《探究加速度與力、質(zhì)量的定量關(guān)系》導(dǎo)學(xué)案VIP

1/1探究加速度與力、質(zhì)量的定量關(guān)系預(yù)習(xí)學(xué)案一、提出問題牛頓第一定律：當(dāng)物體不受力或者受合外力為零時(shí)，將保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)。可知，力不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。物體所受合外力不為零時(shí)就會(huì)產(chǎn)生加速度，力越大，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越容易改變；物體保持原來運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)叫慣性，質(zhì)量是慣性大小的唯一量度，質(zhì)量越大，物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越難改變。由此可見加速度a既與合外力F有關(guān)，也與物體質(zhì)量m有關(guān)。那么加速度與力、質(zhì)量這者之間到底有什么定量關(guān)系呢？二、引入課題：請(qǐng)根據(jù)已有的知識(shí)設(shè)計(jì)一種探究加速度與力、質(zhì)量的定量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)方案，并把你的方案詳細(xì)寫在下面空白處（可畫示意圖配合說明）。注意思考以下問題：1．應(yīng)該采用什么樣的物理方法來研究物體的加速度、質(zhì)量和受到的合外力的定量關(guān)系呢？2．你設(shè)計(jì)的方案如何測量物體的加速度、質(zhì)量和受到的合外力？3．怎樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟？4．如何采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，怎樣對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析？5．你設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案誤差來源是什么？如何減小實(shí)驗(yàn)誤差？學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、知道測量合外力大小和加速度大小的方法。2、了解氣墊導(dǎo)軌減小摩擦的原理。3、了解光電門及數(shù)字計(jì)時(shí)器在實(shí)驗(yàn)中發(fā)揮的作用。4、能夠獨(dú)立實(shí)驗(yàn)探究出加速度與力、質(zhì)量的定量關(guān)系。5、知道數(shù)據(jù)的處理，會(huì)運(yùn)用作圖法來定量描述加速度與力，及加速度與質(zhì)量的關(guān)系。學(xué)習(xí)重難點(diǎn)：1、實(shí)驗(yàn)探究加速度與力、質(zhì)量的定量關(guān)系2、數(shù)據(jù)的處理，會(huì)運(yùn)用作圖法來定量描述加速度與力，及加速度與質(zhì)量的關(guān)系。知識(shí)要點(diǎn)：這節(jié)課我們將通過實(shí)驗(yàn)精確研究加速度與力、質(zhì)量三者之間的定量關(guān)系。一、提出猜想：加速度與力成正比，加速度與質(zhì)量成反比二、實(shí)驗(yàn)方案對(duì)比：實(shí)驗(yàn)方案

相同之處（1）控制變量法（2）合外力的測量：通過受力分析確定（3）加速度的測量：通過運(yùn)動(dòng)學(xué)公式確定不同之處

實(shí)驗(yàn)誤差（1）忽略了摩擦力（2）測量時(shí)間誤差較大（1）忽略了摩擦力（2）拉力近似等于鉤碼的重力三、實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停和ㄟ^定滑輪懸掛小桶，釋放小桶，滑塊M在細(xì)繩拉力的牽引下，沿水平導(dǎo)軌加速運(yùn)動(dòng)。通過測量滑塊M的質(zhì)量、滑塊M所受的合外力與滑塊M的加速度，探究三者之間的關(guān)系。研究對(duì)象：滑塊M滑塊M的受力分析如圖（a）所示。小車所受的合外力F合=F-f（其中F為細(xì)繩拉力，f為水平導(dǎo)軌的摩擦力）。因?yàn)槟Σ亮ξ粗院贤饬Σ缓么_定，不能探究加速度與合外力的定量關(guān)系。（1）去掉摩擦力的影響使用氣墊導(dǎo)軌滑塊在氣墊導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)軌上的小孔噴出的氣流使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上，使滑塊所受的摩擦力減小到可以忽略不計(jì)的程度。此時(shí)滑塊受力可簡化成圖（b）。研究對(duì)象滑塊所受的合外力簡化為滑塊所受的細(xì)繩拉力F。（2）滑塊所受的拉力F如何測量？滑塊所受的細(xì)繩拉力F大小等于小桶的重力mg嗎？如圖（c）示，若F=mg，小桶所受合外力為零，下落過程應(yīng)為勻速直線運(yùn)動(dòng)。這與事實(shí)不符。即F≠mg。加速度越大，F(xiàn)、mg兩者差別越大。反之，加速度很小的時(shí)候，接近平衡狀態(tài)，我們可把滑塊所受的拉力近似地看作等于小桶所受的重力。（滑塊質(zhì)量M>>小桶質(zhì)量m，加速度就會(huì)很?。┚C上所述，在氣墊導(dǎo)軌減小摩擦力的影響與保證加速度很?。幢ＷC滑塊質(zhì)量M>>小桶質(zhì)量m）兩個(gè)實(shí)驗(yàn)條件下，滑塊M的合外力F合=mg?！炯椿瑝K所受的合外力轉(zhuǎn)化為測量小桶的重力mg】四、實(shí)驗(yàn)原理：（1）如何改變滑塊的質(zhì)量M：在滑塊上加減砝碼（2）如何改變滑塊所受的合外力F合：在小桶中加減小鐵珠（3）如何測加速度a：【利用光電門求瞬時(shí)速度】以前學(xué)習(xí)可知，我們可以用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，利用紙帶打出的點(diǎn)跡計(jì)算加速度；此處我們利用光電門求瞬時(shí)速度v1和v2，再利用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求加速度，其中S為兩個(gè)光電門之間的距離；v1和v2分別表示滑塊通過兩個(gè)光電門的瞬時(shí)速度，（d為擋光片的寬度，⊿t1、⊿t2為擋光片通過光電門的時(shí)間。因?yàn)閾豕馄ㄟ^光電門時(shí)擋光的時(shí)間很短，可認(rèn)為滑塊通過光電門時(shí)的平均速度等于瞬時(shí)速度）?！敬_定的d和s，測量滑塊通過兩個(gè)光電門的時(shí)間即可測量加速度a】五、實(shí)驗(yàn)方法與過程：控制變量法（1）保持滑塊M的質(zhì)量不變，改變合外力（小桶m的重力），探究加速度a與合外力F合的關(guān)系：兩光電門距離0.50m，擋光片寬度0.03m，滑塊（包含擋光片與砝碼）質(zhì)量M=________kg鐵珠和小桶質(zhì)量m/kgF/N/sV1(m/s)/sV2(m/s)S/ma/(m/s2)（每次增加3個(gè)小鐵珠，每個(gè)小鐵珠質(zhì)量為2g）數(shù)據(jù)處理：計(jì)算法：【若加速度與力成正比，則應(yīng)有】_____________________________________________________________________________圖象法：【若加速度與力成正比，則做a-F圖，應(yīng)該是一條經(jīng)過原點(diǎn)的傾斜直線】結(jié)論：_________________________________________________________________________.（2）保持合外力（小桶m的重力）不變，改變滑塊M質(zhì)量，探究加速度a與質(zhì)量M的關(guān)系；兩光電門距離0.50m，擋光片寬度0.03m，滑塊所受拉力F=_________N滑塊（包含擋光片與砝碼）的質(zhì)量M/kg/sV1(m/s)/sV2(m/s)S/ma/(m/s2)（每次增加2個(gè)砝碼，每個(gè)砝碼質(zhì)量為50g）數(shù)據(jù)處理：計(jì)算法：【若加速度與質(zhì)量成反比，則應(yīng)有】_______________________________________________________________________________圖象法：【若加速度與質(zhì)量成反比，則做a-M圖，