高中物理4.2实验探究加速度与力、质量的关系导学案新人教版必修1

高中物理 4.2实验探究加速度与力、质量的关系导学案新人教版
必修1
【学习目标】
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.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.
【重点难点】
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.
【学习内容】
课前预习
1．从前几章的知识可知，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________这一物理量的变化表现出来的．而我们已经学习过的____________是描述物体速度变化快慢的物理量，因此加速度便是描述物体运动状态变化快慢的物理量．所以，第一个课题就应是______________
__________________．而在相同力的作用下，由于不同质量物体的惯性不同，速度变化的快慢也不同，质量是物体惯性的量度，所以，第二个课题就应是____________________________．
2．在该实验中有三个变量，为了研究问题的方便，可采取保持一个量不变，而观察另外两个量变化的情况的方法，称为________________．
思考利用第二章“探究小车速度随时间变化的规律”实验装置，除了电磁打点计时器外，探究加速度与力、质量的关系，还需要哪些器材？
3．探究加速度与力的关系时的基本思路是：保持物体的________不变，测量物体在不同的力的作用下的加速度，分析加速度与力的关系．
4．探究加速度与质量的关系时的基本思路是：保持物体________________相同，测量不同质量的物体在这个力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系
思考 1．控制变量法：在研究三个物理量之间的关系时，先让其中一个量保持不变，研究另外两个量之间的关系，最后总结三个量之间的相互关系．
2．实验原理：研究加速度与物体受到的合外力间的关系时，保持物体的质量不变；研究加速度与物体的质量间的关系时，保持物体受到的合外力不变．
探究知识
一、研究多个变量之间关系的重要方法
提出问题
1．既然物体的加速度与物体的质量以及它受到的力有关，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．
2．加速度的大小与物体的受力和物体的质量有关，那么我们应采用什么方法来研究加速度的大小与物体的受力和物体的质量之间的定量关系呢？
二、加速度与力的关系
学生阅读
明确以下两个方面的内容：
1．实验的基本思路：保持物体的质量不变，测量物体在不同力下的加速度，分析加速度与力的关系．
2．实验数据的分析：根据定性分析判断结果：力越大，加速度越大，猜测a ∝F ，Fn.
三、加速度与质量的关系
阅读课本，明确以下两个方面的内容：
1．实验的基本思路：保持物体受力不变，测量不同质量的物体在这个力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系．
2．实验数据的分析：根据定性分析判断结果：质量越大，加速度越小，猜测a ∝1m ，1mn
四、制定实验方案时的两个问题
1．怎样测量(或比较)物体的加速度？
(1)测量方法 ①让物体做初速度为零的匀加速直线运动，用刻度尺测量物体运动的位移，用秒表测量物
体运动的时间，由x ＝12
at2公式算出． ②让物体做初速度为零的匀加速直线运动，在运动物体后安装一条通过打点计时器的纸带，根据纸带上打出的点来测量加速度．
(2)比较方法
①如果测出两个初速度为零的匀加速直线运动在相同时间内发生的位移x1、x2，位移之比就是加速度之比．
a1a2＝x1x2
②如果测出两个初速度为零的匀加速直线运动的物体在相同位移内所用时间t1、t2，时间比的平方就是加速度之比的倒数．
a1a2＝t22t21
2．怎样提供和测量物体所受的恒力？
如图1所示，在水平木板上放置一辆小车．小车的前端系上细绳，细绳的另一端跨过定滑轮并挂上一个质量很小的重物．小车的尾部挂上一条纸带，纸带穿过打点计时器．为了消除摩擦力对小车的影响，必须将木板无滑轮的一端稍微垫高一些，用____________来抵消摩擦力，直到小车不挂重物时能匀速运动为止．当挂上重物时，只要重物的质量____________小车的质量，那么可近似认为重物所受的重力大小等于小车所受合外力的大小．
图1
例1 在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，计算出各纸带的加速度后，将测得的反映加速度a 和力F 关系的有关数据记录在表1中．将测得的反映加速度a 和质量M 关系的数据列在表2中． 1.00
(1)根据表中所列数据，分别画出a －F 图象和a －1M
图象．
(2)从图象可以判定：当M 一定时，a 与F 的关系为____；当F 一定时，a 与M 的关系为____．
(3)由a －F 图象可知，M ＝______.
(4)由a －1M
图象可知，F ＝______ .
图2
例2 在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，利用如图2所示的装置．
(1)本实验采用的实验方法是______
A ．控制变量法
B ．假设法
C ．理想实验法
(2)下列说法中正确的是______
A ．在探究加速度与质量的关系时，应改变拉力的大小
B ．在探究加速度与外力的关系时，应该改变小车的质量
C ．在探究加速度a 与质量m 的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出a －1m
图象 D ．当小车的质量远大于托盘和砝码的总质量时，才能近似认为细线对小车的拉力大小等于托盘和砝码的总重力大小
(3)某同学测得小车的加速度a 和拉力F 的数据如下表所示：(小车质量保持不变) ①根据表中的数据在图3坐标上作出a －F 图象．
图3
②图线不过原点的原因可能是_______________________________________________
【课堂小结与反思】
本节课以实验为依据，采用控制变量法进行研究.根据已掌握的物理知识自行设计实验方案、探索物理规律是物理学研究的重要方法.其基本思路是：
提出问题→猜想（作出假设）→进行实验（收集数据）→数据分析→得出结论→反复验证→得出定律.
【课后作业与练习】
1．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，关于小车所受的合力，下列叙述中正确的是( )
A．小车所受合力就是所挂吊盘和砝码的重力
B．小车所受合力的大小等于吊盘和砝码通过细绳对小车所施加的拉力
C．只有在平衡摩擦力后，小车所受合力才等于细绳对小车的拉力
D．只有在平衡摩擦力后，且小车的质量远大于吊盘与砝码的总质量时，小车所受合力才可以认为等于吊盘和砝码的重力
2．在本实验中，下列做法和理由正确的是( )
A．实验中所用电源为低压直流电源
B．可以将装有沙子的小桶用钩码代替，这样会使实验更加方便
C．实验结果不用a－M图象，而用a－1/M图象，是为了便于根据图象直观地做出判断D．小车运动的加速度可用天平测出小桶和沙的质量(M′和m′)以及小车质量M后直接用公式a＝(M′＋m′)g/M求出．
3．在本实验中，下列说法中正确的是( )
A．平衡摩擦力时，小桶应用细线通过定滑轮系在小车上，但小桶内不能装沙
B．实验中无须始终保持小车和砝码的质量远远大于沙和小桶的质量
C．实验中如用纵坐标表示加速度，用横坐标表示小车和车内砝码的总质量，描出相应的点在一条直线上时，即可证明加速度与质量成反比
D．平衡摩擦力时，小车后面的纸带必须连好，因为运动过程中纸带也要受到阻力
4．实验台上备有下列器材：
A．打点计时器、纸带及复写纸片；B.附有定滑轮的长木板；C.小车；D.砝码；E.钩码；F.小桶、细绳、沙；G.两根导线；H.停表；I.天平(附砝码)；J.刻度尺；K.弹簧秤；L.6 V蓄电池；M.学生电源；N.小木板；O.铁架台．为探究加速度与力和质量的关系，选用的器材是_______.。