实验：探究加速度与力、质量的关系导学案.doc

1、4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系【教学内容】普通物理课程标准实验教科书（必修一）第四章第2节【核心素养与学习目标】1、 理解探究加速度与力、质量的关系的合理性和必要性。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，体会整个探究过程的科学严谨和合理性【学习重点】掌握探究性实验的探究过程，确定探究加速度与力的关系、加速度与质量的关系两个实验及探究的方式。【学习难点】如何提出实验方案，并使实验方案合理可行。【复习旧知】1牛顿第一定律的内容：2物体运动状态的描述：物体的运动状态通常用 _ 来描述；运动状态变化快慢用_

2、来描述。_是改变运动状态的原因。即力是产生 的原因。【课堂活动】1讨论交流：当物体的质量一定时，所受合外力越大，加速度 ；当物体受合外力一定时，它的质量越小，加速度 。这表明：加速度的大小与物体的质量和所受合外力有关。2、猜想与假设：物体的加速度与 正比，与 成反比实验探究a、F、m的关系1、探究方法（控制变量法）：（1）当m一定时，研究a与F的关系（2）当F一定时，研究a与m的关系 2、设计实验明确几个问题：1、 研究对象是谁？ 2、 需要测量哪些量? 怎么测量?3、 绳拉小车的力是小车受的合力吗？ 5、怎样消除摩擦力的影响呢？如何判断刚好平衡了摩擦力？实验探究一：加速度与力的关系（利用打点

3、计时器来探究加速度）实验方法：在探究物体的加速度与所受外力关系时，控制 _不变。实验器材：小车、电火花计时器、纸带、长木板、细线、钩码、天平、砝码、刻度尺、垫木实验装置：为了研究方便，我们使物体在恒定合外力作用下做匀加速直线运动。 由纸带计算加速度的大小：实验步骤：（1）用天平测出小车m，记录数据下来(要求小车的质量远远大于钩码的质量)（2）按实验装置图把实验器材安装好，平衡摩擦力（3）把细绳系在小车上，并绕过定滑轮，另一端系上钩码，将纸带穿过打点计时器固定在小车后面，使小车靠近打点计时器先接通电源再释放小车，取下纸带，并标注合外力（4）保持小车质量不变，增加钩码的个数，重复上述实验（5）重复

4、上述实验多次后，停止实验。数据处理（1） 数据采集：在上述实验的每条纸带上都选取一段比较理想（一般舍头去尾）的部分，选择计数点，测量相应的位移，计算打每条纸带的加速度 ai ( i = 1、2、)，并记录在表格中。（2） 数据处理：用纵坐标表示加速度 a，横坐标表示合外力F ，作a -F 图象，实验结论：a F 图象是 _，由图像可知在物体 _ 保持不变时，物体的加速度 a 与物体所受的外力 F 成 _关系。小车质量 m =39g=0.39kg 自测数据 次数牵引力 F/N加速度 a /（m/s2）10.20.5120.40.9230.61.59 40.82.0551.02.43实验探究二：加

5、速度和质量的关系实验方法：在探究物体的加速度与质量的关系时，控制 _不变。实验器材：小车、电火花计时器、纸带、长木板、细线、钩码、天平、砝码、刻度尺、垫木实验装置：为了研究方便，我们设计物体在恒定合外力作用下做匀加速直线运动。（与实验一相同） 实验步骤：（1）用天平测出小车m，记录数据下来(要求小车的质量远远大于钩码的质量)（2）按实验装置图把实验器材安装好，平衡摩擦力（3）把细绳系在小车上，并绕过定滑轮，另一端系上钩码，将纸带穿过打点计时器固定在小车后面，使小车靠近打点计时器先接通电源再释放小车，取下纸带，并标注小车质量(4) 保持钩码质量不变，在小车上逐个增加钩码， 重复上述实验（5）重复

6、上述实验多次后，停止实验，整理器材。在上述实验的基础上保持钩码质量不变，在小车上逐个增加钩码， 重复上述实验，多次后，停止实验，整理器材 数据处理（1）数据采集：在上述实验的每条纸带上都选取一段比较理想（一般舍头去尾）的部分，选择计数点，测量相应的位移，计算打每条纸带的加速度 ai ( i = 1、2、)，并记录在表格中。合外力F= N次数小车质量 小车质量的倒数m/kg 1/m(kg-1)加速度 自测数据 a /（m/s2） 质量加速度的乘积ma/ Kgms210.291.7120.341.4830.391.2340.441.1350.491.02（2）数据处理：用纵坐标表示加速度 a，横坐

7、标表示质量m ，作a -m 图象作a m图象：图象是 _，较难判断a与m间的关系，若a与m成反比，那么图象应当是 _，然而我们无法根据图象来判断这条曲线是否就是_，因此，可以从另一个角度来思考，即如果a与m成反，也就是a与1/m成正比，如果作出a 1/m图象，那么图象应当是 _。根据上述思考作a 1/m图象，从该图象可知a与m成 _ 关系。 实验结论：当物体所受的合外力保持不变时，物体的加速度a与物体的质量m成 _ _。注意事项1整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和砝码的质量还是改变小车和砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力 2平衡摩擦力后，每次实验时必须满足在小车上所加砝码的质量远大于砝码和小盘的总质量的条件下进行只有如此，砝码和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等3改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器(或尽量远离定滑轮的一端)，并应先接通电源，再放开小车，且在小车到达定滑轮前应按住小车4作图象时，要使尽可能多的点在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线的两侧【课后思考】只有小车的质量远大于钩码和小盘的总质量的条件下小车所受到的拉力才近似等于钩码和小盘的总重力，你能证明吗？