2024-2025學(xué)年新教材高中物理第四章運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系第二節(jié)實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力質(zhì)量的關(guān)系教案新人教版必修1

PAGE1-第2節(jié)試驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系問題與目標(biāo)1.理解探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的合理性與必要性。2.理解試驗(yàn)思路的合理性以及用圖像處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)的有效性。3.經(jīng)驗(yàn)試驗(yàn)的操作和測(cè)量過程，以及通過圖像處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)的過程，體驗(yàn)如何平衡摩擦力，減小系統(tǒng)誤差（鉤碼所受的重力不等于小車所受的拉力等）的操作方法。4.體會(huì)整個(gè)探究過程的科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性和合理性。重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)1.怎樣測(cè)量物體的加速度.2.平衡摩擦力和測(cè)量物體所受的合外力。難點(diǎn)1.對(duì)平衡摩擦力方法的理解以及測(cè)量物體所受的合力的方法2.指導(dǎo)學(xué)生選器材、設(shè)計(jì)方案、進(jìn)行試驗(yàn)、作出圖像、得出結(jié)論.教學(xué)打算老師要求多媒體課件、小車、一端帶滑輪的長(zhǎng)木板、鉤碼、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、學(xué)生電源、紙帶、刻度尺。學(xué)生要求預(yù)習(xí)本節(jié)課內(nèi)容教學(xué)過程一、導(dǎo)入新課速度是描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量，加速度是描述速度變更快慢的物理量。因此也可以說，加速度是描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變更快慢的物理量。由前面的學(xué)習(xí)我們知道，力是變更物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的緣由，質(zhì)量大的物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不簡(jiǎn)單變更。這說明，加速度與力、質(zhì)量之間必定存在肯定的關(guān)系。下面我們來探究加速度與力、質(zhì)量之間的定量關(guān)系。二、新課教學(xué)（一）試驗(yàn)思路老師引導(dǎo)：我們?cè)撊绾翁骄课矬w的加速度與力、質(zhì)量的定量關(guān)系？學(xué)生回答：用限制變量法，保持物體的質(zhì)量不變，測(cè)量物體在大小不同的力的作用下的加速度，探究加速度與力的定量關(guān)系；保持力的大小不變，測(cè)量質(zhì)量不同的物體在相同的外力作用下的加速度，探究加速度與物體質(zhì)量的定量關(guān)系.（二）物理量的測(cè)量老師引導(dǎo)：如何測(cè)量加速度a？學(xué)生回答：1.可利用紙帶求加速度.讓物體牽引紙帶與物體出起做加速運(yùn)動(dòng)，利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打點(diǎn)，依據(jù)點(diǎn)的分布狀況，運(yùn)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律求解加速度.2.假如物體做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，那么，測(cè)量物體加速度最干脆的方法就是用刻度尺測(cè)量位移并用秒表測(cè)量時(shí)間，然后由算出。3.由于，假如測(cè)出兩個(gè)做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的物體在相同時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移為，則它們的位移之比就等于加速度之比，即：（三）試驗(yàn)過程試驗(yàn)器材：小車、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、一端帶滑輪的長(zhǎng)木板、細(xì)線、砝碼、鉤碼、刻度尺、天平。探究一：加速度與力的關(guān)系【老師活動(dòng)】組織學(xué)生設(shè)計(jì)可行的探究方案?！緦W(xué)生活動(dòng)】學(xué)生思索，設(shè)計(jì)可行的測(cè)量方案。老師引導(dǎo)學(xué)生測(cè)量數(shù)據(jù)，把對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)填入下表。拉力F加速度a【老師活動(dòng)】提問：如何才能直觀的推斷加速度與拉力之間的數(shù)量關(guān)系呢？指導(dǎo)學(xué)生在已發(fā)的坐標(biāo)紙上，以a為橫軸，F(xiàn)為縱軸建立坐標(biāo)系，利用圖像找尋二者數(shù)量關(guān)系?！緦W(xué)生活動(dòng)】在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)、畫圖像，視察圖像是否過坐標(biāo)原點(diǎn)?！纠蠋熁顒?dòng)】總結(jié)得出結(jié)論：這些點(diǎn)大致在一條過原點(diǎn)的直線上，說明a與F成正比。探究二：加速度與質(zhì)量的關(guān)系【老師活動(dòng)】引導(dǎo)學(xué)生揣測(cè)加速度與質(zhì)量之間的關(guān)系?！緦W(xué)生活動(dòng)】揣測(cè)加速度與質(zhì)量之間成反比?！纠蠋熁顒?dòng)】假如a與m成反比，那么a與成反比，兩者的圖像分別為什么樣呢？老師引導(dǎo)學(xué)生測(cè)量數(shù)據(jù)，把對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)填入下表。加速度a質(zhì)量m質(zhì)量倒數(shù)【老師活動(dòng)】提問：如何才能直觀的推斷加速度與質(zhì)量之間的數(shù)量關(guān)系呢？指導(dǎo)學(xué)生在已發(fā)的坐標(biāo)紙上，以a為縱軸，m、分別為橫軸建立坐標(biāo)系，利用圖像找尋二者數(shù)量關(guān)系?！緦W(xué)生活動(dòng)】在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)、畫圖像，視察圖像是否過坐標(biāo)原點(diǎn)。a與m圖像為一條曲線，a與圖像為一條過原點(diǎn)的直線?！纠蠋熁顒?dòng)】總結(jié)得出結(jié)論：a與圖像上這些點(diǎn)大致在一條過原點(diǎn)的直線上，說明a與m成反比。三、課堂小結(jié)1.試驗(yàn)原理當(dāng)質(zhì)量不變時(shí)，變更拉力，探究加速度與外力的關(guān)系。當(dāng)外力不變時(shí)，變更物體的質(zhì)量，探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系。2.物理量的測(cè)量3.試驗(yàn)探究（1）物體加速度與它受力的定量關(guān)系.（2）物體的加速度與其質(zhì)量的定量關(guān)系探究.4.試驗(yàn)結(jié)論四、作業(yè)設(shè)計(jì)完成課本第87頁練習(xí)題課堂練習(xí)1.下面是“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”試驗(yàn)步驟：①用天平測(cè)出小車質(zhì)量M和小盤質(zhì)量m；②安裝好打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，在小車上裝好紙帶；③調(diào)整長(zhǎng)木板的傾斜程度；④在小盤中加入適量的砝碼m1；⑤保持小車質(zhì)量肯定時(shí)，探究加速度與力的關(guān)系；⑥保持小車所受拉力肯定時(shí)，探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系．(1)步驟③的目的是________________．(2)步驟④中，要求小盤和砝碼總質(zhì)量(m＋m1)________小車質(zhì)量M.(3)步驟⑤和⑥，表明該試驗(yàn)采納的科學(xué)方法是________________．在探究“加速度與質(zhì)量的關(guān)系”的試驗(yàn)中，小車的受力F肯定時(shí)，a與M的關(guān)系數(shù)據(jù)如下表所示．試依據(jù)表中數(shù)據(jù)回答下列問題．a(chǎn)/(M/s2)2.012.663.233.98M/kg2.001.501.251.00(1)作a-M的關(guān)系圖象能否發(fā)覺a與M的關(guān)系？為什么？怎樣做才能發(fā)覺a與M的關(guān)系？________________________________________________________________________(2)在坐標(biāo)紙中畫出a-1/M的關(guān)系圖象．(3)依據(jù)a-1/M的關(guān)系圖象，你能得出怎樣的結(jié)論？________________________________________________________________________

答案：【解析】(1)步驟③是為了平衡小車與木板、紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間的摩擦力，使小車所受的合力等于繩子的拉力．(2)步驟④中，要求小盤和砝碼總質(zhì)量(m＋m1)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M，以使小車所受繩子的拉力等于小盤和砝碼的總重力．(3)該試驗(yàn)采納的是限制變量法．【答案】(1)平衡摩擦力(2)遠(yuǎn)小于(3)限制變量法【解析】(1)作a與M的關(guān)系圖象，不能發(fā)覺a與M的關(guān)系．依據(jù)表格可猜想到a與M可能成反比、也可能是a與M2成反比……，明顯a-M關(guān)系圖線是曲線，憑肉眼是不能推斷曲線是否是雙曲線的．若xy＝k(k為不等于0的常數(shù))，則作y-eq\f(1,x)的關(guān)系圖線可化曲為直，故應(yīng)通過作a-1/M的關(guān)系圖象探討．(2)a-1/M關(guān)