4.2實(shí)驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系

1、4.2實(shí)驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系教學(xué)目標(biāo)： 知識與技能要求學(xué)生認(rèn)真看書，明確用“比較”的方法測量加速度；探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系；作出a-F、a-1m圖象。1 在學(xué)生實(shí)驗的基礎(chǔ)上得出aF、a1m的實(shí)驗結(jié)論，并使學(xué)生對牛頓第二定律有初步的理解。 2滲透科學(xué)的發(fā)現(xiàn)、分析、研究等方法。情感態(tài)度與價值觀通過對aF、a1m的探究，在提升學(xué)生實(shí)驗水平的基礎(chǔ)上，體驗探究帶來的樂趣，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)： 重點(diǎn)：對aF、a1m的探究難點(diǎn)：對探究性實(shí)驗的把握。教學(xué)方式：本節(jié)課主要采取的是“實(shí)驗探究”教學(xué)方式。教學(xué)工具：1學(xué)生分組實(shí)驗的器材：木板、小車、打點(diǎn)計時器、電源、小筒、細(xì)線、砝碼

2、、天平、刻度尺、紙帶等。(附有滑輪的長木板2塊；小車2個；帶小鉤或小盤的細(xì)線2條；鉤碼(槽碼)，規(guī)格：10 g、20 g，用做牽引小車的力；砝碼，規(guī)格：50 g、100 g、200 g，用做改變小車質(zhì)量；刻度尺；1 m2 m粗線繩，用做控制小車運(yùn)動) 如果沒有小規(guī)格鉤碼或槽碼，能夠用沙桶及沙子替代，增加天平及砝碼，用來測質(zhì)量。 2計算機(jī)及自編軟件，電視機(jī)(作顯示)。3投影儀，投影片。教學(xué)設(shè)計： 新課導(dǎo)入： 1復(fù)習(xí)提問：物體運(yùn)動狀態(tài)改變快慢用什么物理量來描述，物體運(yùn)動狀態(tài)改變與何因素相關(guān)?關(guān)系是什么? 教師啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生得出：物體運(yùn)動狀態(tài)改變快慢用加速度來描述，與物體質(zhì)量及物體受力相關(guān)。 (學(xué)生更

3、詳細(xì)的回答可能為：物體受力越大，物體加速度越大；物體質(zhì)量越大，物體加速度越小) 2教師引導(dǎo)提問進(jìn)入新課：物體的加速度與物體所受外力及物體的質(zhì)量之間是否存有一定的比例關(guān)系?如果存有，其關(guān)系是什么?請同學(xué)猜一猜。(學(xué)生會提出很多種猜想，對每一種猜想，教師都應(yīng)予以肯定)教師在學(xué)生猜想的基礎(chǔ)上進(jìn)一步引導(dǎo)啟發(fā)學(xué)生：我們的猜想是否準(zhǔn)確呢，需要用實(shí)驗來檢驗。這就是我們這節(jié)課所要研究的加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。指導(dǎo)學(xué)生確定實(shí)驗方案、完成實(shí)驗操作： 一、實(shí)驗介紹 投影：實(shí)驗裝置如圖所示。 講解：我們用小車作為研究對象，通過在小車上增減砝碼能夠改變小車質(zhì)量；在小車上掛一根細(xì)線，細(xì)線通過定滑輪拴一個小桶，小桶內(nèi)能夠放

4、重物，這時小車受到的拉力大致是小桶及重物的重力，我們能夠通過改變小桶內(nèi)的重物改變小車受到的拉力。我們研究小車的加速度a與拉力F及小車質(zhì)量的關(guān)系時，可先保持m一定，研究以與F的關(guān)系；再保持F一定，研究d與m的關(guān)系這是物理學(xué)中常用的研究方法。(此控制變量法可引導(dǎo)學(xué)生討論得出) 教師引導(dǎo)提問：如何根據(jù)現(xiàn)有器材測出小車的加速度?(學(xué)生回答：用打點(diǎn)計時器) 教師可再追問：用打點(diǎn)計時器測加速度的方法和公式是什么?(在學(xué)生充分討論的基礎(chǔ)上可展示如下版圖) 板圖：如果物體做初速度為零的勻加速直線運(yùn)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=2x/t2算出。也能夠在運(yùn)動物

5、體上安裝一條打點(diǎn)計時器的紙帶，根據(jù)紙帶上打出的點(diǎn)來測量加速度。 因為a=2x/t2，如果測出兩個初速度為零的勻加速運(yùn)動在相同時間內(nèi)發(fā)生的位移為x1、x2，位移之比就是加速度之比，即a1a2= x1/ x2。 提出問題：在小車運(yùn)動過程中不可避免的要受到摩擦力的作用，這個摩擦力也會影響到小車的加速度，如何消除摩擦力的影響呢? 教師可啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生得出：把木板沒有定滑輪的一端墊高，使小車重力沿斜面向下的分力與摩擦力平衡。 二、實(shí)驗過程 1保持小車質(zhì)量不變，研究a與F的關(guān)系。 實(shí)驗的基本思路：保持物體的質(zhì)量不變，測量物體在不同的力的作用下的加速度，分析加速度與力的關(guān)系。 教師引導(dǎo)提問：怎樣才能直觀地反映

6、出口與F是否成正比呢? 教師啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生得出：能夠借助圖象，用橫軸表示拉力，用縱軸表示加速度，通過采集數(shù)據(jù)作a一F圖象。如加速度隨拉力的變化圖線是一條過原點(diǎn)的直線，就說明n與F成正比。 實(shí)驗數(shù)據(jù)的分析：設(shè)計一個表格，把同一物體在不同力的作用下的加速度填在表中。為了更直觀地判斷加速度a與力F的數(shù)量關(guān)系，我們以以為縱坐標(biāo)、F為橫坐標(biāo)，根據(jù)各組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)。如果這些點(diǎn)在一條過原點(diǎn)的直線上，說明a與F成正比，如果不是這樣，則需進(jìn)一步分析。學(xué)生分組實(shí)驗，教師巡視指導(dǎo)學(xué)生報出實(shí)驗數(shù)據(jù)并輸人計算機(jī)。(用Excel表格處理數(shù)據(jù))教師引導(dǎo)各組代表匯報實(shí)驗過程及結(jié)果得出結(jié)論。板書：aF2保持拉力不變，研究a

7、與m的關(guān)系實(shí)驗的基本思路：保持物體所受的力相同，測量不同質(zhì)量的物體在該力作用下的加速度，分析加速度與質(zhì)量的關(guān)系。實(shí)驗數(shù)據(jù)的分析：設(shè)計第二個表格，把不同物體在相同力的作用下的加速度填在表中。根據(jù)我們的經(jīng)驗，在相同力的作用下，質(zhì)量優(yōu)越大，加速度a越小。這可能是“a與m成反比”，但也可能是“以與m2成反比”，甚至是更復(fù)雜的關(guān)系。我們從最簡單的情況人手，檢驗是否“a與m成反比”。在數(shù)據(jù)處理上要用到下面的技巧。 板圖：“a與m成反比”實(shí)際上就是“a與1m成正比”，如果以a為縱坐標(biāo)、1m為橫坐標(biāo)建立坐標(biāo)系，根據(jù)a-1m圖象是不是過原點(diǎn)的直線，就能判斷加速度以是不是與質(zhì)量m成反比。 (實(shí)驗前教師指導(dǎo))學(xué)生分

8、組實(shí)驗，教師巡視指導(dǎo)，學(xué)生實(shí)驗數(shù)據(jù)輸人計算機(jī)。(用Excel表格處理數(shù)據(jù))各實(shí)驗小組代表匯報實(shí)驗情況得出結(jié)果。 板書：a1m由實(shí)驗結(jié)果得出結(jié)論 在這個實(shí)驗中，我們根據(jù)日常經(jīng)驗和觀察到的事實(shí)，首先猜想物體的加速度與它所受的力及它的質(zhì)量有最簡單的關(guān)系，即加速度與力成正比、與質(zhì)量成反比aF、alm。 如果這個猜想是正確的，那么，根據(jù)實(shí)驗數(shù)據(jù)以a為縱坐標(biāo)、F為橫坐標(biāo)和以a為縱坐標(biāo)、1M為橫坐標(biāo)作出的圖象，都應(yīng)該是過原點(diǎn)的直線但是實(shí)際情況往往不是這樣，描出的點(diǎn)有些離散，并不是嚴(yán)格地位于某條直線上，用來擬合這些點(diǎn)的直線也并非準(zhǔn)確地通變原點(diǎn)。 這時我們會想，自然規(guī)律真的是aF、alm嗎?如果經(jīng)過多次實(shí)驗，圖

9、象中的點(diǎn)都十分靠近某條直線，而這些直線又都十分接近原點(diǎn)，那么，實(shí)際的規(guī)律很可能就是這樣的。 可見，到這時為止，我們的結(jié)論仍然帶有猜想和推斷的性質(zhì)。只有根據(jù)這些結(jié)論推導(dǎo)出的很多新結(jié)果都與事實(shí)一致時，它才能成為“定律”。本節(jié)實(shí)驗只是讓我們對于自然規(guī)律的夠究有所體驗，實(shí)際上一個規(guī)律的發(fā)現(xiàn)不可能是幾次簡單的測量就能得出的。作業(yè)設(shè)計 1物體運(yùn)動狀態(tài)的變化是指 A位移的變化 B速度的變化 C加速度的變化D質(zhì)量的變化2以下物體在運(yùn)動過程中，運(yùn)動狀態(tài)不發(fā)生變化的是 ( ) A小球做自由落體運(yùn)動 B槍彈在槍筒中做勻加速運(yùn)動 C沿斜坡勻速下滑的汽車 D汽車在水平面上勻速轉(zhuǎn)彎 3關(guān)于力和運(yùn)動的關(guān)系，下列說法中正確的是 ( ) A物體受力一定運(yùn)動，力停止作用后物體也立即停止運(yùn)動 B物體所受的合力越大，其速度越大 C物體受力不變時，其運(yùn)動狀態(tài)也不變 D物體受外力的作用，其速度一定改變 4物體A的質(zhì)量為10 kg，物體B的質(zhì)量為20 kg，A、B分別以20 ms和10 ms的速度運(yùn)動，則 ( ) AA的慣性比B大 BB的慣性比A大 CA、B的慣性一樣大 D不能確定 5關(guān)于力下列說法中確的是 ( )力是使物體運(yùn)動狀態(tài)改變的原因；力是維持物體運(yùn)動的原因；力是改變物體慣性大小的原因；力是使物體產(chǎn)生加