实验：探究加速度与力、质量的关系教学设计文档格式.doc
《实验：探究加速度与力、质量的关系教学设计文档格式.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《实验：探究加速度与力、质量的关系教学设计文档格式.doc（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
三、教学重点难点
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.
四、教学用具：
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.
五、教学过程
导入新课
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车在相同的制动力下，小汽车停下来用的时间少.
2.受力大的物体加速度大.如：
赛车和普通小汽车质量相近，但赛车安装了强大的发动机，牵引力大，提速很快.
点评：
通过类似的实例使学生获得感性认识，为下一步定量研究作好铺垫.下面我们来定量探究一下这三个量之间的关系.
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？
学生思考后回答：
可以先研究加速度与物体受力的关系，再研究加速度与物体的质量的关系.
教师总结：
当研究三个物理量之间的关系时，先要保持某个量不变，研究另外两个量之间的关系，再保持另一个量不变时，研究其余两个量之间的关系，然后综合起来得出结论.这种研究问题的方法叫控制变量法，是物理学中研究和处理问题时经常用到的方法.
下面通过控制变量法研究一下加速度与物体受力和质量的关系.
一、加速度与力的关系
让学生阅读课本，明确以下两个方面内容：
1.实验的基本思路：
保持物体的质量不变，测量不同力下的加速度，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.
（1）设计表格，如：
次数
项目
1
2
3
4
5
6
F/N
a/（m·
s-2）
（2）建立坐标系如图4-2-2：
图4-2-2
（3）描点
（4）连线
通过得到的图线，分析a与F的关系.实验发现a-F图象是一条过原点的直线.改变小车的质量重复上面步骤，看得出的图象有什么不同.
二、加速度与质量的关系
让学生阅读课本，明确以下两个方面的内容：
保持物体受力不变，测量不同质量下的加速度，分析加速度与质量的关系.
质量越大，加速度越小，猜测a∝,
a/m·
s-2
m/kg
/kg-1
/kg-n
（2）建立坐标系如图4-2-3：
a-或a-
图4-2-3
得到图线分析，分析a与m的关系.
为了增强学生做实验的目的性，引导学生分析以下内容：
这个实验需要测量的物理量有三个：
物体的速度、物体所受的力、物体的质量.质量可用天平测量，本实验要解决的主要问题是怎样测量加速度和怎样提供与测量物体受到的力.
三、制定实验方案时的两个问题
图4-2-4
1.怎样测量（或比较）物体的加速度，你能想到哪些方法？
让学生思考后回答：
用如图4-2-4所示的装置：
在一端有滑轮的长木板上，放一小车，通过细绳另一端的钩码拉小车.
（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，用秒表测量出运动的时间，由x=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.
（3）直接用加速度计测量.
总结：
这些方法的共同特点是直接测出了加速度的大小，我们要探究的是加速度与其他量之间的比例关系，如果不直接测出加速度，我们能否找出加速度和质量之间的定量关系呢？
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.
②如果测出两个初速度为零的匀加速直线运动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.
2.怎样提供和测量物体所受的恒力.
现实中，除了真空中抛出或落下的物体（仅受重力）外，仅受一个力的物体几乎是不存在的.然而，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，实验中力F的含义可以是物体所受的合力.那么，如何为一个运动的物体提供一个恒定的合力？
如何测出这个合力呢？
交流讨论：
用前边测加速度的器材，使物体做匀加速运动的力就是物体的合力，这个合力就等于钩码的重力.通过改变钩码的个数就可以改变物体所受的合力，通过测量钩码的重力就可测得物体所受的合力.
注意事项：
（1）在钩码质量远小于小车质量的条件下，钩码的重力大小才近似等于小车所受合力.（至于为什么，以后再讨论）
（2）小车在运动时还受到木板对它的滑动摩擦力，那么我们如何减小滑动摩擦力，使物体所受的合力尽可能接近钩码的重力？
学生交流讨论，大胆设想，并小组总结.
结论：
（1）换用接触面光滑的木板.
（2）平衡滑动摩擦力.方法：
将木板一端垫高，让小车从木板上能匀速滑动.
根据上面讨论的内容选定自己的实验方案进行实验，记录实验数据.
学生进行分组实验，教师巡回指导.
四、怎样由实验结果得出结论
学生分组实验结束后，利用前面的方法处理实验数据，分析得出实验结论，让小组代表发言.
教师对各小组学生的实验方案、数据处理方法、实验结论等情况进行评价，让学生明确，只要设计方案合理，亲身体验探究过程，至于能否得出正确结果并不多么重要.
六、教学评价
基础练习：
1．为了更直观地反映物体的加速度a与物体质量m的关系，往往用二者的关系图象表示出来，该关系图象应选 （ ）
A．a－m图象 B．m－a图象
C．a－图象 D.－a图象
2．如果a－图象是通过原点的一条直线，则说明 （ ）
A．物体的加速度a与质量m成正比
B．物体的加速度a与质量m成反比
C．物体的质量m与加速度a成正比
D．物体的质量m与加速度a成反比
3．在利用打点计时器和小车做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，下列说法中正确的是 （ ）
A．平衡摩擦力时，应将砝码盘及盘内砝码通过定滑轮拴在小车上
B．连接砝码盘和小车的细绳应与长木板保持平行
C．平衡摩擦力后，长木板的位置不能移动
D．小车释放前应靠近打点计时器，且应先接通电源再释放小车
4．在“验证牛顿第二定律”的实验中，在研究加速度a与小车的质量M的关系时，由于没有注意始终满足M≫m的条件，结果得到的图象应是图中的 （ ）
5．如图所示的是做探究牛顿第二定律实验中打出的一条纸带，相邻记数点的时间间隔为T，间距x1、x2、x3……xn已测量出．
（1）请写出三个不同的计算加速度的表达式．
（2）甲、乙两同学用同一装置做实验，画出了各自的a－F图象（如图所示）这两个同学在做实验时，采用的哪一个物理量不同？
试比较其大小．
基础过关：
6．某位同学利用气垫导轨装置做“探究加速度与物体所受力的关系”的实验中，记录了有关数值，如下表所示：
砝码质
量/（g）
拉力近似值
（g＝10m/s2）
光电门1记录时间/（s）
（遮光条宽度1cm）
滑块速度v1
（m/s）
0.038
10
0.027
15
0.022
20
0.019
光电门2记录时间/（s）
滑块速度
v2（m/s）
光电门1、2间
距离/（cm）
滑块加速
度a（m/s2）
0.030
0.021
0.017
0.015
请你帮助他：
（1）填好表格中的有关数据．
（2）画出a－F图象．
（3）由图象得到什么结论？
7．在“验证牛顿运动定律”的实验中，采用如图所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算出．
（1）当M与m的大小关系满足________时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力．
（2）一组同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质量一定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度，采用图象法处理数据．为了比较容易地检查出加速度a与质量M的关系，应该做a与________的图象．
（3）如图（a），甲同学根据测量数据做出的a－F图线，说明实验存在的问题是________．
（4）乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a－F图线，如图（b）所示，两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同？
8．为了探究加速度
升级会员 