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实验：探究加速度与力、质量的关系
必修一第四章第2节
在m一定时，F越大，a越大；
在F一定时，m越小，a越大。
重点一
力是改变物体运动状态的原因
重点二
当物体受到的合力不为0时，质量大的物体运动状态难改变
加速度a与F合和m有什么关系？
牛顿第一定律：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面对力迫使它改变这种状态
a=Δv/Δt
问题：
一、旧知识
（2）提出任务分析问题
1、要找到三者之间的关系，需要采用什么方法
天平
弹簧测力计、力传感器
打点计时器
光电门
加速度传感器
第三部分 说教学过程
2、怎样获得并测量相关物理量
M
F合
a
第三部分 说教学过程
3、探究过程有哪些需要解决的问题
(1)怎样提供并测量物体所受的恒力,合力怎么表示
F
(2)怎样平衡摩擦力
G
FN
F
Ff
（3）设计方案 进行研究
方案一
三个小组（6人）（控制m不变，探究a与F合力的关系；用坐标纸作图）
F合
方案二
三个小组（5人）（控制F合力不变，探究a与m的关系；用坐标纸作图）
V2=d/t2
V1=d/t1
a=(V2-V1)/t3
（3）设计方案 进行研究
三
一组（4人）（探究a与F合力和 m的关系；用计算机作图）
T
mg
F合=T-mg
（3）设计方案 进行研究
记录数据
M一定 1 2 3 4 5
a/(m/s2) 0.146 0.302 0.428 0.592 0.751
f/N 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
a/(g) 0.13 0.82 1.93 2.96 4.02
f/N 0.17 0.67 1.17 1.67 2.17
结论：质量一定时，加速度与合外力成正比
分析数据
f一定 1 2 3 4 5
a/(m/s2) 0.861 0.692 0.470 0.352 0.290
钩码m/g 50 100 150 200 250
总质量／g 287 337 387 437 487
小车 m=237 g
f一定 1 2 3 4 5
a/(m/s2) 6.09 3.73 2.70 2.10 1.77
钩码m/g 50 100 150 200 250
总质量／g 82 132 182 232 282
传感器质量=32g
分析数据
结论：合外力一定时，加速度与质量成反比
四、实验结论
在质量一定时，物体加速度的大小跟它受到的拉力成正比，即 a∝F；
在合外力一定时，物体加速度的大小跟它的质量成反比，即 a∝1/m。
1．实验中应先接通电源后释放小车。
2．在平衡摩擦力时不要悬挂任何物体。
3．改变重物质量过程中，要始终保证重物的质量远小于小车质量，绳的拉力才近似等于重物的重力。
4．作图时应使所作的直线通过尽可能多的点，不在直线上的点也要尽可能的分布在直线的两侧，但若遇到个别偏离较远的点可舍去。
七、注意事项
【例1】实验探究加速度与力、质量的定量关系，下列认识正确的是 ( )
A．F、m和a三个物理量都有直接测量的工具；
B．实验时为消除摩擦力对小车运动的影响，要将木板无滑轮的一端垫高，直到小车不挂重物时也能自己沿长木板运动起来；
C．实验时重物通过细绳拉小车的力要比重物的重力小；
D．根据实验数据，得到的F不变时的a-m图象是过原点的倾斜直线。
C
【例2】在研究物体的“加速度、作用力和质量”三个物理量的关系时，我们用实验研究了小车“在质量一定的情况下，加速度和作用力的关系”；又研究了“在作用力一定的情况下，加速度和质量之间的关系”。这种研究物理问题的科学方法是( )
A．建立理想模型的方法 B．控制变量法
C．等效替代法 D．类比法
B
一、猜想：a与F成正比，与m成反比
二、实验方法：控制变量法。
三、各物理量的测量方法：
（1）加速度a：用打点计时器；光电门；传感器
（2）物体的质量m：天平。
（3）物体的合外力F合：测量钩码重力。
四、结论
1、当m不变时，a与F的关系是a∝m。
2、当F不变时，a与m的关系是a∝1/m。
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