4.2 實(shí)驗(yàn)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系

2

實(shí)驗(yàn)：探加速度與力質(zhì)量的關(guān)系三目知識(shí)與技能1.理解物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化快慢，即加速度大小與力有關(guān)，也與質(zhì)量有.2.通過實(shí)驗(yàn)探究加速度與力和質(zhì)量的定量關(guān).3.培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作能過程與方法1.使學(xué)生掌握在研究三個(gè)物理量之間關(guān)系時(shí)，用控制變量法實(shí)2.指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)原理去設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出結(jié).3.幫助學(xué)生會(huì)分析數(shù)據(jù)表格，利用圖象尋求物理規(guī).情感態(tài)度與價(jià)值觀1.通過實(shí)驗(yàn)探究激發(fā)學(xué)生的求知欲和創(chuàng)新精.2.使學(xué)生養(yǎng)成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，樂于探究自然界的奧秘，能體驗(yàn)探索自然規(guī)律的艱辛與喜悅.3.培養(yǎng)學(xué)生的合作意識(shí)，相互學(xué)習(xí)、交流、共同提高的學(xué)習(xí)態(tài)教重1.怎樣測(cè)量物體的加速2.怎樣提供和測(cè)量物體所受的.教難指導(dǎo)學(xué)生選器材，設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，作出圖象，得出結(jié).課安課時(shí)課準(zhǔn)帶有滑輪的長(zhǎng)木板個(gè)、小車個(gè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、秒表、碼、夾子、刻度尺、細(xì)線、氣墊導(dǎo)軌、數(shù)字計(jì)時(shí)器、光電門兩教過導(dǎo)新情景導(dǎo)入多媒體播放十字路口紅綠燈時(shí)摩托車、載重汽車減速停止與加速啟動(dòng)的畫圖4-2-1通過以上畫面我們可以看出摩車啟動(dòng)很快而重汽車啟動(dòng)很慢這是為什么呢？復(fù)習(xí)導(dǎo)入復(fù)習(xí)提問運(yùn)狀態(tài)的改變指哪個(gè)物理量的改變？標(biāo)志物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化快慢的物理量是什么？回答物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變是指度的改變速是反映物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化快慢的物理量通過上一節(jié)學(xué)習(xí)，我們知道：物體的質(zhì)量越大，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越難改變；物體的質(zhì)量越小，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)較易改變.請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)上節(jié)所學(xué)知識(shí)及日常見聞例猜測(cè)一下：加

n-2n-2速度的大小與哪些物理量有關(guān)？學(xué)生猜想：加速度的大小與物體的受力、質(zhì)量有推進(jìn)新課既然物體的加速度與物體的質(zhì)量和它受到的力有關(guān)底存在怎樣的關(guān)系同學(xué)們討論一下，通過什么實(shí)例可定性地說明它們之間的關(guān).學(xué)生討論后回答：1.質(zhì)量大的物體加速度如駕齊驅(qū)的大貨車與小汽車相同的制動(dòng)力下汽停下來用的時(shí)間少.2.受力大的物體加速度如和通小汽車質(zhì)量相近車安裝了強(qiáng)大的發(fā)動(dòng)機(jī)，牽引力大，提速很快.點(diǎn)評(píng)：通過類似的實(shí)例使學(xué)生獲得感性認(rèn)識(shí)，為下一步定量研究作好鋪墊.下面我們來定量探究一下這三個(gè)量之間的關(guān)加速度的大小與物體的受力和物體的質(zhì)量有關(guān)我應(yīng)用什么方法來研究加速度的大小與物體的受力和物體的質(zhì)量之間的定量關(guān)系呢？學(xué)生思考后回答以研究加度與物體受力的關(guān)系研加速度與物體的質(zhì)量的關(guān)系教師總結(jié)當(dāng)究三個(gè)物理量之的關(guān)系時(shí)要保持某個(gè)量不變研究另外兩個(gè)量之間的關(guān)系，再保持另一個(gè)量不變時(shí)，研究其余兩個(gè)量之間的關(guān)系，然后綜合起來得出結(jié)論.這種研究問題的方法叫控制變量法，是物理學(xué)中研究和處理問題時(shí)經(jīng)常用到的方下面通過控制變量法研究一下加速度與物體受力和質(zhì)量的關(guān).一、加速度與力的關(guān)系讓學(xué)生閱讀課本，明確以下兩個(gè)方面內(nèi)容：1.實(shí)驗(yàn)的基本思路：保持物體的質(zhì)量不變，測(cè)量不同力下的加速度，分析加速度與力的關(guān)系2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析：根據(jù)定性分析判斷結(jié)果：力越大，加速度越大，猜測(cè)a∝（1）設(shè)計(jì)表格，如：次數(shù)項(xiàng)目F/Na/s）

36(2)建立坐標(biāo)系如圖4-2-2：圖4-2-2（3）描點(diǎn)（4）連線通過得到的圖線，分析a與F的系實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)圖是一條過原點(diǎn)的直線改變小車的質(zhì)量重復(fù)上面步驟，看得出的圖象有什么不.二、加速度與質(zhì)量的關(guān)系讓學(xué)生閱讀課本，明確以下兩個(gè)方面的內(nèi)容：

-2-1-n2-2-1-n21.實(shí)驗(yàn)的基本思路：保持物體受力不變，測(cè)量不同質(zhì)量下的加速度，分析加速度與質(zhì)量的關(guān)系2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析根定性分析判斷結(jié)果質(zhì)量越大加速度越小猜a∝（1）設(shè)計(jì)表格，如：

1mn次數(shù)項(xiàng)目·m/kg

23411n

/kg/kg（2）建立坐標(biāo)系如圖4-2-3a-

或a-圖4-2-3（3）描點(diǎn)（4）連線得到圖線分析，分析a的關(guān)系為了增強(qiáng)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的目的性，引導(dǎo)學(xué)生分析以下內(nèi)容：這個(gè)實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量的物理量有三個(gè)：物體的速度、物體所受的力、物體的質(zhì)量質(zhì)量可用天平測(cè)量，本實(shí)驗(yàn)要解決的主要問題是怎樣測(cè)量加速度和怎樣提供與測(cè)量物體受到的三、制定實(shí)驗(yàn)方案時(shí)的兩個(gè)問題圖4-2-41.怎樣測(cè)量（或比較）物體的加速度，你能想到哪些方法？讓學(xué)生思考后回答：用如圖示的裝置：在一端有滑輪的長(zhǎng)木板上，放一小車，通過細(xì)繩另一端的鉤碼拉?。?）讓物體做初速度為的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，用刻度尺測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的位移，用秒表測(cè)量出運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，由x=

at公算出.（讓體做初速度為零的勻加速直線運(yùn)在運(yùn)動(dòng)物體后安裝一條通過打計(jì)時(shí)器的紙帶，根據(jù)紙帶上打出的點(diǎn)來測(cè)量加速.（3）直接用加速度計(jì)測(cè)總結(jié)這些方法的共同特點(diǎn)是直測(cè)出了加速度的大小們探究的是加速度與其他

量之間的比例關(guān)系，如果不直接測(cè)出加速度，我們能否找出加速度和質(zhì)量之間的定量關(guān)系呢？學(xué)生思考后回答：①如果測(cè)出兩個(gè)初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)在相同時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移x、位移之1比就是加速度之.ax1a2②如果測(cè)出兩個(gè)初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)物體在相同位移內(nèi)所用時(shí)間t、t，間12比的平方就是加速度之比的倒atat1

2.怎樣提供和測(cè)量物體所受的恒現(xiàn)實(shí)中，除了真空中拋出或落下的物體（僅受重力受一個(gè)力的物體幾乎是不存在的然而，一個(gè)單獨(dú)的力的作用效果與跟它大小、方向都相同的合力的作用效果是相同的，因此，實(shí)驗(yàn)中力F的義可以是物體所受的合那么，如何為一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體供一個(gè)恒定的合力？如何測(cè)出這個(gè)合力呢？交流討論用邊測(cè)加速度的器使物體做勻加速運(yùn)動(dòng)的力就是物體的合力個(gè)力就等于鉤碼的重力.通過改變鉤碼的個(gè)數(shù)就可以改變物體所受的合力，通過測(cè)量鉤碼的重力就可測(cè)得物體所受的合注意事項(xiàng)：（1）在鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的條件下，碼的重力大小才近似等于小車所受合（至于為什么，以后再討論）（2）小車在運(yùn)動(dòng)時(shí)還受木板對(duì)它的滑動(dòng)摩擦力，那么我們?nèi)绾螠p小滑動(dòng)摩擦力，使物體所受的合力盡可能接近鉤碼的重力？學(xué)生交流討論，大膽設(shè)想，并小組總.結(jié)論）用接觸面光滑的木.（2）平衡滑動(dòng)摩擦.法：將木板一端墊高，讓小車從木板上能勻速滑根據(jù)上面討論的內(nèi)容選定自己的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，教師巡回指四、怎樣由實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出結(jié)論學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)結(jié)束后用面方法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)析得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論讓小組代表發(fā)言.教師對(duì)各小組學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案處理方法驗(yàn)結(jié)論等情況進(jìn)行評(píng)價(jià)學(xué)生明確，只要設(shè)計(jì)方案合理，親身體驗(yàn)探究過程，至于能否得出正確結(jié)果并不多么重.課訓(xùn)1.在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，為了研究拋體運(yùn)動(dòng)的加速度是否與物體的質(zhì)量成反比，常常作_圖.解析：物體運(yùn)動(dòng)的加速度與物體的質(zhì)量m是成反比的關(guān)系，因此a-m圖是一條雙曲線，而

a

1m

圖象是一條直線，作出圖象，不易斷加速度跟質(zhì)量的反比關(guān)系；而作出

a

1m

圖象則容易判斷加速度跟質(zhì)量的反比關(guān).

-2--2-答案：

a

1m2.在做“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，計(jì)算出各紙帶的加速度后，將測(cè)得的反映加速度和力關(guān)的有關(guān)資料記錄在表1中將測(cè)得的反映加速度和質(zhì)量M關(guān)的資料列在表2中表·)F/N

表·)/kg（1）根據(jù)表中所列數(shù)據(jù)，分別畫出a-F圖象和

M

圖象

（）從圖象可以判定M一定時(shí)與F關(guān)系為______；當(dāng)F一時(shí)a與M的關(guān)系為_（3）由aF圖可知，M=_______.（4）由

M

圖象可知，答案）a-F圖象和

M

圖象分別如圖4-2-5甲、乙所示（2正比關(guān)系反關(guān)系（3kgN圖4-2-5重點(diǎn)歸納：通過本題可以看出，物體的加速度跟合外力成正比，跟物體的質(zhì)量成反.課小本節(jié)課以實(shí)驗(yàn)為依據(jù)，采用控制變量法進(jìn)行研究根已掌握的物理知識(shí)自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、探索物理規(guī)律是物理學(xué)研究的重要方.其基本思路是：提出問題→猜（出假設(shè)）→行實(shí)收集數(shù)據(jù)）→數(shù)據(jù)分析→得出結(jié)論→反復(fù)驗(yàn)證→得出定.布作設(shè)計(jì)一種方案，測(cè)量自行車啟動(dòng)時(shí)的平均加速板設(shè)實(shí)驗(yàn)探加度力質(zhì)的系一、加速度與力的關(guān)系1.實(shí)驗(yàn)思路：保持質(zhì)量不變，探究a的系2.數(shù)據(jù)分析

二、加