第二節(jié)探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系

1、【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1. 理解探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的合理性和必要性。2. 理解實(shí)驗(yàn)思路的合理性，以及用圖象處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的有效性。3. 經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)的操作和測(cè)量過(guò)程，以及通過(guò)圖象處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的過(guò)程，體驗(yàn)如何平衡 摩擦阻力、減小系統(tǒng)誤差（鉤碼所受的重力不等于小車(chē)所受的拉力等）的操作辦 法。4. 體會(huì)整個(gè)探究過(guò)程的科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和合理性。【學(xué)法指導(dǎo)】1. 本節(jié)課是一節(jié)實(shí)驗(yàn)探究課，是牛頓第二定律學(xué)習(xí)的準(zhǔn)備課。在本節(jié)課的學(xué)習(xí)中， 要注意掌握控制變量法這種實(shí)驗(yàn)探究方法。學(xué)習(xí)中應(yīng)重點(diǎn)掌握（1）實(shí)驗(yàn)原理及 控制變量法的理解。2. 獨(dú)立完成預(yù)學(xué)案的問(wèn)題，限時(shí)20分鐘?！绢A(yù)學(xué)案】一知識(shí)梳理1. 知識(shí)準(zhǔn)備1、力是物體對(duì)物體的相

2、互作用，力的作用效果有哪些？2、物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的快慢用什么物理量來(lái)描述，物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變與什么因素有關(guān)？2. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)會(huì)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量加速度。2、用實(shí)驗(yàn)的方法探究加速度與力和質(zhì)量的定量關(guān)系。3、實(shí)驗(yàn)原理1、采用控制變量法：當(dāng)研究對(duì)象有兩個(gè)以上的參暈發(fā)生牽連變化時(shí)，設(shè)法控制某些參暈不變，而研究其中兩個(gè)參量z間的變化關(guān)系的方法，是物理實(shí)驗(yàn)屮經(jīng)常采用的一種方法。 本實(shí)驗(yàn)中涉及到哪三個(gè)物理量： fma ；本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)思路是:1）先控制小車(chē)質(zhì)量m 不變改變 祛碼質(zhì)量,討論 a 與 f 的關(guān)系:2）再控制 磁碼不變.改變小車(chē)質(zhì)量m ,討論 a 與 m 的關(guān)系;2、要測(cè)量的物理量：小車(chē)與其上舷碼

3、的總質(zhì)量m用 天平 測(cè)出;小車(chē)所受的拉力f用天平測(cè)出沙和沙桶的總質(zhì)量m,由f=mg算出。小車(chē)加速度a通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶計(jì)算得出o四、實(shí)驗(yàn)器材紙帶及碳粉紙盤(pán)、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、小車(chē)、有定滑輪的長(zhǎng)木板、刻度尺、細(xì)繩、低壓交流 電源、導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)、天平（帶一套祛碼）、小盤(pán)、砥碼。二.預(yù)習(xí)自測(cè)c. 要改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，必須有力的作用d. 物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變與物體的初始狀態(tài)有關(guān)2.下面哪些因素影響物體的加速度？ （ ad ）a. 物體的質(zhì)量b.運(yùn)動(dòng)物體的速度c.運(yùn)動(dòng)物體受到的推力d.物體受到的合力三.我的困惑【探究案】探究任務(wù)一：加速度與物體所受合力的關(guān)系？探究1本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該控制哪個(gè)物理量不變，改變什么

4、物理量？探究2設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)保持物體的質(zhì)量不變，測(cè)量物體在不同外力作用下的加速度，分析 加速度與力的關(guān)系。討論并設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，并說(shuō)明實(shí)驗(yàn)原理。探究任務(wù)二：加速度與質(zhì)量的關(guān)系?探究1:本實(shí)驗(yàn)屮應(yīng)該控制哪個(gè)物理量不變，改變什么物理量？探究2設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)保持物體的質(zhì)量不變，測(cè)量物體在不同外力作用下的加速度，分析 加速度與力的關(guān)系。討論并設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，并說(shuō)明實(shí)驗(yàn)原理。探究任務(wù)三：質(zhì)疑探究探究1如果未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題?探究2圖4.2-2不是正好說(shuō)明a與m成反比嗎？為什么要做al/m圖像針刈練習(xí)甲、乙兩位同學(xué)做“探究加速度與外力和質(zhì)量的定量關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)：甲同學(xué) 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

5、畫(huà)出的小車(chē)的加速度a和小車(chē)所受拉力f的圖象為圖4-26中的直線i ,乙 同學(xué)畫(huà)出的圖象為圖中的直線ii,直線i、ii在縱軸或橫軸上的截距較大，明顯超出了誤 差范圍，下面給出了關(guān)于出現(xiàn)這種情況的原因的四種解釋?zhuān)渲锌赡苷_的是（bc ）圖 4-2-6a. 實(shí)驗(yàn)前甲同學(xué)沒(méi)有平衡摩擦力b. 甲同學(xué)在平衡摩擦力時(shí)，把長(zhǎng)木板的末端抬得過(guò)高了c. 實(shí)驗(yàn)前乙同學(xué)沒(méi)有平衡摩擦力d. 乙同學(xué)在平衡摩擦力時(shí)，把長(zhǎng)木板的末端抬得過(guò)高了【當(dāng)堂檢測(cè)】1. 在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法中正確的是（d）a. 平衡摩擦力時(shí)，小桶應(yīng)用細(xì)線通過(guò)定滑輪系在小車(chē)上，但托盤(pán)內(nèi)不能裝祛碼b. 實(shí)驗(yàn)中無(wú)需始終保持小車(chē)和

6、祛碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于托盤(pán)和祛碼的質(zhì)量c. 實(shí)驗(yàn)屮如用縱坐標(biāo)表示加速度，用橫坐標(biāo)表示小車(chē)和車(chē)內(nèi)磁碼的總質(zhì)量，描出相應(yīng)的 點(diǎn)在一條直線上時(shí)，即可證明加速度與質(zhì)量成反比d. 平衡摩擦力時(shí)，小車(chē)后面的紙帶必須連好，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)過(guò)稈中紙帶也要受阻力2. 用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量加速度，探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，需要平衡摩擦力.平衡摩擦?xí)r，應(yīng)該讓小車(chē)（b ）a.掛上托盤(pán)，拖上紙帶，開(kāi)動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器b. 不掛托盤(pán)，拖上紙帶，開(kāi)動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器c. 掛上托盤(pán)，不拖紙帯d. 不掛托盤(pán)，不拖紙帶3. 某同學(xué)在探究物體的加速度a與物體的受力f及物體的質(zhì)量mz間的關(guān)系時(shí)，分別保持物體的質(zhì)量和物體的受力不變，測(cè)出下面的兩組數(shù)據(jù).請(qǐng)?jiān)?/p>

7、方格紙上選取合適的坐標(biāo)和刻度作出af圖象和a圖象.質(zhì)量一定f/n0.140.280.430.55|0.71a/(m*s'2)0.200.400.590.82k).98外力一定/w/kg0.500.400.300.250.20a/(m*s'2)0.440.560.730.891.084. 在做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，計(jì)算出各紙帶的加速度后，將測(cè)得 的加速度a和力f的有關(guān)數(shù)據(jù)記錄在表一中.將測(cè)得的反映加速度a和質(zhì)量m的數(shù)據(jù)列 在表二中.表a/(nrs2)1.984.065.95&12f/n1.002.003.004.00表二a/(m*s-2)2.042.66

8、3.233.98協(xié)q0.500.670.801.00(1)根據(jù)表屮所列數(shù)據(jù)，分別畫(huà)出-f圖象和a - 的圖象.甲(2)從圖象可以判定：當(dāng)m 一定時(shí),a與f的關(guān)系為正比關(guān)系;當(dāng)f定時(shí)，a與m的關(guān)下列兒組值，應(yīng)該用哪組效果會(huì)更好b甲a m = 500g,m分別為50g、70g、100g、 125gb. m = 500g,c. m=200g,d. m=200g,m分別為20g、30g、m分別為50g、70g、m分別為30g、40gs40g、 50g100g> 125g50g 60g乙兩系為反比關(guān)系.5. 在探究加速度和力的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如下圖甲所示.(1)為驗(yàn)證 小車(chē)質(zhì)量m不變時(shí)，a與

9、f成正比，小車(chē)質(zhì)量m和鉤碼的質(zhì)量m分別選取(2)有兩位同學(xué)通過(guò)測(cè)量作出a-f圖彖，如圖中的乙、丙圖彖.試分析: 乙圖線不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是沒(méi)有平衡摩擦力或摩擦力平衡不夠. 乙圖線上部彎曲的原因是未滿(mǎn)足鉤碼質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量m. 丙圖線在縱軸上有截距的原因是平衡摩擦力時(shí)，長(zhǎng)木板傾角過(guò)大，小車(chē)沿斜面向下 分力大于摩擦力，使尚未對(duì)小車(chē)施加力時(shí)，小車(chē)已有加速度做“探究加速度和力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，在平衡摩擦力吋，把長(zhǎng)木板的一-端墊得過(guò)高, 使得偏角過(guò)大，所得的a-f關(guān)系可用圖中哪條圖線表示6. 慣性在日常生活中廣泛應(yīng)用，慣性的大小（或者質(zhì)量的大?。Q定了物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改 變的難易程度.受此啟發(fā)，“

10、探究加速度與外力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，正是基于日常生 活實(shí)際的觀察與感悟才得以“猜想” 一 “假定” 一 “實(shí)驗(yàn)” 一 “驗(yàn)證”，從而得到牛頓第 二定律的.如下圖所示，運(yùn)輸工人推車(chē)運(yùn)貨.若用同樣大小的推力分別去推空車(chē)和載貨的車(chē)時(shí)，其 速度變化的快慢則不同.空車(chē)的速度變化快而載貨車(chē)的速度變化慢，由此可猜想到： ，若用大小不同的推力推動(dòng)同一載貨車(chē)，則推力越大，其速度變化越快；推力 越小，其速度變化越慢.由此可猜想到：加速度是指速度變化的快慢，保持外力不變時(shí)，空車(chē)的速度變化比載貨車(chē)的速度變化快, 說(shuō)明受同樣大小的推力.空車(chē)的加速度較大，由此可猜想：當(dāng)外力相同時(shí)，質(zhì)量越大， 加速度越??；對(duì)同一輛貨車(chē)，如改變外力的大小，則推力越大，速度變化越快，由此可 猜想：當(dāng)質(zhì)量相同時(shí)外力越大，加速度越大.【我的收獲】【難點(diǎn)精講】1. 探究加速度與力的關(guān)系：小車(chē)質(zhì)量為200g,兩車(chē)上均可加100g左右的舷碼。保持其 中一個(gè)小車(chē)所掛鉤碼不變（如20g）,另一小車(chē)所掛鉤碼質(zhì)量逐漸加大，但不要過(guò)大。2. 探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系：一車(chē)質(zhì)量固定為300g,令一車(chē)質(zhì)量可白200g起，逐漸增 加舷碼至700800go牽引小車(chē)的鉤碼以3040g為宜。小車(chē)質(zhì)量過(guò)大，會(huì)造成夾子 夾不住車(chē)后的拖線，產(chǎn)生較大的位移誤差。3. 車(chē)后所系線要用適當(dāng)粗些的棉線。還可在線上擦一些松香以增加繩與夾子之間的摩擦 力。