实验探究加速度与力质量的关系教案

高中物理

《实验：探究加速度与力、质量的关系》导学案

【学习目标】

1、学会用控制变量法研究物理规律，

2、学会利用函数图像分析物理量之间的关系 3、探究加速度与力、质量的关系 【学习重点】

探究加速度与力、质量的关系，利用函数图像分析物理量之间的关系 【学习难点】

由实验结果得出结论， 【知识链接】

1、打点计时器是测什么的仪器 打点周期是多少 时间 0.02s

2、如何用纸带求加速度 逐差法

【学习过程】（认真阅读教材p71-74页完成下列问题）

打点计时器

一、实验目的：

1、 探究加速度与力、质量的关系：

2、掌握利用控制变量法研究多变量之间的关系。 3、掌握利用图像处理实验数据的方法。 二、实验原理

1、采用控制变量法：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化，而研究其中 两个量 的变化的方法。本试验有F m a三个参量，研究加速度与力、

质量的关系时，我们先控制一个变量。即当力不变时，加速度与 m 的关系； 当质量不变时，加速度与 F 的关系。 2、要测量的物理量有：

三、实验器材

打点计时器，纸带及复写纸片，小车，一端附有定滑轮的长木板，小桶和砂，细绳， 导线，天平， 砝码 刻度尺 、 低压

实验：探究加速度与力、质量的关系

在前面的学习中，我们知道了如何描述物体的运动状态。我们用什么来描述它呢？对，用速度来描述，那速度无论是大小还是方向有一个发生变化，我们就说物体的运动状态发生改变。那我们又如何描述速度的变化呢？对，用加速度。 那这节课我们就来探讨加速度与力、质量这两个物理量之间的关系。在定量分析之前，我们先来定性地做一个讨论。假如有两辆汽车，咱们有两个同学要驾驶它们比赛。A组呢，是相同质量的法拉利、奇瑞QQ，但是法拉利的马力是1000匹，而QQ的马力是300匹，那我们同学会选哪辆呢？肯定是法拉利，为什么呀？因为法拉利跑的更快一些。也就是说相同质量的物体，受到的外力越大，速度变化的越快，加速度越大；B组是相同马力的两辆车，但是一个车呢质量较小——是小轿车，而另一辆车呢质量较大——是满载的大货车。那同学们会选哪辆？小轿车，为什么呀？这也就是说受到相同的外力的物体，质量越小，加速度越大。那通过这两个例子，我们可以看出来：加速度与外力是呈正相关的，与质量呢是负相关的。那究竟它们有怎样的定量关系，我们通过实验来探究。 运动状态→速度→加速度 a：与F呈正相关，与m呈负相关。 M一定

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

【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. 【知识链接】

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 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.

　　按照教材中的实验装置和原理，本实验的研究对象是小车，探究的是小车的加速度a与其所受合力F以及质量m之间的关系。在平衡摩擦力之后绳的拉力就是小车F所受的合力，而将盘和砝码的重力mg近似当作小车的拉力，所以测出了盘和砝码的重力mg就测出了小车受的合力F。采用的方法是控制变量法，即在探究加速度与力的关系时，保持小车的质量不变，通过改变盘中砝码的个数来改变小车的拉力;在探究加速度与质量的关系时，保持盘和砝码的质量不变，通过改变小车上的砝码个数来改变小车的质量。其实实验中小车的拉力不等于盘和砝码的重力，所以这样处理必然造成系统误差。从理论上分析只有当M》m时，拉力将无限接近mg。但在实际中要想保证M》m又很难控制，所以按此思路进行实验系统误差不仅不可避免反而可能很大，很可能探究不出加速度与其所受合力以及质量之间的正确关系。

　　如果变换研究对象，还用这个装置，可以有效的消除实验过程中带来的系统误差。就是把研究对象由小车改为由小车、盘和砝码组成的系统，探究的是系统的加速度a与其所受合力F以及质量M+m之间的关系，那么在平衡摩擦力之后，盘和砝码的重力mg就是系统的合力，而不是近似相等。这样在探究加速度和力的关系

高中物理课堂教学教案 年 月 日

质量和力的关系 课 型 课 题 §4.2 实验:探究加速度、新授课（1课时） 教学目标知识与技能 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．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， 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． 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． 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． 教学重点、难点教学方法教学手段 探究、讲授、讨论、练习

4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系

一、填空题。

1、实验目的是探究物体加速度与 、 的关系。 2、本实验的基本思路是采用 法。

3、保持物体的 不变，测量物体在不同力作用下的 ，探究加速度与 的关系，探究时可以采用根据实验数据绘制图象的方法，也可以采用比较的方法，看不同的 外力与由此外力产生的加速度的比值有何关系。

4、保持物体的 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 的关系，探究时采用实验数据绘制图象的方法。

5、实验中取小车作为研究物体，需要测量的物理量有三个： 、小车所受、 的力、 。小车的质量可以用 测量，要改变小车的质量，可以在小 车中增减 ；用小盘和砝码牵引小车，使小车做匀加速运动的力与小盘和砝码的重力 相等，增减小盘中的砝码就可以改变小车受到的力；在小车上安装一条纸带，根据 打出的点来测量小车获得的加速度。

6、实验器材包括一端带滑轮的长木板， ，纸

第13讲 实验：探究加速度与力、质量的关系

【教学目标】

1.学会用控制变量法研究物理规律. 2.学会灵活运用图象法处理物理问题的方法.

3.探究加速度与力、质量的关系，并验证牛顿第二定律． 【教学过程】 【实验目的】

1．学会用控制变量法研究物理规律。 2．探究加速度与力、质量的关系。 3．掌握利用图象处理数据的方法。 【实验原理】

探究加速度a与力F及质量M的关系时，应用的基本方法是控制变量法，即先控制一个参量——小车的质量M不变，讨论加速度a与力F的关系，再控制小盘和砝码的质量不变，即力F不变，改变小车质量M，讨论加速度a与M的关系。 【实验器材】

打点计时器；纸带及复写纸；小车；一端附有定滑轮的长木板；小盘和砝码；细绳；低压交流电源；导线；天平；刻度尺。 【实验步骤】

1．用天平测量小盘的质量m和小车的质量M。

0

0

2．按图所示把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上(即不给小车加牵引力)。

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板，反复移动薄木板的位置，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．把小车停在打点计

4.2实验：探究加速度与力、质量关系

一、

教材分析

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. 二、

教学目标

知识与技能

通过实验探究加速度与力和质量的定量关系. 过程与方法

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. 情感态度与价值观

通过实验探究激发学生的求知欲和创新精神. 三、 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. 四、 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. 五、

教学过程

导入新课 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

4.2实验：探究加速度与力、质量的关系

班级________姓名________学号_____ 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

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

用DIS研究加速度与力的关系，加速度质量

的关系

实验一用DIS研究加速度与力的关系

实验目的

研究小车在质量一定的情况下，加速度与作用力的关系。

实验器材

DIS（位移传感器、数据采集器、计算机等）、带滑轮的轨道、小车、钩码、小车配重片、天平等。

实验过程

1．用天平测小车的质量。

2．测量钩码的重力（作为对小车的拉力）。

3．如图所示，在轨道上放置小车并安装传感器，连接线路，将细线连接小车，跨过滑轮系住小钩码，释放小车测定加速度。

a / m?s－2

F / N

5．保持小车质量不变，改变钩码的大小重复实验。

6．处理实验数据（包括在a－F中画图像），归纳得出结论。

本实验应注意：

1．轨道应保持水平。

2．小车与轨道的摩擦力要小。

3．钩码的质量也应小些。

实验二用DIS研究加速度与物体质量之间的关系实验目的

研究小车在受力一定的情况下，加速度与质量的关系。

实验器材

同前。

实验过程

参照前面的实验步骤，写出本实验的步骤：

a / m?s－2

m / kg

在下左图中画出a－m图像，并在下右图中通过重新设置变量，使图像成为一条直线。

相关习题

1．（2008闸北期末）“用DIS 研究加速度与力的关系”实验中，应选用摩擦力 的轨道，选用的钩码的

质量应 些（填“大”或“小