资源简介

第四章 运动和力的关系
第2节 实验：探究加速度与力、质量的关系
教学设计
问题与目标
1.理解探究加速度与力、质量的关系的合理性与必要性。
2.理解实验思路的合理性以及用图像处理实验数据的有效性。
3.经历实验的操作和测量过程，以及通过图像处理实验数据的过程，体验如何平衡摩擦力，减小系统误差（钩码所受的重力不等于小车所受的拉力等）的操作方法。
4.体会整个探究过程的科学严谨性和合理性。
重点与难点
重点
1.怎样测量物体的加速度.
2.平衡摩擦力和测量物体所受的合外力。
难点
1.对平衡摩擦力方法的理解以及测量物体所受的合力的方法
2.指导学生选器材、设计方案、进行实验、作出图像、得出结论.
教学准备
教师要求
多媒体课件、小车、一端带滑轮的长木板、钩码、打点计时器、学生电源、纸带、刻度尺。
学生要求
预习本节课内容
教学过程
一、导入新课
速度是描述物体运动状态的物理量，加速度是描述速度变化快慢的物理量。因此也可以说，加速度是描述物体运动状态变化快慢的物理量。由前面的学习我们知道，力是改变物体运动状态的原因，质量大的物体运动状态不容易改变。这说明，加速度与力、质量之间必然存在一定的关系。下面我们来探究加速度与力、质量之间的定量关系。
二、新课教学
（一）实验思路
教师引导：
我们该如何探究物体的加速度与力、质量的定量关系？
学生回答：
用控制变量法，保持物体的质量不变，测量物体在大小不同的力的作用下的加速度，探究加速度与力的定量关系；保持力的大小不变，测量质量不同的物体在相同的外力作用下的加速度，探究加速度与物体质量的定量关系.
（二）物理量的测量
教师引导：如何测量加速度a？
学生回答：
1.可利用纸带求加速度.让物体牵引纸带与物体出起做加速运动，利用打点计时器在纸带上打点，根据点的分布情况，运用匀变速直线运动的规律求解加速度.
2.如果物体做初速度为0的匀加速直线运动，那么，测量物体加速度最直接的办法就是用刻度尺测量位移并用秒表测量时间，然后由算出。
3.由于，如果测出两个做初速度为0的匀加速直线运动的物体在相同时间内发生的位移为，则它们的位移之比就等于加速度之比，即：
（三）实验过程
实验器材：
小车、打点计时器、纸带、一端带滑轮的长木板、细线、砝码、钩码、刻度尺、天平。
探究一：加速度与力的关系
【教师活动】组织学生设计可行的探究方案。
【学生活动】学生思考，设计可行的测量方案。
教师引导学生测量数据，把对应数据填入下表。
拉力F




加速度a




【教师活动】提问：如何才能直观的判断加速度与拉力之间的数量关系呢？指导学生在已发的坐标纸上，以a为横轴，F为纵轴建立坐标系，利用图像寻找二者数量关系。
【学生活动】在坐标纸上描点、画图像，观察图像是否过坐标原点。
【教师活动】总结得出结论：这些点大致在一条过原点的直线上，说明a与F成正比。
探究二：加速度与质量的关系
【教师活动】引导学生猜测加速度与质量之间的关系。
【学生活动】猜测加速度与质量之间成反比。
【教师活动】如果a与m成反比，那么a与成反比，两者的图像分别为什么样呢？
教师引导学生测量数据，把对应数据填入下表。
加速度a




质量m




质量倒数




【教师活动】提问：如何才能直观的判断加速度与质量之间的数量关系呢？指导学生在已发的坐标纸上，以a为纵轴，m、分别为横轴建立坐标系，利用图像寻找二者数量关系。
【学生活动】在坐标纸上描点、画图像，观察图像是否过坐标原点。a与m图像为一条曲线，a与图像为一条过原点的直线。
【教师活动】总结得出结论：a与图像上这些点大致在一条过原点的直线上，说明a与m成反比。
三、课堂小结
1.实验原理
当质量不变时，改变拉力，探究加速度与外力的关系。当外力不变时，改变物体的质量，探究加速度与质量的关系。
2.物理量的测量
3.实验探究
（1）物体加速度与它受力的定量关系.
（2）物体的加速度与其质量的定量关系探究.
4.实验结论
四、作业设计
完成课本第87页练习题
课堂练习
1.下面是“探究加速度与力、质量的关系”实验步骤：
①用天平测出小车质量M和小盘质量m；
②安装好打点计时器，在小车上装好纸带；
③调整长木板的倾斜程度；
④在小盘中加入适量的砝码m1；
⑤保持小车质量一定时，探究加速度与力的关系；
⑥保持小车所受拉力一定时，探究加速度与质量的关系．
(1)步骤③的目的是________________．
(2)步骤④中，要求小盘和砝码总质量(m＋m1)________小车质量M.
(3)步骤⑤和⑥，表明该实验采用的科学方法是________________．
在探究“加速度与质量的关系”的实验中，小车的受力F一定时，a与M的关系数据如下表所示．试根据表中数据回答下列问题．
a/(M/s2) 2.01 2.66 3.23 3.98
M/kg 2.00 1.50 1.25 1.00
(1)作a ? M的关系图象能否发现a与M的关系？为什么？怎样做才能发现a与M的关系？
________________________________________________________________________
(2)在坐标纸中画出a ? 1/M的关系图象．
(3)根据a ? 1/M的关系图象，你能得出怎样的结论？________________________________________________________________________
答案：
【解析】　(1)步骤③是为了平衡小车与木板、纸带与打点计时器间的摩擦力，使小车所受的合力等于绳子的拉力．(2)步骤④中，要求小盘和砝码总质量(m＋m1)远小于小车的质量M，以使小车所受绳子的拉力等于小盘和砝码的总重力．(3)该实验采用的是控制变量法．
【答案】　(1)平衡摩擦力　(2)远小于　(3)控制变量法
【解析】　
(1)作a与M的关系图象，不能发现a与M的关系．根据表格可猜想到a与M可能成反比、也可能是a与M2成反比……，显然a ? M关系图线是曲线，凭肉眼是不能判断曲线是否是双曲线的．若xy＝k(k为不等于0的常数)，则作y ? 的关系图线可化曲为直，故应通过作a ? 1/M的关系图象研究．
(2)a ? 1/M关系图象如图所示．
(3)在小车所受合外力保持不变时，小车的加速度与质量成反比．
第2节 实验：探究加速度与力、质量的关系
（一）实验思路
（二）物理量的测量
（三）实验过程
探究一：加速度与力的关系
探究二：加速度与质量的关系
结论：a与F成正比，a与成反比。
教学后记

展开更多......

收起↑