x2/cmM+m2

車上砝碼m230065010050150200250車上砝碼m1M+m1300小車1質(zhì)量M1小車2質(zhì)量M221/35x2/x1O次數(shù)1234M2/M1x2x1M2M1M1/M2M1M2a1a2x2/x1Om1a結(jié)論：

F一定時(shí)，a∝1/m22/35為何x2/x1

能夠表示小車2加速度

a

?為何M2/M1能夠表示小車2質(zhì)量m?為何M1/M2又表示小車2

1/m?23/35（二）誤差分析1．小車質(zhì)量m

應(yīng)比重物質(zhì)量m′大得多，其原理將在后面牛頓運(yùn)動(dòng)定律應(yīng)用中專門討論。二者差距越小，圖象線性越差。2．夾口密合性能，是造成誤差原因之一。因?yàn)樾≤囐|(zhì)量和速度較大，夾子不易夾住小車后拖線；有些時(shí)候夾子夾住一根拖線，而另一根未被夾住，對(duì)應(yīng)小車仍向前運(yùn)動(dòng)，這些都是造成位移誤差原因。3．小車運(yùn)動(dòng)停頓時(shí)不能與定滑輪相碰。假如小車碰到定滑輪才松手讓夾子夾住拖線，則與定滑輪相碰小車位移偏小，產(chǎn)生誤差。24/35用天平稱出小車和小桶及內(nèi)部所裝砂子質(zhì)量B.按圖裝好試驗(yàn)器材C.把輕繩系在小車上并繞過(guò)定滑輪懸掛砂桶D.將電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在6V電壓蓄電池上，接通電源，放開小車，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)，并在紙帶上標(biāo)明小車質(zhì)量E.保持小桶及其中砂子質(zhì)量不變，增加小車上砝碼個(gè)數(shù)，并統(tǒng)計(jì)每次增加后

M

值，重復(fù)上述試驗(yàn)F.分析每條紙帶，測(cè)量并計(jì)算出加速度值G.作a－M關(guān)系圖象，并由圖象確定a－M

關(guān)系試驗(yàn)步驟考查例1.在用如圖所表示裝置研究作用力F一定時(shí)，小車加速度a與小車質(zhì)量M關(guān)系時(shí)，某位同學(xué)設(shè)計(jì)試驗(yàn)步驟以下：25/35(1)該同學(xué)遺漏主要試驗(yàn)步驟是

，該步驟應(yīng)排在

步試驗(yàn)之后。(2)在上述步驟中，有錯(cuò)誤是

，應(yīng)把

改為

。(3)在上述步驟中，處理不恰當(dāng)是

，應(yīng)把

改為

。平衡摩擦力BD6V蓄電池6V以下交流電壓學(xué)生電源Ga－1/Ma－M26/35例2.某試驗(yàn)小組同學(xué)在“探究加速度與物體質(zhì)量以及外力關(guān)系”試驗(yàn)中，當(dāng)物體質(zhì)量一定時(shí)，分別依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出了不一樣試驗(yàn)圖象，如圖所示。則以下說(shuō)法中正確是(

)數(shù)據(jù)處理考查A.形成圖甲原因是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾角過(guò)大B.形成圖乙原因是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾角過(guò)小C.形成圖丙原因是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾角過(guò)大D.形成圖丁原因是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾角過(guò)小AD27/35試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理例3.在“探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系”試驗(yàn)中，試驗(yàn)裝置如圖所表示。(1)為驗(yàn)證小車質(zhì)量M不變時(shí)，a與F

成正比。小車質(zhì)量M

和沙及桶質(zhì)量m

分別選取以下幾組數(shù)值。應(yīng)該用哪組效果會(huì)好(

)A.M＝500g，m

分別為50g、70g、100g、125gB.M＝500g，m

分別為20g、30g、40g、50gC.M＝200g，m

分別為50g、70g、100g、125gD.M＝200g，m

分別為30g、40g、50g、60gB28/35(2)有兩位同學(xué)經(jīng)過(guò)測(cè)量作出a－F

圖象，如圖甲、乙所示。試分析：A

圖線不經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)原因是______________________________________；A

圖線上部彎曲原因是____________________________________________；B圖線在縱軸上有截距原因是______________________________________。沒有平衡摩擦力或摩擦力平衡不夠未滿足沙和沙桶質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量M平衡摩擦力過(guò)分29/35探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系1.研究方法：2.數(shù)據(jù)處理方法：3.結(jié)論：控制變量法圖象法a∝F

a∝1/ma∝F/m30/351．關(guān)于“探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系”試驗(yàn)，以下說(shuō)法中符合實(shí)際是(

)A.經(jīng)過(guò)同時(shí)改變小車質(zhì)量及受到拉力研究，能歸納出加速度、力、質(zhì)量三者之間關(guān)系B.經(jīng)過(guò)保持小車質(zhì)量不變，只改變小車?yán)ρ芯浚湍軌驓w納出加速度、力、質(zhì)量三者之間關(guān)系C.經(jīng)過(guò)保持小車受力不變，只改變小車質(zhì)量研究，就能夠得出加速度、力、質(zhì)量三者之間關(guān)系D.先不改變小車質(zhì)量，研究加速度與力關(guān)系；再不改變受力，研究加速度與質(zhì)量關(guān)系，最終歸納出加速度、力、質(zhì)量三者之間關(guān)系D31/352.在做“探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系”試驗(yàn)時(shí)，某學(xué)生將試驗(yàn)裝置如圖所表示安裝，準(zhǔn)備接通電源后開始做試驗(yàn)，但他裝置圖中有兩個(gè)顯著錯(cuò)誤，請(qǐng)你指出來(lái)：（1）

（2）沒有平衡摩擦力打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)使用低壓交流電源32/35(1)依據(jù)表中數(shù)據(jù)在如圖所示坐標(biāo)中作出a－F圖象；3．某同學(xué)在“探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系”試驗(yàn)中，測(cè)得小車加速度