高一物理加速度与力和质量的关系

《实验：探究加速度与力、质量的关系》说课稿《实验：探究加速度与力、质量的关系》说课稿1尊敬的各位评委：大家好！我说课的题目是《实验：探究加速度与力、质量之间的关系》。

首先，我对本节课进行了详细教学前设计，下面我将从教材分析、学情分析、三维目标分析、教学重点及难点、实验仪器分析、教法学法、教学过程、教学评价八个方面来向大家汇报。

教材分析探究性实验是高中物理新课程中一种重要的实验方法。

探究“加速度与力、质量的关系”一课正是探究性实验，实验安排在学习牛顿第二定律之前，对于学生来说，比验证性的实验难度要大，所以对本节教材主要做以下两点分析：1、从教材前后联系来看，本节内容具有承上启下的作用，上一节学习了质量是惯性大小的唯一量度，探究加速度与力、质量的关系是认知过程的必然，这一节又是《牛顿第二定律》的实验和理论基础，所以本节课实验能否成功对于下一节的学习非常关键。

2、从教材内容来看，本节课涉及到控制变量法、图象法，是高中物理实验常用的方法，所以更要好好把握。

学情分析1、具备的学科知识分析学生在前面已经知道了加速度的物理意义，知道力是改变物体运动状态的原因及质量是惯性大小的唯一量度，但学生对加速度与力、质量的关系的理解只是简单的定性关系。

2、学生能力分析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，学生都能完成实验操作及数据处理。

但运用控制变量法研究问题方面能力有限，应加强引导。

教学三维目标1、知识与技能了解影响加速度大小的因素；能通过实验探究得出物体的加速度与所受的外力成正比，与物体的质量成反比。

要重视学生实验技能的提高，培养学生获取知识和设计实验的能力。

2、探究过程与方法通过控制变量法，使学生充分体会探究问题，与小组成员合作设计实验方案，操作实验，借助多媒体辅助，利用图象法对实验数据进行处理，讨论分析与交流，最后总结出实验结论。

3、情感态度和价值观使学生经历科学探究的过程，体会探究过程中所用的科学方法，体验成功的喜悦；激发学生的学习兴趣。

高一物理【实验：加速度与力、质量的关系】学习目标：1、用比较法测量加速度；2、用控制变量法探究加速度与力、质量的关系；3、掌握利用图象处理数据的方法。

第一部分：课前自主学习，主动落实学案一．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，而研究其中两个参量之间的变化关系的方法，是物理实验中经常采取的一种方法．本实验有F、m、a三个参量，研究加速度a与F及m的关系时，我们应先控制一个参量不变，研究另外两个参量之间的关系．在该实验中要求先控制小车的质量不变，改变小车所受的拉力F，讨论a与F的关系；再控制小车所受的拉力F不变，改变小车的质量m，讨论a与m 的关系．(2)要测量的物理量小车与其上砝码的总质量M一用天平测出．小车受的拉力F——用天平测出小盘和盘内砝码的总质量m，由F＝mg算出．小车的加速度a——通过打点计时器打出的纸带测算出．(3)平衡摩擦力的目的和方法①目的：实验中小车要受到摩擦阻力的作用，增加了实验的难度．垫高水平木板不带滑轮的一端，使小车自身重力沿斜面的分力平衡摩擦力，这样小车所受拉力即为合力，提高了实验成功率．②方法：不挂托盘，使小车拖着纸带，纸带通过打点计时器，并且使打点计时器处于工作状态，逐渐调节木板的倾角，使打下的纸带点间距相等，则说明小车做匀速直线运动，即平衡了摩擦力．二．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、天平(带有一套砝码)、刻度尺．第二部分：课堂互动探究，整合提升一、探究加速度与力、质量的关系?1．用天平测出小车和小盘(包括其中砝码)的质量分别为M0、m0，并把数值记录下来．2．如图将实验器材安装好(小车上不系绳)．3．把木板无滑轮的一端下面垫一薄木板，平衡摩擦力．4．将重物通过细绳系在小车上，接通电源放开小车，用纸带记录小车的运动情况；取下纸带并在纸带上标上号码及此时所挂重物的重力m o g．5．保持小车的质量不变，改变小盘(包括其中砝码)的质量，重复步骤4多做几次实验，每次小车从同一位置释放，并记录好相应纸带重物的重力m1g、m2 g…表1：M不变，加速度a与受力的关系合外力不变，在小车上加砝码，并测出小车和放上砝码后的总质量M1，接通电源放开小车，用纸带记录小车的运动情况，取下纸带并在纸带上标上号码．7．继续在小车上加放砝码，重复步骤6，多做几次实验，在每次得到的纸带上标上号码．表2：F不变，加速度与质量的关系8．利用以上两表中的数据，分别在坐标系中作出M不变时，a一F图象和F不变时，a一M图象．针对训练1．如图所示，是某次利用气垫导轨探究加速度与力、质量关系的实验装置安装完毕后的示意图，图中A为砂桶，B为定滑轮，C为滑块及上面添加的砝码，D为纸带，E 为电火花计时器，F为蓄电池，电压为6 V，G是电键，请指出图中的三处错误。

教学过程(表格描述)教学阶段教师活动学生活动设置意图技术应用时间安排创设情境引导学生思考：质量相同的赛车和小汽车从0加速到100km/h所用的时间不同，可以看出，加速度与力有关系；小汽车和大货车从0-100km/h加速所用时间不同，可以说明，加速度与质量也有关系。

与老师共同回顾，加速度与力有关，与质量也有关系。

引起兴趣，提出问题ppt3分钟温故知新那么加速度和质量、力有怎样的定量关系呢？我们应该怎么研究呢？共同回答：采用控制变量法来研究引导学生掌握科学思想方法2分钟新课讲解一、介绍实验器材：数据采集器、位移传感器、力学轨道、一枚一角硬币质量为3.3g，重为0.033N，小桶质量为4.9g,重为0.049N，小车质量为0.149kg，配重片为50g二、示范介绍器材的组装，把小车固定到力学轨道上，连接好位移传感器。

三、介绍DIS7.1软件的操作。

四、如何平衡摩擦力，用什么方法平衡摩擦力。

熟悉实验器材，知道每样器材的使用。

学生将实验器材组装好，了解DIS7.1软件的使用。

打开专用软件。

共同回答：利用重力的分量平衡摩擦力。

让学生认识实验器材，学会操作PPT,实验器材、DIS7.1软件5分钟实践操作一、指导学生操作，查看学生在操作过程中的不当之处。

二、指导学生，如何利用数据得出图象。

利用控制变量法，先控制小车质量不变，改变外力，再控制外力不变，改变小车质量，得出a-F图象、a-m图象。

学生通过具体操作发现问题，并实验器材10分钟思考问题产生的原因。

分享交流一、展示学生实验结果，共同分析产生结果的原因。

二、a-F图象可以显示出在m一定的情况下，二者成正比关系。

三、提出问题：a-m图象为双曲线对于规律的认识不能很清晰，猜想一下，怎么才能出现我们经常分析的线性关系呢？展示本组的实验结果，分析产生误差的原因。

学生回答：可能画ａ－１／ｍ的图象会出现线性关系。

培养学生发现问题，解决问题的能力。

学生实验数据15分钟效果评价本实验哪些操作会影响实验结果引起误差呢？学生分析误差来源，总结实验过程中还需改进的地方。

1第四章-2探究加速度与力和质量的关系1、实验目的（1）探究加速度与力、质量的关系。

（2）知道如何利用控制变量法探究物理规律。

（3）掌握利用图像来处理实验数据。

2、实验原理：利用控制变量法，控制物体的质量m 不变，测出物体在不同力F 作用下的加速度a ，分析a 与F 的关系；控制物体所受的力F 不变，改变物体的质量m ，测出相应的加速度a ，分析a 与m 的关系。

3、如何测定所需要的物理量？（a 、F 、m ）质量m ：可以由托盘天平测出。

加速度a ：通过打点计时器纸带上的点，并借助2aT x =∆计算得出。

合外力F ：平衡摩擦力后且满足槽码的质量远小于小车的质量时，可以用细绳所挂槽码的重力代替小车所受的合外力。

细绳的拉力等于槽码的重力吗？什么情况下细绳的拉力即小车所受的的合外力可以近似等于槽码的重力？不等于，因为槽码向下加速运动，所以细绳的拉力小于槽码的重力。

当槽码的质量远小于小车的质量时，细绳的测得的拉力近似等于槽码的重力，即小车受到的合外力近似等于槽码的重力。

故实验中必须满足小车和砝码的总质量远大于槽码的质量。

（详细见后关于计算的内容）4、实验装置和步骤实验装置如下，需要的器材有一端附有定滑轮的长木板、小车、带小钩的细绳、托盘、电磁打点计时器、纸带及复写纸片、刻度尺、低压交流电源、导线、砝码、天平(带有 一套砝码)。

实验步骤：（1）用天平测出小车和托盘的质量，并记录数值。

（2）按上图所示连接好实验装置。

（小车左端不要系绳）（3）平衡摩擦力：把木板无滑轮的一端（上图右端）下面垫一薄木板，反复移动其位置，使小车在不挂托盘和砝码的情况下能沿木板做匀速直线运动。

（木板做匀速直线运动的表现是打点计时器在纸带上打出的相邻点之间的距离相等）（4）把下车停放在靠近打点计时器，按住小车，挂上托盘和砝码，先接通电源，然后释放小车，让小车拖着纸带在木板上匀加速下滑，根据纸带上打出的点计算小车下滑的加速度，并把托盘和砝码的重力和对应的加速度记录下来。

1．在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，保持小车和砝码的总质量不变，测得小车的加速度a 和拉力F 的数据如表所示.(1)根据表中的数据在图1所示的坐标系中作出a －F 图像．图1(2)图像斜率的物理意义是___________________________________________________．(3)小车和砝码的总质量为________ kg.(4)图线(或延长线)在F 轴上的截距的物理意义是____________________________． 答案 (1)见解析图 (2)小车和砝码总质量的倒数 (3)1 (4)小车受到的阻力为0.1 N 解析 (1)根据所给数据在所给坐标系中准确描点，作出的a －F 图像如图所示．(2)根据(1)中图像可以判断图像斜率表示小车和砝码总质量的倒数．(3)由(1)中图像可得1M ＝Δa ΔF，解得M ＝1 kg. (4)由a －F 图像可知，当力F ＝0.1 N 时，小车开始运动，说明小车受到的阻力为0.1 N.2．(2019·重庆巴蜀中学高一上期末)在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，某同学使用了如图2所示的装置，木板放在水平桌面上，打点计时器打点频率为50 Hz.图2(1)实验中得到如图3所示的一段纸带，每五个点取一个计数点，测得AB ＝7.65 cm ，BC ＝10.17 cm ，则实验测出小车的加速度大小为________ m/s 2.图3(2)若直接按题中所示装置进行实验，以沙和沙桶的总重力产生的拉力F 为横坐标，通过纸带分析得到的加速度a 为纵坐标，以下画出的a －F 图像合理的是________．(3)实验中，沙和沙桶的总重力________(填“大于”“小于”或“等于”)绳子对小车的拉力，为了让沙和沙桶的总重力大小更接近绳子对小车的拉力，应让沙和沙桶的总质量________(填“远大于”或“远小于”)小车的质量．(4)若第(2)问中四个图像中的图线(B 、C 图线中的直线部分)的斜率为k ，则小车的质量M ＝________.答案 (1)2.52 (2)C (3)大于 远小于 (4)1k解析 (1)小车的加速度大小为a ＝x BC －x AB T 2＝(10.17－7.65)×10－20.12 m /s 2＝2.52 m/s 2. (2)若直接按题图所示装置进行实验，没有补偿摩擦阻力，则当力F 达到某一值时小车才有加速度，可知画出的a －F 图像合理的是C.(3)实验中，我们认为绳子拉力的大小等于沙和沙桶(其总质量为m )的总重力的大小，而实际上绳子的拉力F T ＝mg －ma ，故绳子的拉力小于沙和沙桶的总重力．为了让沙和沙桶的总重力大小更接近绳子对小车的拉力大小，应让沙和沙桶的总质量远小于小车的质量．(4)由牛顿第二定律得a ＝F M ＝1M ·F ，则斜率k ＝1M ，小车的质量M ＝1k. 3．(2019·重庆江津中学、合川中学等七校高一上期末)某实验小组要做“探究小车的加速度与合外力的关系”的实验，采用的实验装置如图4所示．图4(1)本实验首先要补偿摩擦阻力，其目的是________．A．为了实验时细线的拉力近似等于所挂钩码的重力B．为了实验时小车所受的合外力等于细线的拉力C．为了实验时小车所受的合外力等于所挂钩码的重力(2)本实验________(填“需要”或“不需要”)钩码的质量远小于小车的质量．(3)若忘记补偿摩擦阻力直接进行实验得到的a－F图像合理的是________．答案(1)B(2)不需要(3)B解析(1)为了让实验时小车所受的合外力等于细线的拉力，需要将小车重力沿木板的分力与摩擦力相平衡，故B正确．(2)使用力传感器可以直接测量拉力的大小，不需要钩码的质量远小于小车的质量．(3)由牛顿第二定律得F－F f＝Ma，a＝1M F－F fM，选项B正确，F为测得细线拉力的真实值，图像不会发生弯曲．4．某实验小组欲以如图5所示实验装置“探究加速度与物体受力和质量的关系”．图中A 为小车，B为装有砝码的小盘，C为一端带有定滑轮的长木板，小车通过纸带与电磁打点计时器(未画出)相连，小车的质量为m1，小盘(及砝码)的质量为m2，重力加速度g取10 m/s2.图5(1)下列说法正确的是________．A．实验时先放开小车，再启动打点计时器B．每次改变小车质量时，应重新补偿阻力C．本实验中应满足m2远小于m1的条件D ．在用图像探究小车加速度与质量的关系时，应作a －m 1图像(2)实验中，得到一条打点的纸带，如图6所示，已知相邻计数点间的时间间隔为T ，且间距x 1、x 2、x 3、x 4、x 5、x 6已量出，则打点计时器打下F 点时小车的瞬时速度的计算式为v F ＝________，小车加速度的计算式a ＝________.图6(3)某同学补偿阻力后，在保持小车质量不变的情况下，通过多次改变砝码重力，作出小车加速度a 与砝码重力F 的关系图像如图7所示．若牛顿第二定律成立，则小车的质量为_____ kg ，小盘的质量为________ kg.图7(4)实际上，在砝码的重力越来越大时，小车的加速度不能无限制地增大，将趋近于某一极限值，此极限值为________ m/s 2.答案 (1)C (2)x 5＋x 62T x 4＋x 5＋x 6－x 3－x 2－x 19T 2(3)2.0 0.06 (4)10 解析 (1)实验时应先启动打点计时器，再放开小车，A 项错；每次改变小车质量时，不用重新补偿阻力，B 项错；实验要求m 2≪m 1，C 项对；D 项中应作a －1m 1图像，D 错． (2)某段位移中间时刻的瞬时速度等于这段位移的平均速度，故v F ＝v EG ＝x 5＋x 62T， 由逐差法知a ＝x 4＋x 5＋x 6－x 3－x 2－x 19T 2. (3)由题图a －F 图线可知：a ＝F m 1＋0.3， 即图线的斜率k ＝1m 1，可求解得m 1≈2.0 kg.当F ＝0时，a ＝0.3 m/s 2，此时a ＝F 0m 1＝m 0g m 1，所以m 0＝0.06 kg.(4)当砝码重力越来越大时，a＝(m＋m0)gm＋m0＋m1，即m无限大时，a趋向于g.5．某实验小组利用如图8所示的装置“探究加速度与力、质量的关系”．图8(1)下列做法正确的是________．(填字母代号)A．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行B．在调节木板倾斜度补偿木块受到的阻力时，将装有槽码的槽码桶通过定滑轮拴在木块上C．实验时，先释放木块，再启动打点计时器D．通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度(2)为使槽码桶及桶内槽码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力，应满足的条件是槽码桶及桶内槽码的总质量________木块和木块上砝码的总质量．(选填“远大于”“远小于”或“近似等于”)(3)甲、乙两同学在同一实验室，各取一套如图所示的装置放在水平桌面上，木块上均不放砝码，在没有补偿阻力的情况下，研究加速度a与拉力F的关系，分别得到如图9所示甲、乙两条直线．设甲、乙用的木块质量分别为m甲、m乙，甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数分别为μ甲、μ乙，由图可知，m甲________m乙，μ甲________μ乙．(选填“大于”“小于”或“等于”)图9答案(1)AD(2)远小于(3)小于大于解析(1)在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，补偿阻力时木块不通过定滑轮挂槽码桶，而要连上纸带，并且改变质量时不需要重新补偿阻力；在实验时应先启动打点计时器，再释放木块，故选项A、D正确，B、C错误．(2)设木块和木块上砝码总质量为M、槽码桶及桶内的槽码总质量为m，以整体为研究对象，则mg ＝(M ＋m )a以后者为研究对象则mg －F T ＝ma联立解得：F T ＝mg －m 2gM ＋m要使F T 近似等于mg ，需使m 2g M ＋m ＝mg M m＋1近似等于零，即M ≫m (3)对质量为m 0的木块由牛顿第二定律得：F －μm 0g ＝m 0a ，即a ＝1m 0F －μg . 上式与题图结合可知：1m 甲＞1m 乙，μ甲g ＞μ乙g . 即m 甲＜m 乙，μ甲＞μ乙．6．某同学设计了如下实验方案用来做“探究加速度与力、质量的关系”的实验：①如图10甲所示，将木板有定滑轮的一端垫起，将滑块通过细绳与带夹子的重锤相连，然后跨过定滑轮，重锤下夹一纸带，穿过固定的打点计时器．调整木板倾角，直到向下轻推滑块后，滑块沿木板匀速运动．②如图乙所示，保持长木板的倾角不变，将打点计时器安装在长木板上靠近定滑轮处，取下细绳和重锤，将滑块与纸带相连，使纸带穿过打点计时器，然后接通电源释放滑块，使滑块由静止开始加速运动．打点计时器使用的是频率为50 Hz 的交流电源，打出的纸带如图丙所示，A 、B 、C 、D 、E 是纸带上的五个计数点．图10(1)图乙中滑块下滑的加速度为________ m/s 2.(结果保留两位有效数字)(2)若重锤质量为m ，滑块质量为M ，重力加速度为g ，则滑块加速下滑时受到的合力大小为________．(3)某同学在保持滑块质量不变的情况下，通过多次改变滑块所受合力F ，由实验数据作出的a －F 图像如图11所示，则滑块的质量为________ kg.(结果保留两位有效数字)图11答案 (1)3.9 (2)mg (3)1.0(0.9～1.1均可)解析 (1)充分利用纸带中数据，用逐差法可得a ＝x CD ＋x DE －x AB －x BC 4(2T )2≈3.9 m/s 2. (2)滑块通过细绳与带夹子的重锤相连，滑块匀速下滑，说明滑块重力沿斜面向下的分力和摩擦力之差等于重锤的重力大小，取下细绳和重锤，滑块加速下滑受到的合力大小为mg .(3)a －F 图线的斜率表示滑块质量的倒数1M ，可得到滑块的质量约为1.0 kg.。

新课标高一物理教案§4.2实验：探究加速度与力、质量的关系一、教材分析这是一节学生实验课，目的是为了让学生体会物理探究过程中所用的科学方法。

书中没有给出确定的实验方案，要学生自己设计，但是给出了实验的基本思路：控制变量法。

学生在初中已经接触过控制变量法，难度应该不大。

二、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．三、教学重难点教学重点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．四、学情分析学生对控制变量法应以掌握，关键是实验设计，实验操作能力不强，应让其做好充分的课前预习五、教学方法探究、讲授、讨论、练习六、课前准备多媒体课件，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。

七、课时安排1课时八、教学过程（一）预习检查、总结疑惑（二）情境导入、展示目标利用多媒体投影图4—2—1；? 复习思考：什么是物体运动状态的改变？根据牛顿第一定律，物体运动状态改变的原因是什么？物体运动状态的改变指的是物体的速度发生了变化力是改变物体运动状态的原因力是产生加速度的原因第二节探究加速度与力、质量的关系定性讨论（m一定时）F1<F2定性讨论（F一定时）m1<m2猜测:???????/一、实验探究a、F、m的关系1、研究目的：定量分析a、F、m的关系2、研究方法：控制变量法A、m一定时，a与F的定量关系B、F一定时，a与m的定量关系二、如何设计和进行实验？方案一：小车、打点计时器、纸带、一端带有定滑轮的长木板、细线、砝码、刻度尺、天平为器材，研究小车运动。

高一物理实验：探究加速度与力、质量的关系教学目标:★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。