實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系教學設計

1、4.2 實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系教學設計 教材分析： 普通高中物理課程標準共同必修模塊“物理 1 “中涉及到本節(jié)內(nèi)容：”通 過實驗，探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系?！氨緱l目要求學生通過實驗， 探究加速度、質(zhì)量、力三者的關(guān)系，強調(diào)讓學生經(jīng)歷實驗探究過程。 本節(jié)內(nèi)容是新人教必修一第四章第二節(jié)內(nèi)容， 是學生上高中以來接觸到的 第二個探究性實驗，和前一個一樣，本實驗只給出了實驗的基本思路，而沒有給 出確定的實驗方案，實驗方案和器材的選用都由學生自己設計。不過作為提示， 書中提醒學生注意兩個方面的問題，還給出了一個”參考案例“，這個案例是采 用常見儀器設計的實驗，具有普遍意義和具體指導作用

2、。 本節(jié)課，以前是驗證牛頓第二定律，注重的是知識的重現(xiàn)，現(xiàn)在改為探究性 實驗，注重的是問題的提出與研究，體現(xiàn)了新課標注重培養(yǎng)學生的探究能力、 動 手能力、觀察和總結(jié)能力的特點。 三維目標： （一）知識與技能 1、學會通過實驗探究物體加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 2、在實驗中掌握打點計時器的用法 3、對自己的實驗結(jié)果進行歸納分析 （二）過程與方法 1、根據(jù)所學知識及日常經(jīng)驗初步分析 a、F、m三個物理量間的關(guān)系（定性分析）。 2、采用控制變量的方法，通過實驗對 a F、m三個物理量間的數(shù)量關(guān)系進行定 量研究； 3、運用列表法及圖象法處理數(shù)據(jù)；根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，歸納、推理實驗結(jié)論（定量 分析）。 （三）情感

3、態(tài)度與價值觀 1、通過實驗探究激發(fā)學生的求知欲和創(chuàng)新精神 2、學會與他人合作、交流，具有團隊意識和團隊精神。 教學重點 1 控制變量法的使用. 2 如何提出實驗方案并使實驗方案合理可行. 3. 實驗數(shù)據(jù)的分析與處理. 教學難點 1 如何提出實驗方案并使實驗方案合理可行. 2 實驗數(shù)據(jù)的分析與處理. 教學方法 探究法、講授法、討論法、練習法 教具 多媒體課件，玩具汽車，小車、打點計時器、紙帶、長木板、細線、砝碼、 鉤碼、刻度尺、天平 教學過程 復習上節(jié)課所講的內(nèi)容及作業(yè)布置的檢測 (1) 請部分同學回憶上節(jié)課牛頓第一定律的內(nèi)容。 (2) 檢查學生預習的效果及導學案完成的情況。 新課引入：創(chuàng)設情景

4、、展示目標 學生活動：請班上兩同學到講臺上推桌子，讓同學們仔細觀察回答問題，如 下情景： 讓學生猜想: 當質(zhì)量m相同時，用大小不同的力&、F2，當F2 fi時，此時m物塊速度 變化快(即加速度比較大)的是哪個力作用？ 當外力F相同時，作用在不同的物體m1、m2，當E m2時，此時兩物塊 5、m2速度變化快(即加速度比較大)的是那個物體? 分組討論 讓學生分組討論三分鐘，提出自己的猜想。 大概可以分為兩種： 1、 Fi作用在m物塊時，加速度比較小，F(xiàn)2作用在m物塊時，加速度比較大。 2、F作用在m2物塊時，加速度比較小，F(xiàn)作用在m物塊時，加速度比較大。 新課內(nèi)容 一、實驗目的 1 學會用控制變量

5、法研究物理規(guī)律. 2 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系. 3 掌握利用圖象處理數(shù)據(jù)的方法. 二、實驗原理 1 探究方法控制變量法 (1) 控制小車的質(zhì)量M不變，討論加速度a與力F的關(guān)系. (2) 控制砝碼和小盤的質(zhì)量不變，即力 F不變，改變小車的質(zhì)量 M討論加 速度a與M的關(guān)系. 2 要測量的物理量 (1) 小車與其上砝碼的總質(zhì)量 M 用天平測出. (2) 小車受的拉力F用天平測出小盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量 m,由F = mg 算出. (3) 小車的加速度a通過打點計時器打出的紙帶測算出. 3 測量加速度的方案 (1) 應用紙帶測加速度 在運動物體上安裝一條連接打點計時器的紙帶， 根據(jù)紙帶上打出的點來測

6、量 加速度.前面所述的實驗方案就是利用這種方法求取加速度的. 它是根據(jù)在勻變 速直線運動中，連續(xù)相等的時間 T內(nèi)的位移之差 x= aT 2求出加速度. (2) 應用勻變速運動規(guī)律求加速度 如果物體做初速度為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 =令算出. (3) 應用加速度與位移成正比 由于a=2,如果測出兩個初速度為零的勻加速運動在相同時間內(nèi)發(fā)生的位 移為XI、X2,則位移之比就是加速度之比，即：a2=-. a2 X2 三、實驗器材 打點計時器、紙帶、復寫紙、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

7、、導線、天平（帶有一套砝碼）、刻度尺. 四、實驗步驟 用天平測出小車和重物的質(zhì)量分別為 Mo、mo,并把數(shù)值記錄下來. 2. 按圖4-2-1將實驗器材安裝好（小車上不系繩） if LXiHII 圖 4-2-1 3. 平衡摩擦力，在木板無滑輪的一端下面墊一薄木板，反復移動其位置， 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mog. 5. 保持小車的質(zhì)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

8、置釋放，并記錄好重物的重力 mig、m2g、以及計算出 相應紙帶的加速度填入表格1. 表格1物體的質(zhì)量一定，加速度與受力的關(guān)系 實驗次數(shù) 加速度a/(m s_2) 小車受力F/N 1 2 3 4 5 6. 保持托盤中所放重物的質(zhì)量不變，在小車上加放砝碼，并測出小車與所放 砝碼的總質(zhì)量M ,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. 8 .計算出每次實驗所得紙帶的加速度值及小車與砝碼的總質(zhì)量填入表格2. 表格2物體受到的外力一定，加速度與質(zhì)量的關(guān)系 實驗次 數(shù) 加速度 a/(

9、m s-2) 小車與砝碼總質(zhì)量 M/kg 小車與砝碼總質(zhì)量的倒 1 數(shù)腫一1 1 2 3 4 5 五、數(shù)據(jù)處理 1. 計算法 測得加速度或加速度之比(等于位移之比)后，通過計算看看是否滿足 詈=、 ai M2 a2 M i. 2. 圖象法 (1)分析加速度和力的關(guān)系 依據(jù)表格1，以加速度a為縱坐標，以外力F為橫坐標，作出a-F關(guān)系圖象, 如圖4-2-2所示，由此得出結(jié)論. 1 圖 4-2- 2 (2)分析加速度和質(zhì)量的關(guān)系 依據(jù)表格2,以加速度a為縱坐標，以小車及砝碼的總質(zhì)量 M或m為橫坐標 1 作出a-M或a-M關(guān)系圖象，如圖4-2-3所示，據(jù)圖象可以得出結(jié)論. 圖 4-2-3 (3) 實驗

10、結(jié)論：物體的加速度與作用在物體上的合外力成正比，與物體的質(zhì) 量成反比. 六、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 小盤和重物的質(zhì)量還是改變小車及砝碼的質(zhì)量，都不需要重新平衡摩擦力. 2. 實驗中必須滿足小車和砝碼的總質(zhì)量遠大于小盤和重物的總質(zhì)量.只有 如此，重物和小盤的總重力才可視為與小車受到的拉力相等. 3. 小車應靠近打點計時器且先接通電源再放手. 4作圖象時，要使盡可能多的點在所作直線上，不在直線上的點應盡可能 對稱分布在所作直線兩側(cè)離直線較遠的點是錯誤數(shù)據(jù)，舍去不予考慮. 七、誤差分析 產(chǎn)生原因 減小方法 偶然 誤差 質(zhì)量測量不準、計數(shù)點 間距

11、測量不準 多次測量求平均值 小車所受拉力測量不準 準確平衡摩擦力 使細繩和紙帶平行于木板 作圖不準 使盡可能多的點落在直線上或均勻分布 在直線兩側(cè)，誤差較大的點舍去 系統(tǒng) 誤差 小盤及重物的總重力代 替小車所受的拉力 使小盤和重物的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì) 量 八、鞏固練習 1為了更直觀地反映物體的加速度 a與物體質(zhì)量m的關(guān)系，往往用二者的關(guān)系圖象表示出 來，該關(guān)系圖象應選（c ） A. a m圖象B. m a圖象 1 1 C. a 圖象D a圖象 mm 1 2 .如果am圖象是通過原點的一條直線，則說明（b ） A. 物體的加速度a與質(zhì)量m成正比 B. 物體的加速度a與質(zhì)量m成反比 C. 物體的質(zhì)量m與加速度a成正比 D. 物體的質(zhì)量 m與加速度a成反比 3. 在利用打點計時器和小車做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗時，下 列說法中正確的是（bcd ） A .平衡摩擦力時，應將砝碼盤及盤內(nèi)砝碼通過定滑輪拴在小車上 B. 連接砝碼盤和小車的細繩應與長木板保持平行 C. 平衡摩擦力后，長木板的位置不能移動 D. 小車釋放前應靠近打點計時器，且