实验：探究加速度与力质量的关系

实验：探究加速度与力

质量的关系

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实验四探究加速度与力、质量的关系

1.实验原理

(1)保持质量不变，探究加速度跟合外力的关系. (2)保持合外力不变，探究加速度与质量的关系. (3)作出a －F 图象和a －1

图象，确定其关系.

2.实验器材

小车、砝码、小盘、细绳、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、导线两根、纸带、天平、米尺. 3.实验步骤

(1)测量：用天平测量小盘和砝码的质量m ′和小车的质量m .

(2)安装：按照如图1所示装置把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上(即不给小车牵引力).

图1

(3)平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，使小车能匀速下滑.

(4)操作：①小盘通过细绳绕过定滑轮系于小车上，先接通电源后放开小车，断开电源，取下纸带编号码.

②保持小车的质量m 不变，改变小盘和砝码的质量m ′，重复步骤①. ③在每条纸带上选取一段比较理想的部分，测加速度a . ④描点作图，作a －F 的图象.

⑤保持小盘和砝码的质量m ′不变，改变小车质量m ，重复步骤①和③，作a －1

图象.

1.注意事项

(1)平衡摩擦力：适当垫高木板的右端，使小车的重力沿斜面方向的分力正好平衡小车和纸带受到的阻力.在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细绳系在小车上，让小车拉着穿过打点计时器的纸带匀速运动. (2)不重复平衡摩擦力. (3)实验条件：mm ′.

(4)一先一后一按：改变拉力或小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，后释放小车，且应在小车到达滑轮前按住小车. 2.误差分析

(1)实验原理不完善：本实验用小盘和砝码的总重力m ′g 代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力.

(2)摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差.

3.数据处理

(1)利用Δx ＝aT 2

及逐差法求a .

(2)以a 为纵坐标，F 为横坐标，根据各组数据描点，如果这些点在一条过原点的直线上，说明a 与F 成正比.

(3)以a 为纵坐标，1

为横坐标，描点、连线，如果该线为过原点的直线，就能判定a 与m 成反比.

命题点一教材原型实验

例1 某次探究加速度a 跟物体所受合力F 和质量m 的关系实验.

图2

(1)图2甲所示为实验装置图.图乙为某次实验得到的一段纸带，计数点A 、B 、C 、D 、E 间的时间间隔为 s.根据纸带可求出小车的加速度大小为______m/s 2

(结果保留两位有效数字).

(2)保持小车质量不变，改变砂和砂桶质量，进行多次测量.根据实验数据作出了加速度a 随拉力F 的变化图线，如图3所示.图中直线没有通过原点，其主要原因是_________________ ____________________________________________________________________________.

图3

(3)保持砂和砂桶质量不变，改变小车中砝码质量，进行多次测量，得到小车加速度a 、质量m 及其对应的1

的数据如表中所示：

实验次数 1 2 3 4 5 6 7 8 小车加速度a /(m·s －2

) 小车和砝码质量m /kg

/kg －1

a.请在图4坐标纸中画出a －m

图线.

图4

b.根据作出的a －1

图象可以得到的结论是_______________________________________

__________________________________________________________________________. 答案 (1) (2)实验前未平衡摩擦力(或平衡摩擦力不充分) (3)a.如图所示 b.图线为过原点的直线，表明在合外力一定时，加速度跟质量成反比

变式1 (1)我们已经知道，物体的加速度a 同时跟合外力F 和质量M 两个因素有关.要研究这三个物理量之间的定量关系，需采用的思想方法是________.

(2)某同学的实验方案如图5所示，她想用砂桶的重力表示小车受到的合外力F ，为了减少这种做法带来的实验误差，她先做了两方面的调整措施：

图5

a.用小木块将长木板无滑轮的一端垫高，目的是___________________________________

___________________________________________________________________________. b.使砂桶的质量远小于小车的质量，目的是使拉小车的力近似等于________. (3)该同学利用实验中打出的纸带求加速度时，处理方案有两种： A.利用公式a ＝2x

2计算

B.根据逐差法利用a ＝Δx

2计算

两种方案中，选择方案________比较合理.

答案 (1)控制变量法 (2)平衡摩擦力砂桶的重力 (3)B

变式2 为了“探究加速度与力、质量的关系”，现提供如图6所示的实验装置：

图6

(1)以下实验操作正确的是________.

A.将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在砝码及砝码盘的牵引下恰好做匀速运动

B.调节滑轮的高度，使细线与木板平行

C.先接通电源后释放小车

D.实验中小车的加速度越大越好

(2)在实验中，得到一条如图7所示的纸带，已知相邻计数点间的时间间隔为T ＝ s ，且间距x 1、x 2、x 3、

x 4、x 5、x 6已量出分别为 cm 、 cm 、 cm 、 cm 、 cm 、 cm ，则小车的加速度a ＝________ m/s 2.(结果保留

两位有效数字)

图7

(3)有一组同学保持小车及车中的砝码质量一定，探究加速度a 与所受外力F 的关系，他们在轨道水平及倾斜两种情况下分别做了实验，得到了两条a －F 图线，如图8所示.图线______是在轨道倾斜情况下得到的(填“①”或“②”)；小车及车中砝码的总质量m ＝______ kg.

图8

答案 (1)BC (2) (3)①

解析 (1)将不带滑轮的木板一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动，以使小车的重力沿斜面的分力和摩擦力抵消，那么小车的合力就是细线的拉力，故选项A 错误；细线的拉力为小车的合力，所以应调节定滑轮的高度使细线与木板平行，故B 正确；实验时，应使小车靠近打点计时器，先接通电源后由静止释放小车，故选项C 正确；实验时，为了减小实验的误差，小车的加速度应适当大一些，但不是越大越好.故D 错误. (2)根据逐差法得：a ＝

x 6＋x 5＋x 4－x 3－x 2－x 19T

≈ m/s 2

. (3)由图线①可知，当F ＝0时，a ≠0，也就是说当细线上没有拉力时小车就有加速度，所以图线①是在轨道倾斜情况下得到的，根据F ＝ma 得a －F 图象的斜率k ＝1

，由a －F 图象得图象斜率k ＝2，所以m ＝

kg.

命题点二教材实验创新

实验装置图创新/改进点

1.实验方案的改进：系统总质量不变化，改变拉力

得到若干组数据.

2.用传感器记录小车的时间t与位移x，直接绘制x

－t图象.

3.利用牛顿第二定律求解实验中的某些参量，确定

某些规律.

1.用传感器与计算机相连，直接得出小车的加速度.

2.图象法处理数据时，用钩码的质量m代替合力F，

即用a－m图象代替a－F图象.

1.用光电门代替打点计时器，遮光条结合光电门测

得物块的初速度和末速度，由运动学公式求出加速

度.

2.结合牛顿第二定律，该装置可以测出动摩擦因数

实验方案的改进：弹簧测力计测量小车所受的拉

力，钩码的质量不需要远小于小车质量，更无需测

钩码的质量

1.气垫导轨代替长木板，无需平衡摩擦力.

2.力传感器测量滑块所受的拉力，钩码的质量不需

要远小于滑块质量，更无需测钩码的质量.

3.用光电门代替打点计时器，遮光条结合光电门测

得滑块的末速度，由刻度尺读出遮光条中心初始位

置与光电门之间的距离，由运动学公式求出加速度.

例

的关系.图中，置于实验台上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮；轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂钩码.本实验中可用的钩码共有N＝5个，每个质量均为 kg.实验步骤如下：

图9

(1)将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物块，使小车(和钩码)可以在木板上匀速下滑.

(2)将n(依次取n＝1，2，3，4，5)个钩码挂在轻绳右端，其余N－n个钩码仍留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行.释放小车，同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s，绘制st图象，经数据处理后可得到相应的加速度a.

(3)对应于不同的n的a值见下表.n＝2时的st图象如图10所示；由图求出此时小车的加速度(保留2

位有效数字)，将结果填入下表.

n 1 2 3 4 5 a /(m·s －2)

(4)利用表中的数据在图11中补齐数据点，并作出an 图象.从图象可以看出：当物体质量一定时，物体的加速度与其所受的合外力成正比.

图11

(5)利用an 图象求得小车(空载)的质量为___________kg(保留2位有效数字，重力加速度取g ＝ m·s

－

(6)若以“保持木板水平”来代替步骤(1)，下列说法正确的是____(填入正确选项前的标号) 图线不再是直线

图线仍是直线，但该直线不过原点图线仍是直线，但该直线的斜率变大答案 (3) (4)见解析图 (5) (6)BC

解析 (3)因为小车做初速度为零的匀加速直线运动，将图中点(2,代入s ＝12at 2可得，a ＝ m/s 2

(4)根据描点法可得如图所示图线.

(5)根据牛顿第二定律可得nmg ＝(M ＋5m )a ，则a ＝

M ＋5m n ，图线斜率k ＝mg

M ＋5m

＝错误!，可得M ＝ kg. (6)若保持木板水平，则小车运动中受到摩擦力的作用，由牛顿第二定律得nmg －μ(M ＋5m －nm )g ＝(M ＋5m )a ，解得a ＝

nmg 1＋μ

M ＋5m

－μ g ，直线的斜率变大，图象不过原点，选项B 、C 正确.

变式3 在用DIS 研究小车加速度与外力的关系时，某实验小组先用如图12(a)所示的实验装置，重物通过滑轮用细线拉小车，在小车和重物之间接一个不计质量的微型力传感器，位移传感器(发射器)随小车一起沿水平轨道运动，位移传感器(接收器)固定在轨道一端，实验中力传感器的拉力为F ，保持小车[包括位移传感器(发射器)]的质量不变，改变重物质量重复实验若干次，得到加速度与外力的关系如图(b)所示.

图12

(1)小车与轨道的滑动摩擦力F f ＝________ N.

(2)从图象中分析，小车[包括位移传感器(发射器)]的质量为________ kg.

(3)该实验小组为得到a 与F 成正比的关系，应将斜面的倾角θ调整到tan θ＝_______. 答案 (1) (2) (3)

解析 (1)根据题图(b)可知，当F ＝ N 时，小车开始有加速度，则F f ＝ N ， (2)根据牛顿第二定律a ＝F －F f M ＝1M F －F f

，则a －F 图象的斜率表示小车[包括位移传感器(发射器)]质量的倒数，则

M ＝1

＝错误! kg ＝错误! kg≈ kg. (3)为得到a 与F 成正比的关系，则应该平衡摩擦力，则有：Mg sin θ＝μMg cos θ 解得：tan θ＝μ，

根据F f ＝μMg 得：μ＝错误!＝所以tan θ＝.

变式4 如图13所示为某同学探究加速度与力、质量关系的实验装置，两个相同质量的小车放在光滑水平板上，前端各系一根轻质细绳，绳的一端跨过光滑轻质定滑轮各挂一个小盘，盘中可放砝码.两小车后端各系一条细绳，一起被夹子夹着使小车静止.打开夹子，两小车同时开始运动；关上夹子，两小车同时停下来，用刻度尺测出两小车的位移，下表是该同学在几次实验中记录的数据.

图13

实验次数

车号小车质量(g) 小盘质量(g)

车中砝码质量(g)

盘中砝码质量(g)

小车位移(cm)

甲 50 10 0 0 15 乙 50 10 0 10 30 2

甲 50 10 0 10 乙 50 10 50 10 14 3

甲 50 10 0 0 18

乙

(1)在每一次实验中，甲、乙两车的位移之比等于_____之比，请简要说明实验原理_____ ___________________________________________________________________________. (2)第一次实验控制了________不变，在实验误差允许范围内可得出的结论是__________ ___________________________________________________________________________. (3)第二次实验控制了________不变，在实验误差范围内可得出的结论是______________ ___________________________________________________________________________.

(4)第三次实验时，该同学先测量了甲车的位移，再根据前两次实验结论，计算出乙车应该发生的位移，然后再测量了乙车的位移，结果他高兴地发现，理论的预言与实际符合得相当好.请问，他计算出的乙车的位移应该是________.

答案 (1)加速度见解析 (2)小车质量小车加速度与拉力成正比 (3)小车所受拉力小车加速度与质量成反比 (4)30 cm

解析 (1)由于两车运动时间相同，由x ＝12at 2

，知甲、乙两车的位移之比等于加速度之比，即x 甲∶x

乙

＝a 甲∶a 乙.

(2)第一次实验中控制小车质量不变，在实验误差允许范围内，小车加速度与拉力成正比. (3)第二次实验中控制小车所受拉力不变，在实验误差允许范围内，小车加速度与质量成反比.

(4)a 甲a 乙＝F 甲

m 甲F 乙m 乙

＝35，x 甲x 乙＝a 甲a 乙＝3

，得x 乙＝30 cm. 命题点三教材实验拓展

以“探究加速度与力、质量的关系”为背景测量物块与木板间的动摩擦因数. 例3 甲、乙两同学均设计了测动摩擦因数的实验.已知重力加速度为g .

图14

(1)甲同学所设计的实验装置如图14甲所示.其中A 为一质量为M 的长直木板，B 为木板上放置的质量为

m 的物块，C 为物块右端连接的一轻质弹簧测力计(水平放置).实验时用力将A 从B 的下方抽出，通过C

的读数F 1即可测出动摩擦因数.则该设计能测出________(填“A 与B ”或“A 与地面”)之间的动摩擦因数，其表达式为________.

(2)乙同学的设计如图乙所示.他在一端带有光滑轻质定滑轮的长木板上固定有A 、B 两个光电门，与光电门相连的计时器可以显示带有遮光片的物块在其间的运动时间，与跨过定滑轮的轻质细绳相连的轻质测力计能显示挂钩处所受的拉力.实验时，多次改变砂桶中砂的质量，每次都让物块从靠近光电门A 处由静止开始运动，读出多组测力计示数F 及对应的物块在两光电门之间的运动时间t .在坐标系中作出F －1

2的图线如图丙所示，图线的斜率为k ，与纵轴的截距为b ，与横轴的截距为c .因乙同学不能测出小

车质量，故该同学还应该测出的物理量为_________.根据该测量物理量及图线信息可知物块和长木板之间的动摩擦因数表达式为_________. 答案 (1)A 与B

F 1mg (2)光电门A 、B 之间的距离x 2xb kg

解析 (1)当A 达到稳定状态时B 处于静止状态，弹簧测力计的读数F 与B 所受的滑动摩擦力F f 大小相等，B 对木板A 的压力大小等于B 的重力mg ，由F f ＝μF N 得，μ＝F f F N ＝F 1

. (2)物块由静止开始做匀加速运动，位移x ＝12at 2

可得：a ＝2x

根据牛顿第二定律得对于物块，F －μmg ＝ma 则：F ＝2mx

2＋μmg

则图线的斜率为：k ＝2mx ，纵轴的截距为：b ＝μmg ；

k 与摩擦力是否存在无关，物块与长木板间的动摩擦因数为：μ＝b mg ＝2xb

变式5 如图15所示，某同学设计了一个测量滑块与木板间的动摩擦因数的实验装置，装有定滑轮的长木板固定在水平实验台上，木板上有一滑块，滑块右端固定一个动滑轮，钩码和弹簧测力计通过绕

在滑轮上的轻绳相连，放开钩码，滑块在长木板上做匀加速直线运动.

图15

(1)实验得到一条如图16所示的纸带，相邻两计数点之间的时间间隔为 s ，由图中的数据可知，滑块运动的加速度大小是________ m/s 2

.(计算结果保留两位有效数字)

图16

(2)读出弹簧测力计的示数F ，处理纸带，得到滑块运动的加速度a ；改变钩码个数，重复实验.以弹簧测力计的示数F 为纵坐标，以加速度a 为横坐标，得到的图象是纵轴截距为b 的一条倾斜直线，如图17所示.已知滑块和动滑轮的总质量为m ，重力加速度为g ，忽略滑轮与绳之间的摩擦.则滑块和木板之间的动摩擦因数μ＝________.

图17

答案 (1) (2)2b

解析 (1)加速度a ＝

x BD －x OB 4T

＝错误! m/s 2≈ m/s 2

(2)滑块受到的拉力F T 为弹簧测力计示数的两倍，即：F T ＝2F 滑块受到的摩擦力为：F f ＝μmg 由牛顿第二定律可得：F T －F f ＝ma

解得力F 与加速度a 的函数关系式为：F ＝m 2a ＋μmg

由图象所给信息可得图象截距为：b ＝μmg

解得：μ＝2b

实验：探究加速度与力、质量的关系练习题

实验：探究加速度与力、质量的关系练习题 1. 某组同学利用如图(1)所示的简易装置，探究了加速度与力和质量的关系。试说明他们的实验方法及实验步骤。图(1) 图(2) 2．关于由小车实验得出牛顿第二定律F ＝ma 的下列说法中，符合实际的是（） A 、同时改变小车的质量M 及受到的拉力F ，得出加速度、力、质量三者间的关系 B 、保持小车的质量不变，只改变小车拉力，就得出加速度、力、质量三者的关系 C 、保持小车的受力不变，只改变小车质量,就得出加速度、力、质量三者间的关系 D 、保持小车质量不变，研究加速度与力的关系；再保持力不变，研究加速度与质量的关系；最后得到加速度、力、质量三者间的关系 3.质量为m 的物体放在A 地的水平面上，用竖直向上的力F 拉物体，物体的加速度a 与拉力F 的关系如图线①所示，质量为m ′的另一物体在B 地做类似实验，测得a －F 关系如图线②所示，设两地的重力加速度分别为g 和g ′，则 A.m ′＞m ，g ′=g B.m ′＜m ，g ′=g C.m ′=m ，g ′＞g D.m ′=m ，g ′＜g 答案： 1. 在本次探究中其实也可以不测量加速度的具体数值，这是因为我们探究的是加速度与其他量之间的比例关系。因此，测量不同情况下（即不同受力时、不同质量时）物体加速度的比值就可以了。由于，2 2x a t =，如果测出两个初速度为0的匀加速度运动在相同时间内发生的位移x 1、x 2，位移之比就是加速度之比，即 1122a x a x = 。如果我们能控制物体的运动时间相同，找出相

同时间内的位移，便可用位移代替加速度进行实验。 2. D 3.分析：该题要求学生利用牛顿第二定律培养借助数学图像分析问题的能力。在A 地，由牛顿第二定律：F-mg=ma 有a= m F -g=m 1F-g 同理：在B 地 a=m ' 1F-g ′ 这是一个a 关于F 的函数 m 1 (或m ' 1)表示斜率，-g(或-g ′)表示截距由图线可知 m 1＜m '1g=g ′故m ＞m ′,g=g ′选项B 正确

2 实验：探究加速度与力、质量的关系

2 实验：探究加速度与力、质量的关系【例题解析】例1 请谈谈确定本实验研究课题的思路。解析：从前几章知识可知，物体的速度是描述物体运动状态的物理量，物体的运动状态变化，是以速度这一物理量的变化表现出来的，而我们已经学习过的加速度又是描述物体速度变化快慢的物理量，所以第一个课题的确定就应是研究加速度与力的关系。而在相同力的作用下，由于物体的惯性不同，速度变化的快慢也不同，质量是物体惯性大小的量度，所以第二个课题的确定是研究加速度与质量的关系。点评：实验研究课题的确立，为科学探究提出了一个明确的目标。要注意通过观察分析或逻辑推理，培养自己提出问题、确定研究课题的能力。例2 在本探究实验中，为什么可用两车的位移之比表示加速度之比？解析：在本探究实验中，两车均做初速度为0的匀加速直线运动。由匀加速直线运动位移公式 2 021at t v x +=，式中v 0=0，且两车的运动时间t 相等，故有a ∝ x ，即 2121 a a x x =，可用两车的位移之比表示加速度之比。点评：当问题探究的是某物理量与其他物理量之间的比例关系时，可以不测出该物理量的具体数值，只需测出不同情况下该物理量的比值就行了。例3 在利用打点计时器探究加速度与力、质量关系的实验中，以下做法正确的是（） A. 平衡摩擦力时，应将重物用细绳通过定滑轮系在小车上 B. 每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力 C. 实验时，先放开小车，后接通电源 D.“重物的质量远小于小车的质量”这一条件如不满足，对探究过程也不会产生影响解析：平衡摩擦力时，不把悬挂重物用细绳通过定滑轮系在小车上，即不对小车施加拉力。在木板无滑轮的一端下面垫一薄木块，反复移动其位置，直到拖在小车后面的纸带上打出的点距均匀为止。设木板的倾角为θ，则平衡摩擦力后有mg sin θ = μ mg cos θ，即θ = arctan μ，θ与小车的质量无关，故每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力。实验时，应先接通电源，待打点计时器工作稳定后再放开小车。实验要求重物的质量远小于小车的质量，因为只有这样，重物的重力才近似等于细绳对小车的拉力。正确选项为B 。点评：注意实验条件、平衡摩擦力的目的和做法，以及打点计时器的规范操作。例4 在研究加速度与质量的关系时，为什么要用 m 1为横坐标，加速度a 为纵坐标，描绘a —m 1 图象，而不是描绘a —m 图象？解析：根据我们的经验，在相同力的作用下，质量m 越大，加速度a 越小。这可能是“a 与m 成反比”，但也可能是“a 与m 2成反比”，甚至可能是更复杂的关系。我们从最简单的情况入手，检验是否“a 与m 成反比”。实际上“a 与m 成反比”就是“a 与m 1 成正

探究加速度与力、质量之间的关系

《实验：探究加速度与力、质量的关系》教学设计一、教学内容分析 1．内容与地位普通高中课程标准试验教科书，物理1必修模块第四章《牛顿运动定律》的第二节《实验：探究加速度与力、质量的关系》《实验：探究加速度与力、质量的关系》是学习牛顿第二定律的基础，是本章的重点内容，它阐明了物体的加速度跟力和质量间的定量关系，是在实验基础上建立起来的重要规律，在理论与实际问题中都有广泛的运用． 2．教学重点、难点 ①教学重点：引导学生探究加速度与力和质量的关系的过程 ②教学难点：通过实验数据画出图像，根据图像导出加速度与力、质量的关系式 3．教学目标 ①知识目标： 1）经历探究加速度与力和质量的关系的过程，得出加速度与力和质量的关系 ②能力目标 1）培养观察能力、质疑能力、分析解决问题的能力和交流合作能力． 2）了解控制变量法、图像法等科学研究方法的应用． ③情感态度价值观让学生亲身感受物理的科学探究活动，学习探索物理世界的方法和策略，培养学生的思维。二、教法和学法设计的中心思想探究性学习是新一轮课程改革中物理课程标准里提出的重要课程理念，其宗旨是改变学生的学习方式，突出学生的主体地位，物理教师不但应该接受这一理念，而且必须将这一理念体现到教学行为中去。对学生而言，学习也是一种经历，其中少不了学生自己的亲身体验，老师不能包办代替。物理教学要重视科学探究的过程，要从重视和设计学生体验学习入手，让学生置身于一定的情景，去经历、感受。探究式教学是美国教育学家布鲁纳在借鉴了杜威的学习程序理论的基础上首先提出的，主要可分为两类：①引导发现式：创设情景——观察探究——推理证明——总结练习；②探究训练式：遇到问题——搜集资料和建立假说——用事实和逻辑论证——形成探究能力。经教学实践，形成以“引导——探究式”为主要框架，比较适合国内的实用教学模式。他是以解决问题为中心，注重学生独立钻研，着眼于思维和创造性的培养，充分发挥学生的主动性，仿造科学家探求未知领域知识的途径，通过发现问题、提出问题、分析问题、创造性地解决问题等去掌握知识，培养创造力和创造精神。三、教学媒体小车、细线、钩码、带滑轮的长木板、气垫导轨、气源、两个光电开关和与之配套的数字计时器、滑块、金属片、黄沙、小桶、托盘天平、打点计时器、纸带、坐标纸、刻度尺四、案例设计（一）复习导入教师：什么是物体运动状态的改变?物体运动状态发生变化的原因是什么? 学生：物体运动状态的改变就是指物体速度发生了改变，力是使物体运动状态发生变化的原因．教师：物体运动状态的改变，也就是指物体产生了加速度．加速度大，物体运动状态变化快；

知识讲解实验探究加速度与力质量的关系

实验：探究加速度、力、质量之间的关系【学习目标】 1．掌握在研究三个物理量之间关系时，常用的控制变量法 2．理解物体的加速度大小与力有关，也与质量有关 3．通过实验探究加速度与力和质量的定量关系 4．根据原理去设计实验，处理实验数据，得出结论 5．会分析数据表格，利用图象寻求物理规律【要点梳理】要点一、怎样测量（或比较）物体的加速度 1．物体做初速为0的匀加速直线运动，测量物体加速度最直接的办法就是用刻度尺测量位移并用秒表测量时间，由公式22xat?算出加速度。 2．可以在运动物体上连一条纸带，通过打点计时器打点来测量加速度。 3．也可以不测加速度的具体数值，而测不同情况下（即不同受力时、不同质量时）物体加速度的比值。根据22xat?，测出两初速度为0的匀加速运动在相同时间内发生的位移x1、x2，位移比就是加速度之比，即1122axax?。要点二、怎样提供和测量物体所受的恒力在现实中，仅受一个力的情况几乎是不存在的。一个单独的力的作用效果与跟它大小、方向都相同的合力的作用效果是相同的，因此，在实验中我们只要测出物体所受的合力即可。如何为运动的物体提供一个恒定的合力？又如何测出这个合力呢？可以在绳的一端挂钩码，另一端跨过定滑轮拉物体，使物体做匀加速运动的力就是物体的合力，这个合力等于钩码的重力。通过测量钩码的重力就可测得物体所受的合力。要点三、平衡摩擦力依据上面的方案中做匀变速运动的物体，受的合力并不等于钩码的重力。这是由于物体在相对运动，还要受到滑动摩擦力。如何减小滑动摩擦力，使我们所测得的钩码重力尽可能接近于物体所受的合力？ ①使用光滑的木板； ②平衡滑动摩擦力。将木板一端垫高，让物体从木板上匀速滑下，此时物体的重力分力就等于物体所受的摩擦力。 ③平衡摩擦力后，当小车的质量发生改变时，不用再平衡摩擦力。这是由于sincosmgmg????，等式的两边质量可以抵消，即与物体的质量大小没有关系。要点四、如何处理实验数据本实验的数据处理可以采用计算法和图象法两种不同的方法： 1．计算法测得加速度或加速度之比（等于位移之比）后，通过计算看看是否满足 2121FFaa?、1221mmaa? 2．图象法测得加速度后，用拉力F为横坐标，加速度a为纵坐标，描绘a—F图象，看看图象是

加速度与质量的关系

§4.2实验:探究加速度与力、质量的关系涟水中学王成超设计思想本节内容是典型的探究性实验，在新课程标准中，十分强调科学探究在课程中的作用。在内容安排中，不断给学生渗透这种思想。在本节中，学生第一次遇到用实验探究一个物理量同时跟两个物理量有关的多元问题，所以应引导学生去寻找研究问题的实验方法，与研究运动学的方法相似，仍然从简单的实例入手。如先保持物体的质量不变，研究它的加速度跟外力的关系；再保持外力相同，研究物体的加速度跟它的质量的关系。也就是让学生研究问题时逐渐具有控制变量的思想。教学目标 1、知识与技能利用所提供的实验器材完成实验，在获得知识的同时提高实验操作能力、创新能力； 2、过程与方法让学生评价和选择自己认为合适的实验方案，正确处理实验数据，掌握科学的处理方法； 3、情感态度与价值观逐步培养学生科学探究的思想，建立严谨的科学实验观。学情分析学科知识分析：学生在前面已经学习过加速度是描述速度变化快慢的物理量，而从前一节牛顿第一定律中知道力是改变物体运动状态的原因，学生对加速度与力、质量的关系的理解只是简单的定性关系。学生能力分析：本节是学生第一次遇到用实验探究一个物理量同时跟两个物理量有关的多元问题，所以学生在控制变量法研究问题方面能力有限。另外学生已经基本掌握探究性实验的研究方法，在本实验中，老师只要作一些必要的指导，学生应能完成实验操作及数据处理。教学重点探究加速度与力、质量的关系教学难点加速度的测量方法；及实验数据的处理教学器材 ①附有滑轮的长木板2块；②小车2个；③带小钩或小盘的细线2条；④钩码（牵引小车用）；⑤砝码（用于改变小车质量）；⑥刻度尺；⑦夹子；⑧细绳教学过程（一）引入新课（教师活动）物体的运动状态变化的快慢，也就是物体加速度的大小，与物体的质量

探究加速度与力、质量的关系(实验表、习题)

高一物理【4.2实验：加速度与力、质量的关系】【学习目标】 1．能独立设计探究加速度、质量、力三者关系的探究方案。 2．会测量加速度、力、质量；并能作出表示加速度与力、加速度与质量的关系的图象；能根据图象写出加速度与力、质量的关系式。 3．体会探究过程中所用的科学方法——控制变量法；学习科学家的严谨态度。【重点难点】 1.体验实验探究过程：明确实验目的、分析实验思路、制定实验方案、得出实验结论. 2.初步认识数据处理时变换坐标轴的技巧. 3.初步了解将“不易测量的物理量转化为可测物理量”的实验方法. 4.会对实验误差作初步分析. 预习案【知识梳理】 1.探究加速度与力、质量的关系（1）物体运动状态变化的快慢，也就是物体____________的大小，与物体的____________有关，还与物体____________有关. （2）物体的质量一定时，受力越大，其加速度就____________；物体的受力一定时，质量越小，加速度就____________. （3）控制变量法：探究加速度与力的定量关系时，应保持物体____________不变，测量物体在____________的加速度，分析加速度与力的关系；探究加速度与质量的关系时，应保持物体__________不变，测量不同质量的物体在____________下的加速度，分析加速度与质量的关系。这种先控制一个参量不变，研究其余参量之间变化关系的方法叫控制变量法。2.制定实验方案时的两个问题（1）测量物体的加速度可以用刻度尺测量____________，并用秒表测量____________，由公式____________算出.也可以在运动物体上安装一条通过打点计时器的纸带，根据____________来测量加速度. （2）在这个实验中也可以不测加速度的具体数值，这是因为我们探究的是____________关系. 3．在本探究实验中，我们猜想物体的加速度与它所受的力成________，与质量成

探究加速度与力、质量的关系_实验报告

实验：探究加速度与力、质量的关系 [实验目的] 通过实验探究物体的加速度与它所受的合力、质量的定量关系 [实验原理] 1、控制变量法： ⑴保持m一定时，改变物体受力Ｆ测出加速度ａ，用图像法研究ａ与Ｆ关系 ⑵保持Ｆ一定时，改变物体质量m测出加速度ａ，用图像法研究ａ与m关系 2、物理量的测量：（1）小车质量的测量：天平（2）合外力的测量：小车受四个力，重力、支持力、摩擦力、绳子的拉力。重力和支持力相互抵消，物体的合外力就等于绳子的拉力减去摩擦力。小车所受的合外力不是钩码的重力。为使合外力等于钩码的重力，必须： ①平衡摩擦力：平衡摩擦力时不要挂小桶，应连着纸带且通过打点记时器的限位孔，．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．将长木板倾斜一定角度，此时物体在斜面上受到的合外力为0。做实验时肯定无法这么准确，我们只要把木板倾斜到物体在斜面上大致能够匀速下滑（可以根据纸带上的点来判断），这就说明此时物体合外力为0，摩擦力被重力的沿斜面向下的分力（下滑力）给抵消了。由于小车的重力G、支持力N、摩擦力f相互抵消，那小车实验中受到的合外力就是绳子的拉力了。点拨：整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变托盘和砝码的质量，还是改变小车及砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力. ②绳子的拉力不等于沙和小桶的重力：砂和小桶的总质量远小于小车的总质量．．．．．．．．．．．绳子的拉．．．．．．．．．．．．．．．．．时，可近似认为 /g=(m+ m/)a,F=ma,得F=m m/g/(m+ m/);理论上F= m/g，只有当m/＜力等于．．．沙和小桶的重力。．．．．．．．．推导：实际上m ＜m时，才能认为绳子的拉力不等于沙和小桶的重力。点拨：平衡摩擦力后，每次实验必须在满足小车和所加砝码的总质量远大于砝码和托盘的总质量的条件下进行.只有如此，砝码和托盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等. 在画图像时，随着勾码重量的增加或者小车质量的倒数增加时，实际描绘的图线与理论图线不重合，会向下弯折。（3）加速度的测量： ①若v0 = 0 ，由x = v0 t + a t2 /2 得：a = 2 x / t2 , 刻度尺测量x，秒表测量t ②根据纸带上打出的点来测量加速度，由逐差法求加速度。 ③可以只测量加速度的比值a1/a2 = x1/x2 ，探究a1/a2 = F1/F2，a1/a2 = m2/m1. [实验器材] 一端附有滑轮的长木板、小车、细线和小桶、天平、砝码、钩码（或槽码）、打点计时器、学生电源、纸带、刻度尺 [实验步骤] ⑴用天平测出小车和小桶的质量m 和m/把数值记录下来。 ⑵按下图实验装置把实验器材安装好，使长木板有滑轮的一端伸出桌面 ⑶在长木板不带定滑轮的一端下面垫一小木块，通过前后移动，来平衡小车的摩擦力 ⑷把细线系在小车上并跨过定滑轮，此时要调节．．．．．．．．．．．．．．。．．．定滑轮的高度使细线与木板平行 ⑸将小车放于靠近打点记时器处，在小桶内放上砝码(5g)，接通电源，放开小车得到一打好点的纸带（注

高中物理人教版必修一 4.2实验：探究加速度与力、质量的关系教学设计、教案

4.2实验：探究加速度与力、质量的关系一、知识结构二、教学目标 1.学会用控制变量法研究物理规律. 2.会测量加速度、力和质量，能做出物体运动的a-F、a-1m图象. 3.会通过实验探究加速度与力、质量的定量关系．. 三、新知全解知识点控制变量法探究加速度a与力F、质量m的关系 1．实验原理： 2．实验器材：打点计时器、纸带、复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、夹子、细绳、低压交流电源(使用电火花打点计时器时不用低压交流电源)、导线、天平(带有一套砝码)、小盘、刻度尺．控制变量法当研究对象有两个以上的参量发生牵连变化时，我们设法控制某些参量使之不变，而研究其中两个参量之间的变化关系的方法叫控制变量法． 3．实验步骤： (1)称量质量：用天平测出小车和砝码的总质量m，小盘和砝码的总质量M.

(2)安装器材：按照如图把实验器材安装好，注意此时先不要把悬挂小盘的细绳系在车上，即不给小车加牵引力． (3)平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫一块木块，反复移动木块的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态．这时，小车拖着纸带运动时受到的摩擦阻力恰好与小车所受的重力在斜面方向上的分力平衡． (4)操作： ①把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小盘，先接通电源再放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列的点，打完点后切断电源，取下纸带，在纸带上标上纸带号码． ②保持小车和砝码的质量m不变，在小盘里放入适量的砝码，把小盘和砝码的总质量M记录下来，重复步骤①. ③保持小盘和砝码的总质量M不变，改变小车和砝码的质量m，重复以上步骤．待测物理量器材小车与其上砝码的总质量m天平小盘和盘内砝码的总质量M天平小车的加速度a 打点计时器 4.数据处理： (1)把小车在不同力作用下产生的加速度填在表中：实验序号物理量 12345 6 作用力F 加速度a 以a为纵坐标、F为横坐标，根据数据作a-F图象，用曲线拟合测量点，找出规律，分析a与F的关系． (2)把不同质量的小车(小车和钩码)在相同力的作用下产生的加速度填在表中：实验序号12345 6

实验：探究加速度与力、质量的关系-教学设计

本节选自人教版高中物理教材第四章第2节《实验：探究加速度与力、质量的关系》，牛顿第二定律是动力学的核心规律，是本章重点和中心内容，而探究加速度与力和质量的关系是学习下一节的重要铺垫。教材中实验的基本思路是采用控制变量法。本实验要测量的物理量有质量、加速度和外力。测量质量用天平，需要研究的是怎样测量加速度和外力。（1）测量加速度的方案：①方法1：小车做初速度为0的匀加速直线运动，直接测量小车移动的位移x和发生这段位移所用的时间t，a=2x/t2计算出加速度a。 ②方法2：将打点计时器的纸带连在小车上，根据纸带上打出的点来测量加速度。 ③方法3：让两个做初速度为0的匀加速直线运动的物体的运动时间t相等，那么由 a=2x/t2可知，它们的位移之比就等于加速度之比。（2）提供并且测量物体所受的外力的方案：由于我们上述测量加速度的方案只能适用于匀变速直线运动，所以我们必须给物体提供一个恒定的外力，并且要测量这个外力。但测力有一定困难，还需平衡摩擦，教材的参考案例提供的外力比较容易测量。

4．物理量的测量本实验需要测量的物理量有三个：物体的质量m、物体所受的作用力F和物体运动的加速度a。（1）质量的测量质量可以用天平测量。为了改变小车的质量，可以在小车中增减砝码的数量。（2）加速度的测量 ①方法1：小车做初速度为0的匀加速直线运动，直接测量小车移动的位移x和发生这段位移所用的时间t，a=2x/t2计算出加速度a。 ②方法2：将打点计时器的纸带连在小车上，根据纸带上打出的点来测量加速度。 ③方法3：让两个做初速度为0的匀加速直线运动的物体的运动时间t相等，那么由a=2x/t2可知，它们的位移之比就等于加速度之比，即： x 1 x 2= a 1 a 2 这样，测量加速度就转换成测量位移了。（2）力的测量现实中，仅受一个力作用的物体几乎不存在，所以实验中作用力F的含义是物体所受的合力。那么，如何测小车所受合外力F合？我们通过下面具体实验来说明。二、实验设计实验设计1：用阻力补偿法探究加速度与力、质量的关系 1．实验器材：小车、打点计时器、纸带、一端带滑轮的长木板、细线、砝码、钩码、刻度尺、天平。 2．实验步骤

高中物理第四章加速度与力质量的关系

加速度与力、质量的关系【学习目标】 1.认识影响加速度的因素—力和质量. 2.通过实验测量加速度、力、质量，分别作出加速度与力、加速度与质量的关系图象. 3.能根据图象得出加速度与力、质量的关系. 4.体会“控制变量法”对研究问题的意义. 【预习案】 1.探究加速度与力、质量的关系（1）物体运动状态变化的快慢，也就是物体____________的大小，与物体的____________有关，还与物体____________有关. （2）物体的质量一定时，受力越大，其加速度就____________；物体的受力一定时，质量越小，加速度就____________. （3）探究加速度与力的定量关系时，应保持物体____________不变，测量物体在____________的加速度；探究加速度与质量的关系时，应保持物体__________不变，测量不同质量的物体在____________下的加速度. 2.制定实验方案时的两个问题（1）测量物体的加速度可以用刻度尺测量____________，并用秒表测量____________，由公式____________算出.也可以在运动物体上安装一条通过打点计时器的纸带，根据____________来测量加速度. （2）在这个实验中也可以不测加速度的具体数值，这是因为我们探究的是____________关系. 3.怎样由实验结果得出结论在本探究实验中，我们猜想物体的加速度与它所受的力成________，与质量成____________，然后根据实验数据作出____________图象和____________图象，都应是过原点的直线. 自主探究： 1.当研究三个或三个以上的参量之间的关系时应采用什么研究方法？ 2.在探究加速度与力的关系时，这个力应是物体所受的合力，如何为运动物体提供一个恒定的合力？ 3.在研究加速度与质量的关系时，为什么要描绘a － m 1 图象，而不是a －m 图象？

加速度与力质量的关系1

公开课教案课题：探究加速度与力、质量的关系探究加速度与力、质量的关系教材分析本节是学生上高中以来接触到的第二个探究性实验，这一实验与“探究小车速度随时间变化的规律”一样，都是有确定结论的。“探究小车速度随时间变化的规律”实验使学生已经具有一定的处理此类实验问题的能力，但也给本实验又搭了一个台阶，书中没有给出确定的实验方案，要学生自己设计，给出了实验的基本思路。作为提示，书中还提醒注意两方面的问题：怎样测量（或比较）物体的速度；怎样提供和测量物体所受恒力。作为进一步的提示，还给出了一个“参考案例”，这个案例是采用通用器材设计的实验，具有普遍意义和具体指导作用。本节教材除了探究结论，还涉及到一种重要的科学研究的方法——控制变量法。实验过程及数据处理上还有三个技巧： ①理论坐标系建立技巧。“a 与m 成正比”实际上就是“a 与 m 1成正比”；②实际坐标系建立技巧。不是a -F 图象而是1212F F x x -图象；不是m a 1 -而是 1 2 21m m x x -图象；③平衡摩擦力；利用图象处理数据，用曲线拟合测量点，找出规律也是本节的方法重点。一、教学目标： 1、知识与技能（1）学会用控制变量法探究加速度与力和质量之间的关系（2）应用图像法分析处理实验数据（3）从实验中得出加速度与力成正比，与质量成反比 2、过程与方法（1）体验科学研究的基本步骤（2）知道一种常用的研究方法——控制变量法 3、情感态度与价值观培养学生尊重事实，实事求是的科学研究作风二、教学重点、难点 1、教学重点及其教学策略：重点：用控制变量法探究加速度与力和质量之间的关系教学策略：通过教师的引导，学生的互相讨论，得出实验的步骤和数据处理的方法。 2、教学难点：难点：处理实验数据并画出相关的图像三、设计思路本课题设计思路旨在让学生体验科学研究的基本步骤。通过复习牛顿第一定律等已经学过的知识引出课题——探究加速度与力和质量的关系。在教师的引导下，学生通过讨论、交流，设计实验方案，进行实验验证。处理实验数据并画出相关的图像,找出各个量之间的关系。

《实验：探究加速度与力、质量的关系》教案

实验：探究加速度与力、质量的关系一、教材分析：新课标较原有的教学大纲更注重对学生动手能力、探索能力、自己总结观察现象的能力的培养，以本节课为例，以前是验证牛顿第二定律，注重的是知识的再现，而现在变为探究，注重的是问题的提出与发现。本节课以实验的形式出现，不仅锻炼学生的动手能力，更重要的是如何设计实验，如何提出问题，以及如何操作，如何进行数据处理，分析并得出实验结果，这些才是现代中学生最应该掌握的方法和技巧。至于学生自己设计的方案不管是否符合要求，不管实验后能否得出正确的结论，都要加以鼓励，因为学生在设计和实际操作中的亲身体验才是最重要的。二、三维目标： 1．知识与技能 1)理解物体运动状态的变化快慢，即加速度大小与力有关，也与质量有关． 2)通过实验探究加速度与力和质量的定量关系． 3)培养学生动手操作能力． 2．过程与方法 1)指导学生半定量的探究加速度和力、物体质量的关系，知道用控制变量法进行实验． 2)学生自己设计实验，自己根据自己的实验设计进行实验． 3)对实验数据进行处理，看一下实验结果能验证什么问题． 3．情感态度与价值观 1．通过探究实验，培养实事求是、尊重客观规律的科学态度． 2．通过实验探究激发学生的求知欲和创新精神． 3．培养与人合作的团队精神．三、教学重点、难点： 1．教学重点 1)控制变量法的使用． 2)如何提出实验方案并使实验方案合理可行． 3)实验数据的分析与处理． 2．教学难点 1)如何提出实验方案并使实验方案合理可行． 2)实验数据的分析与处理．四、教学方法：探究、讲授、讨论、练习五、教学用具：多媒体课件，小轧一端带滑轮长木板、带小钩或小盘的细线两条；钩码(规格：10 g＼20 g，用作牵引小车的力)；砝码(规格：50g＼100 g＼200g，用来改变小车的质量)；刻度尺、计算器，铅笔；文件夹；粗线绳(用来牵引小车)．打点计时器、学生电源、纸带、气垫导轨、

实验：探究加速度与力、质量的关系教案

4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系 ★新课标要求（一）知识与技能 1、理解物体运动状态的变化快慢，即加速度大小与力有关，也与质量有关。 2、通过实验探究加速度与力和质量的定量关系。 3、培养学生动手操作能力。（二）过程与方法 1、使学生掌握在研究三个物理量之间关系时，用控制变量法实现。 2、指导学生根据原理去设计实验，处理实验数据，得出结论． 3、帮助学生会分析数据表格，利用图象寻求物理规律。（三）情感、态度与价值观 1、通过实验探究激发学生的求知欲和创新精神。 2、使学生养成实事求是的科学态度，乐于探究自然界的奥秘，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。 3、培养学生的合作意识，相互学习，交流，共同提高的学习态度． ★教学重点 1、怎样测量物体的加速度 2、怎样提供和测量物体所受的力 ★教学难点指导学生选器材，设计方案，进行实验。作出图象，得出结论 ★教学方法 1、提出问题，导入探究原理――自主选器材，设定方案，进行操作，总结归纳――进行交流。 2、对学生操作过程细节进行指导，对学生实验过程的疑难问题进行解答。 ★教学用具：多媒体、小车、一端带滑轮长木板、钩码、打点计时器、学生电源、纸带、刻度尺、气垫导轨、微机辅助实验系统一套。 ★教学过程（一）引入新课教师活动：利用多媒体投影下图：定性讨论：物体质量一定，力不同，物体加速度有什么不同？力大小相同，

作用在不同质量物体上，物体加速度有什么不同？物体运动状态改变快慢取决哪些因素？定性关系如何？学生活动：学生讨论后回答：第一种情况，受力大的产生加速度大，第二种情况：质量大的产生加速度小。学生再思考生活中类似实例加以体会。点评：教师还可举日常生活中一些实例，如赛车和普通小汽车质量相仿，但塞车安装了强大的发动机，牵引力巨大，可产生很大加速度。再如并驾齐驱的大货车和小汽车在同样大的制动力作用下，小汽车容易刹车．通过类似实例使学生获得感性认识：加速度大小既与力有关，也与质量有关，为下一步定量研究做好铺垫．（二）进行新课 1、物体加速度与它受力的定量关系探究教师活动：现在我们探究物体加速度与力、质量的定量关系（用控制变量法）。保持物体的质量不变，测量物体在不同力的作用下的加速度，探究加速度与力的定量关系。请同学生据上述事例，猜测一下它们最简单关系。学生猜测回答：加速度与力可能成正比。教师活动：如何测量加速度a？需什么器材？请同学样设计方案。学生回答：第二章我们已探究过小车速度随时间变化规律，可用该实验器材测加速度。小车在钩码牵引下作匀加速运动，利用打出纸带求加速度。教师活动：现实中，除了在真空中抛体（仅受重力）外，仅受一个力的物体几乎不存在，但一个单独的力作用效果与跟它等大、方向相同的合力作用效果相同，因此实验中力F的含义可以是物体所受的合力。如何为运动物体提供一个恒定合力？如何测？请同学们想办法。教师引导：可利用前边测加速度的器材，在钩码质量远小于小车质量条件下，钩码重力大小等于对小车拉力（至于为什么以后再讨论），但必须设法使木板光滑，或使用气垫导轨以减少摩擦直至忽略不计。这样小车受的合力就等于钩码重力。教师对学生设计方案的可行性进行评估，筛选出最佳方案进行实验。学生活动：学生思考，设计可行方案测量，也可借鉴教师提供案例进行设计。教师活动：指导学生分组实验，把小车在不同拉力下的加速度填在设计好的表格中。学生活动：学生设计实验步骤，进行分组实验，取得数据。教师活动：如何直观判断加速度a与F的数量关系？指导学生以a为纵坐标，以F为横坐标建立坐标系，利用图象找规律。利用实物投影展示某同学做的图象，让大家评价。学生活动：学生在事先发给的坐标纸上描点，画图象，看图象是否是过原点的直线，就能判断a与F是否成正比。分析研究表格中数据，得出结论。 2、物体的加速度与其质量的定量关系探究教师活动：保持物体所受力相同，测量不同质量的物体在该力作用下的加速度，探究加速度与质量关系，请同学们用最简单关系猜测一下二者是什么关系？教师解

高中物理必修一实验：探究加速度与力和质量的关系教案

§4.2 实验：探究加速度与力和质量的关系一、教学目标： 1、知识与技能（1）学会用控制变量法探究加速度与力和质量之间的关系（2）能利用纸带计算小车在运动的过程中的加速度（3）从实验中得出加速度与力成正比，与质量成反比 2、过程与方法（1）体验科学探究的基本步骤（2）学会使用常见的研究方法——控制变量法 3、情感态度与价值观（1）使学生在互相协作中，发扬团队精神（2）培养学生尊重事实，实事求是的科学研究作风二、教学重点、难点 1、教学重点重点：用控制变量法探究加速度与力和质量之间的关系 2、教学难点难点：如何平衡摩擦力三、设计思路本课题设计思路旨在让学生体验科学研究的基本步骤。通过复习牛顿第一定律等已经学过的知识引出课题——探究加速度与力和质量的关系。在教师的引导下，学生通过讨论、交流，，设计实验方案，给出所需的实验器材,进行实验验证。教学策略：通过教师的讲解和演示以及学生亲自动手操作,使学生能够相互合作,同时又有教师指导的情况下.正确处理数据,得出实验结论.体验科学探究的乐趣. 四、教学资源演示实验器材：光滑的水平板（一端带有定滑轮）;钩码，细绳，打点计时器,学生电源,纸带,复写纸,小车. 五、教学过程引入新课教师提问:我们知道物体的运动状态是用速度描述的呢?那么物体运动状态改变的快慢,其实也就是支物体速度改变的快慢.我们是用加速度来描述. 那么大家想想看,影响物体速度改变的快慢的因素有哪些呢? 学生回答: 物体的质量和物体所受的力进一步引导学生,提问:那么在其他因素相同的情况下:质量大的物体速度改变的快,还是质量小的物体速度改变的快呢? 学生通过思考,根据牛顿第一定律知道:质量是物体惯性的量度,质量大的物体惯性大,运动状态难改变. 让学生尝试利用日常生活事例说明:相同牵引力的情况下,同一辆车,空车时速度增大的快,而满载时速度增大的慢.说明其他因素相同的情况下,质量小的物体速度容易改变.也就是质量小的物体加速度大. 再次提问: 那么在其他因素相同的情况下;物体受力大速度改变的快呢?还是受力小的物体速度改变的快呢? 学生通过思考,根据生活经验:物体受力小,运动状态难改变.加速度就小.反之也成立. 让学生尝试利用日常生活事例说明:相同质量的情况下,同一辆车,牵引力大的时候速度增大的快,

探究加速度与力的关系

探究加速度与力的关系 2 实验：探究加速度与力、质量的关系整体设计牛顿第二定律是动力学的核心规律，是本章重点和中心内容，而探究加速度与力和质量的关系是学习下一节的重要铺垫.本节是探索规律的实验，重点就是让学生亲身体验探究过程.在教师的引导下学生动手、动脑进行设计研究，体会通过控制变量来研究物理规律的重要方法，在研究电阻、电容等实验中都会用到此法.只有让学生在实际的设计和操作中才能使学生体会到物理学研究的方法，达到掌握方法、提高能力的目的. 教学重点 1.怎样测量物体的加速度. 2.怎样提供和测量物体所受的力. 教学难点指导学生选器材，设计方案，进行实验，作出图象，得出结论. 课时安排 1课时三维目标知识与技能

1.理解物体运动状态的变化快慢，即加速度大小与力有关，也与质量有关. 2.通过实验探究加速度与力和质量的定量关系. 3.培养学生动手操作能力. 过程与方法 1.使学生掌握在研究三个物理量之间关系时，用控制变量法实现. 2.指导学生根据原理去设计实验，处理实验数据，得出结论. 3.帮助学生会分析数据表格，利用图象寻求物理规律. 情感态度与价值观 1.通过实验探究激发学生的求知欲和创新精神. 2.使学生养成实事求是的科学态度，乐于探究自然界的奥秘，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦. 3.培养学生的合作意识，相互学习、交流、共同提高的学习态度. 课前准备带有滑轮的长木板2个、小车2个、打点计时器、秒表、钩码、夹子、刻度尺、细线、气垫导轨、数字计时器、光电门两个. 教学过程导入新课

情景导入多媒体播放十字路口红绿灯时摩托车、载重汽车减速停止与加速启动的画面. 图4-2-1 通过以上画面我们可以看出，摩托车启动很快，而载重汽车启动很慢，这是为什么呢？复习导入复习提问：物体运动状态的改变是指哪个物理量的改变？标志物体运动状态变化快慢的物理量是什么？回答：物体运动状态的改变是指速度的改变，加速度是反映物体运动状态变化快慢的物理量. 通过上一节学习，我们知道：物体的质量越大，物体的运动状态越难改变；物体的质量越小，物体的运动状态较易改变.请同学们根据上节所学知识及日常见闻实例猜测一下：加速度的大小与哪些物理量有关？学生猜想：加速度的大小与物体的受力、质量有关. 推进新课既然物体的加速度与物体的质量和它受到的力有关，到底存在怎样的关系，请同学们讨论一下，通过什么实例可定性地说明它们之间的关系. 学生讨论后回答： 1.质量大的物体加速度小.如：并驾齐驱的大货车与小汽

实验探究加速度与力质量的关系

实验探究加速度与力质量的关系集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-

§4.2实验：探究加速度与力、质量的关系【学习目标】 1.学会用控制变量法研究物理规律。 2.会测量加速度、力和质量，能作出物体运动的a -F、a -1 M 图象。 3.通过实验探究加速度与力、质量的定量关系。【学习重点】 1.会测量加速度、力和质量，能作出物体运动的a -F、a -1 M 图象。 2.通过实验探究加速度与力、质量的定量关系。【方法指导】自主探究、交流讨论、自主归纳【实验基础】 [实验原理及操作] 【数据处理及分析】一、数据处理 1．计算法：测得加速度或加速度之比(等于位移之比)后，通过计算看看是否满足a1 a2 ＝ F1 F2 、 a1 a2 ＝ M1 M2 。 2．图象法：以拉力F为横坐标，加速度a为纵坐标，描绘a -F图象，看看图象是否为过原点的倾斜直线；以1 M 为横坐标，加速度a为纵坐标，描绘a -1 M 图象，看看图象是否为过原点的倾斜直线。 3．实验结论 (1)保持物体质量不变时，物体的加速度a与所受力F成正比。 (2)在力F不变时，物体的加速度a与质量M成反比。二、误差分析 1.实验原理不完善造成系统误差 2.测量、操作不够准确造成偶然误差

(1)质量的测量误差。(2)纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差。 (3)拉线或纸带不与木板平行会造成误差。(4)平衡摩擦力不够(或过度)造成的误差，该误差使作出的图线在横轴(或纵轴)上产生截距。三、注意事项 1．平衡摩擦力时不要挂重物，整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和重物的质量还是改变小车及砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力。 2．实验中必须满足小车和砝码的总质量远大于小盘和重物的总质量。只有如此，重物和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等。 3．小车应靠近打点计时器且先接通电源再放手。 4．作图象时，要使尽可能多的点落在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧，离直线较远的点应该舍去不予考虑【课堂互动·考点探究】用如图所示的装置研究在作用力F一定时，小车的加速度a与小车质量M的关系，某位同学设计的实验步骤如下： A．用天平称出小车和小桶及内部所装沙子的质量 B．按图装好实验器材 C．把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂沙桶 D．将电磁打点计时器接在6 V电压的蓄电池上，接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车质量 E．保持小桶及其中沙子的质量不变，增加小车上的砝码个数，并记录每次增加后的M值，重复上述实验 F．分析每条纸带，测量并计算出加速度的值 G．作a -M关系图象，并由图象确定a -M关系 (1)该同学漏掉的重要实验步骤是________，该步骤应排在________步实验之后。 (2)在上述步骤中，有错误的是________，应把________改为________。 (3)在上述步骤中，处理不恰当的是________，应把________改为________。

物理《实验探究加速度与力质量的关系》教案

实验：探究加速度与力、质量的关系教案教学目标: ★知识与技能要求学生认真看书，明确用“比较”的方法测量加速度；探究加速度与力、质量的关系；作出a-F、a-1／m图象。 ★过程与方法 1．在学生实验的基础上得出a∝F、a∝1／m的实验结论，并使学生对牛顿第二定律有初步的理解。 2．渗透科学的发现、分析、研究等方法。 ★情感态度与价值观通过对a∝F、a∝1／m的探究，在提高学生实验能力的基础上，体验探究带来的乐趣，激发学生学习物理的兴趣。教学重点与难点: 重点：对a∝F、a∝1／m的探究难点：对探究性实验的把握。教学方式：本节课主要采取的是“实验——探究”教学方式。教学工具： 1．学生分组实验的器材：木板、小车、打点计时器、电源、小筒、细线、砝码、天平、刻度尺、纸带等。(①附有滑轮的长木板2块；②小车2个；③带小钩或小盘的细线 2条；④钩码(槽码)，规格：10 g、20 g，用做牵引小车的力；⑤砝码，规格：50 g、100 g、200 g，用做改变小车质量；⑥刻度尺；⑦1 m～2 m粗线绳，用做控制小车运动) 如果没有小规格钩码或槽码，可以用沙桶及沙子替代，增加天平及砝码，用来测质量。 2．计算机及自编软件，电视机(作显示)。 3．投影仪，投影片。教学设计：新课导入： 1．复习提问：物体运动状态改变快慢用什么物理量来描述，物体运动状态改变与何因素有关?关系是什么? 教师启发引导学生得出：物体运动状态改变快慢用加速度来描述，与物体质量及物体受力有关。 (学生更详细的回答可能为：物体受力越大，物体加速度越大；物体质量越大，物体加速度越小) 2．教师引导提问进入新课：物体的加速度与物体所受外力及物体的质量之间是否存在一定的比例关系?如果存在，其关系是什么?请同学猜一猜。 (学生会提出很多种猜想，对每一种猜想，教师都应予以肯定) 教师在学生猜想的基础上进一步引导启发学生：我们的猜想是否正确呢，需要用实验来检验。这就是我们这节课所要研究的加速度与力、质量的关系。指导学生确定实验方案、完成实验操作：一、实验介绍投影：实验装置如图所示。讲解：我们用小车作为研究对象，通过在小车上增减砝码可以改变小

实验：探究加速度与力、质量的关系_教案

实验：探究加速度与力、质量的关系【教学目标】一、知识与技能 1．理解物体运动状态的变化快慢即加速度大小与力有关，与质量也有关。 2．通过实验探究加速度与力和质量的定量关系。 3．培养学生动手操作能力。二、过程与方法 1．指导学生半定量地探究加速度与力和质量的关系，知道用控制变量法进行实验。 2．引导学生自己设计实验，并根据设计进行实验。 3．对实验数据进行处理，并能根据数据结果得出结论。三、情感、态度、价值观 1．通过实验，培养实事求是、尊重客观规律的科学态度。 2．通过探究激发学生的求知欲和创新精神。 3．培养与人合作的团队精神。【教学重点】 1．控制变量法的使用。 2．如何提出实验方案，并使实验方案合理可行。 3．实验数据的分析和处理。【教学难点】 1．在老师引导下提出切实可行的实验方案。 2．实验的操作过程。【教学准备】多媒体课件，小车（20辆，每辆车上贴上质量为200g，贴上“参照车”与“实验车”字样），一端带有滑轮的长木板（20个），一次性小塑料口杯及棉线套（20个，质量可忽略），50g 规格钩码10盒（每盒10个），托盘天平砝码20盒，刻度尺（米尺），线绳若干，铁文件夹10个，计算机和大屏幕投影系统一套，计算器。【教学要求】上课地点为实验室，共分成10组，五个学生一组，每组男、女生都要有，选出组长一名。每组桌上贴上组号，每个学生发学案一张，每组同学带课本，计算器，铅笔。

【课时安排】 2课时【教学过程】第1课时设计实验方案（教师组织学生讨论并回答学案上的问题）问题1：本节课研究物体运动的加速度大小跟什么有关，请同学们先猜一猜加速度大小跟什么有关？教师注意：学生可能猜出质量和力以外的因素，教师引导或告之本节课只探究加速度与力和质量的关系。问题2：请同学们猜一猜加速度与力、质量有什么关系，列举出实例。如果学生说不出实例，教师可以列举以下典型的例子：绿灯亮后，摩托车先冲出，然后小轿车，最后载重货车，说明质量大加速度小；方程式赛车的发动机功率大，启动快，加速度大，说明力大加速度大。播放以上例子的视频。问题3：能否从理论上验证力越大，加速度越大；质量越大，加速度越小是合理的？参考答案：力是改变运动状态的原因，力大运动状态容易改变，而运动状态的改变快慢是用加速度来描述的，因此力大，加速度大；质量是惯性大小的量度，质量大，惯性大，运动状态难改变，即加速度小。教师注意：学生回答这一问题时，容易用举实例法，教师注意引导从理论出发。问题4：研究一个物理量同时与两个物理量有什么关系，应当采用什么方法？学生很容易回答出用控制变量法。问题5：初中用过这种办法吗？举例说明。（安排此问题的目的是向学生进行物理学研究方法的教育）参考答案：在讨论电流与电压、电阻两个量是什么关系时；在讨论压强与压力、作用面积两个量是什么关系时。问题6：保持质量一定，怎样研究加速度与力的关系，或保持力一定，怎样研究加速度与质量的关系？学生会回答出用打点计时器测出几个加速度及所对应的力，分析加速度与力关系或加速度与质量关系，若不提测加速度，可追问如何测出加速度。以上6个问题难度不大，建议采用单独让某个学生回答的方式即可，不必给时间进行小组内讨论。