驗證牛頓第二定律

1、驗證牛頓第二實驗設計萬紫天驗證牛頓第二定律設計姓名：萬紫天學號：1506019112【學情分析】 在學習這一內(nèi)容之前，所教的學生已經(jīng)掌握了力、質量、加速度、慣性等概念；知道質量是慣性的量度、力是改變物體運動狀態(tài)的原因；會分析物體的受力。已具備一定的實驗操作技能，會用打點計時器研究勻變速直線運動；學生對物理學的研究方法已有一定的了解，在自主學習、合作探究等方面的能力有了一定提高，有將自己的見解與他人交流的愿望，具有團隊精神。 【教學重點和難點 】教學重點： 知道決定物體加速度的因素。 加速度與力和質量的關系的探究過程。 教學難點： 引導學生在猜想的基礎上進行實驗設計，提出可行的實驗方案 【教學目

2、標 】1知識與技能目標： 讓學生明確物體的加速度只力與和質量有關，并通過實驗探究它們之間的定量關系； 培養(yǎng)學生獲取知識和設計實驗的能力； 2過程與方法目標：讓學生體會探究過程 在探究過程中，滲透科學研究方法（控制變量法、實驗歸納法、圖象法等）；3情感、態(tài)度、價值觀目標： 通過學生之間的討論、交流與協(xié)作探究，培養(yǎng)團隊合作精神。 讓學生在探究過程中體驗解決問題的成功喜悅，增進學習物理的情感。 【教材處理與教學策略】 主要的任務是：為探究加速度與力、質量的關系做知識上的準備 【教學過程 】（一）引入新課 1情境導入，播放兩組對比視頻 情境1：一般小汽車從靜止加速到100km/h，只需十幾秒的時間，而

3、滿載的貨車加速就慢得多。 比較小汽車與貨車的加速度及質量大小，可以得到什么結論？ 情境2：方程式賽車，質量與一般的小汽車相仿，但因為安裝了強大的發(fā)動機，能夠獲得巨大的牽引力，可以在四五秒的時間內(nèi)從靜止加速到100km/h 比較小汽車與方程式賽車的加速度與牽引力大小，可以得到什么結論？ 2提出猜想加速度可能與物體的質量，物體所受的外力有關。究竟存在怎樣的定量關系呢?（二）進行新課1.實驗目的、原理、器材目的掌握用控制變量法研究物理規(guī)律；學會利用圖像處理數(shù)據(jù)的方法；驗證牛頓第二定律。原理本實驗中，研究的參量有F、m、a；控制m一定，研究a與F的關系；控制F一定，研究a與m的關系。器材打點計時器、紙

4、帶、復寫紙、小車、一端附有定滑輪的長木板、小盤、夾子、細繩、低壓交流電源、導線、天平、刻度尺、法碼2.實驗步驟紙帶打點計時器小車小盤圖11.用天平測量小盤的質量m0和小車的質量M0。2.把一端附有定滑輪的長木板放在實驗臺上，并使滑輪伸出桌面，把打點計時器固定在長木板上遠離滑輪的一端，連接好電路。3.平衡摩擦力：小車的尾部掛上紙帶，紙帶穿過打點計時器的限位孔，將木板無滑輪的一端稍微墊高一些，使小車在收重力的情況下，能沿木板做勻速直線運動.這樣小車所受重力沿木板的分力與小車所受摩擦力平衡.在保證沙袋的質量大于小車質量的條件下，可以近似認為沙袋的重力大小等于小車所受的合外力的大小。4.把小車停在打點

5、計時器處，掛上沙袋，先開始大點，再放車走，讓小車拖著紙帶在木板上勻加速下滑打出一條紙帶.計算沙袋的重力，即為小車所受的合外力，由紙帶計算出小車的加速度，并把力和對應的加速度及小車質量，沙子質量填入表(一)中。5.用縱坐標表示加速度，橫坐標表示作用力，根據(jù)實驗結果畫點描線。 6.改變沙袋的質量，重復步驟4，并多做幾次.7.保持沙袋的質量，在小車上放上砝碼改變小車的質量，讓小車在木板上滑動打出紙帶.計算砝碼和小車的總質量M，并由紙帶計算出小車對應的加速度。8.用縱坐標表示加速度，橫坐標表示沙袋質量，根據(jù)實驗結果畫點描線。9.改變小車上砝碼的個數(shù)，重復步驟7，并將所對應的質量和加速度填入表(一)中。

6、數(shù)據(jù)處理1.打點計時器用50Hz交流電源那么它的周期為0.02秒一點。2.按紙條計算加速度時我們把六個點(五個間距)看成一個間距X（如圖2所示）,繼續(xù)用鄰差法計算出加速度aX1X2X3X4X5X6圖2鄰差法:( -)+(-)+(-)= 表(一)小車質量一定，加速度和沙子質量的關系組數(shù)S(cm)s1S2S3S4S5S6小車質量（g）沙袋質量（g）測量值加速度 m/s2 理論值F/M第一組第二組 第三組沙子質量一定，加速度和小車質量的關系第一組第二組第三組四、實驗結論：_ _ 。_ _ 。五、誤差分析1本實驗誤差的主要來源包括：斜木板的摩擦力是否抵消掉了.小車質量和沙袋質量時候是否合理.打點計時器

7、紙條和計時器間是否有摩擦力.2.減小誤差的方法：每一次做實驗調(diào)消除摩擦力，試車換換的勻速直線運動.小車質量必須大于沙袋質量，此時沙袋失重是對沙袋拉力的影響最小.實驗開始必須把大點計時器固定在臺階上，與木板在一條直線上，放紙條是必須是水平與邊緣無接觸的放好,看紙條是否放在了復寫紙的上面還是下面.【教學反思】本實驗是高中力學中最復雜的實驗。我們嘗試在教材處理上把牛頓第二定律分為兩個學時。第一學時主要的任務是：為探究加速度與力、質量的關系做理論上的準備；第二學時主要的任務是：探究牛頓第二定律（加速度與力、質量的關系）。不同于以前老師灌輸牛頓第二定律給學生，然后學生做驗證性實驗的常規(guī)做法，本課教學中以實驗設計為載體，將驗證牛頓第二定律改成探究牛頓第二定律，把探究牛頓第二定律的機會還給學生，將驗證牛頓第二定律改成探究牛頓第二定律。 物理實驗設計能培養(yǎng)學生對實驗目的,儀器、裝置、步驟和操作方法等進行規(guī)劃的能力。它具有較強的綜合性、創(chuàng)造性和靈活性等。學生除了具備一定的物理