2024-2025學年新教材高中物理第四章運動和力的關系第二節(jié)實驗：探究加速度與力質量的關系教案新人教版必修1

PAGE1-第2節(jié)試驗：探究加速度與力、質量的關系問題與目標1.理解探究加速度與力、質量的關系的合理性與必要性。2.理解試驗思路的合理性以及用圖像處理試驗數(shù)據(jù)的有效性。3.經(jīng)驗試驗的操作和測量過程，以及通過圖像處理試驗數(shù)據(jù)的過程，體驗如何平衡摩擦力，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.體會整個探究過程的科學嚴謹性和合理性。重點與難點重點1.怎樣測量物體的加速度.2.平衡摩擦力和測量物體所受的合外力。難點1.對平衡摩擦力方法的理解以及測量物體所受的合力的方法2.指導學生選器材、設計方案、進行試驗、作出圖像、得出結論.教學打算老師要求多媒體課件、小車、一端帶滑輪的長木板、鉤碼、打點計時器、學生電源、紙帶、刻度尺。學生要求預習本節(jié)課內容教學過程一、導入新課速度是描述物體運動狀態(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動狀態(tài)變更快慢的物理量。由前面的學習我們知道，力是變更物體運動狀態(tài)的緣由，質量大的物體運動狀態(tài)不簡單變更。這說明，加速度與力、質量之間必定存在肯定的關系。下面我們來探究加速度與力、質量之間的定量關系。二、新課教學（一）試驗思路老師引導：我們該如何探究物體的加速度與力、質量的定量關系？學生回答：用限制變量法，保持物體的質量不變，測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系；保持力的大小不變，測量質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量的定量關系.（二）物理量的測量老師引導：如何測量加速度a？學生回答：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動，利用打點計時器在紙帶上打點，依據(jù)點的分布狀況，運用勻變速直線運動的規(guī)律求解加速度.2.假如物體做初速度為0的勻加速直線運動，那么，測量物體加速度最干脆的方法就是用刻度尺測量位移并用秒表測量時間，然后由算出。3.由于，假如測出兩個做初速度為0的勻加速直線運動的物體在相同時間內發(fā)生的位移為，則它們的位移之比就等于加速度之比，即：（三）試驗過程試驗器材：小車、打點計時器、紙帶、一端帶滑輪的長木板、細線、砝碼、鉤碼、刻度尺、天平。探究一：加速度與力的關系【老師活動】組織學生設計可行的探究方案。【學生活動】學生思索，設計可行的測量方案。老師引導學生測量數(shù)據(jù)，把對應數(shù)據(jù)填入下表。拉力F加速度a【老師活動】提問：如何才能直觀的推斷加速度與拉力之間的數(shù)量關系呢？指導學生在已發(fā)的坐標紙上，以a為橫軸，F(xiàn)為縱軸建立坐標系，利用圖像找尋二者數(shù)量關系?！緦W生活動】在坐標紙上描點、畫圖像，視察圖像是否過坐標原點?！纠蠋熁顒印靠偨Y得出結論：這些點大致在一條過原點的直線上，說明a與F成正比。探究二：加速度與質量的關系【老師活動】引導學生揣測加速度與質量之間的關系?！緦W生活動】揣測加速度與質量之間成反比。【老師活動】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？老師引導學生測量數(shù)據(jù)，把對應數(shù)據(jù)填入下表。加速度a質量m質量倒數(shù)【老師活動】提問：如何才能直觀的推斷加速度與質量之間的數(shù)量關系呢？指導學生在已發(fā)的坐標紙上，以a為縱軸，m、分別為橫軸建立坐標系，利用圖像找尋二者數(shù)量關系?！緦W生活動】在坐標紙上描點、畫圖像，視察圖像是否過坐標原點。a與m圖像為一條曲線，a與圖像為一條過原點的直線?！纠蠋熁顒印靠偨Y得出結論：a與圖像上這些點大致在一條過原點的直線上，說明a與m成反比。三、課堂小結1.試驗原理當質量不變時，變更拉力，探究加速度與外力的關系。當外力不變時，變更物體的質量，探究加速度與質量的關系。2.物理量的測量3.試驗探究（1）物體加速度與它受力的定量關系.（2）物體的加速度與其質量的定量關系探究.4.試驗結論四、作業(yè)設計完成課本第87頁練習題課堂練習1.下面是“探究加速度與力、質量的關系”試驗步驟：①用天平測出小車質量M和小盤質量m；②安裝好打點計時器，在小車上裝好紙帶；③調整長木板的傾斜程度；④在小盤中加入適量的砝碼m1；⑤保持小車質量肯定時，探究加速度與力的關系；⑥保持小車所受拉力肯定時，探究加速度與質量的關系．(1)步驟③的目的是________________．(2)步驟④中，要求小盤和砝碼總質量(m＋m1)________小車質量M.(3)步驟⑤和⑥，表明該試驗采納的科學方法是________________．在探究“加速度與質量的關系”的試驗中，小車的受力F肯定時，a與M的關系數(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的關系圖象能否發(fā)覺a與M的關系？為什么？怎樣做才能發(fā)覺a與M的關系？________________________________________________________________________(2)在坐標紙中畫出a-1/M的關系圖象．(3)依據(jù)a-1/M的關系圖象，你能得出怎樣的結論？________________________________________________________________________

答案：【解析】(1)步驟③是為了平衡小車與木板、紙帶與打點計時器間的摩擦力，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量(m＋m1)遠小于小車的質量M，以使小車所受繩子的拉力等于小盤和砝碼的總重力．(3)該試驗采納的是限制變量法．【答案】(1)平衡摩擦力(2)遠小于(3)限制變量法【解析】(1)作a與M的關系圖象，不能發(fā)覺a與M的關系．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)的關系圖線可化曲為直，故應通過作a-1/M的關系圖象探討．(2)a-1/M關