实验探究加速度与力和速度的关系

《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。

力与加速度的关系实验【引言】力与加速度之间的关系一直是物理学中的重要课题。

本文将通过一系列实验来探究力与加速度之间的关系，以便更好地理解这一物理现象。

【实验一：关于力、质量和加速度】在这个实验中，我们将通过改变物体的质量来研究力和加速度的关系。

首先，我们选择了几个不同质量的物体，并将它们都放在同样的平坦表面上。

然后，我们在每个物体上施加相同大小的力，并测量每个物体的加速度。

结果显示，无论物体的质量大小如何，施加的力越大，物体的加速度也越大。

这表明力与加速度之间存在直接的正比关系。

【实验二：关于力和斜面角度】在这个实验中，我们将进一步研究力和加速度的关系，但这次我们会改变斜面的角度。

我们使用同样的物体，并施加相同的力。

然而，我们将斜面调整为不同的角度，从而改变物体相对于水平面的倾斜程度。

实验结果显示，斜面角度愈大，物体的加速度也愈大。

这表明力与加速度的关系还受到了斜面角度的影响，但其具体的关系需要进一步研究。

【实验三：关于力、弹簧和加速度】这个实验将探讨力、弹簧和加速度之间的关系。

我们选择了一个可伸长的弹簧，然后在弹簧的一端挂上一个物体，另一端固定在支架上。

我们改变挂在弹簧上的物体的质量，并记录弹簧拉伸的长度。

实验结果显示，物体质量的增加导致了弹簧的拉伸，表明物体受到了一个向下的力。

根据胡克定律，力和弹簧的拉伸长度成正比关系。

由于弹簧的拉伸与物体的加速度成正比，我们可以得出结论：力与加速度之间存在正比关系。

【结论】通过以上实验，我们得出以下结论：力与加速度之间存在直接的正比关系，力的大小决定了物体的加速度的大小。

同时，斜面的角度和弹簧的弹性也会对力与加速度之间的关系产生影响，其具体关系需要进一步深入研究。

这些实验结果对于理解力学原理以及实际应用都具有重要意义。

【致谢】在这个实验过程中，我们要感谢导师和同学们的帮助和支持。

没有他们的支持，我们无法完成这个实验研究。

【参考文献】（列出参考文献，无需给出链接）以上是关于力与加速度的关系实验的报告。

第四章牛顿运动定律4.2 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.学会通过实验探究物体加速度与力、质量的关系2.在实验中掌握打点计时器的用法3.对自己的实验结果进行归纳分析(二)过程与方法4.根据所学知识及日常经验初步分析a、F、m三个物理量间的关系（定性分析）。

5.采用控制变量的方法，通过实验对a、F、m三个物理量间的数量关系进行定量研究；运用列表法及图象法处理数据；根据实验数据，归纳、推理实验结论（定量分析）。

(三)情感态度与价值观6.通过实验探究激发学生的求知欲和创新精神7.学会与他人合作、交流，具有团队意识和团队精神。

★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.控制变量法的使用2.误差分析★教学过程一、导入：师：牛顿第一定律定性地描述了物体的运动和力的关系，物体的运动不需要力来维持，力是使物体运动状态发生改变的原因。

当物体受到的合外力不为0时，将使物体的运动状态发生改变。

而物体运动状态（也就是运动速度）发生改变时，物体具有加速度，所以说物体受到的合外力不为0是物体产生加速度的原因，即力是物体产生加速度的原因。

师：上节课的学习中我们还了解到：质量是物体惯性的量度，质量越大，惯性越大，而惯性越大就代表物体的运动状态越难改变。

运动状态难改变就是说速度变化慢即加速度小。

所以质量也将决定物体加速度的大小。

师：从上面的分析我们知道，物体的加速度与合外力和质量有关，而且大体知道它们之间是怎样的关系：质量一定时，受力越大，其加速度越大。

例如，竞赛用的小汽车，质量与一般小汽车相仿，但因为安装了强大的发动机，能够获得巨大的牵引力，可以在四五秒内从静止加速到100km/h；受力一定时，质量越小，加速度越大，例如，同样牵引力下空车的加速比装满货物的车的加速度大。

但是物体学研究不满足这样的定性关系。

我们还想知道它们之间有怎样的定量关系。

人教版必修一物理第四章第2节《实验：探究加速度与力、质量的关系》教学设计课前案2实验：探究加速度与力、质量的关系一、实验目的学会用控制变量法探究物理规律．全面正确地认识加速度与力、质量的关系．二、实验原理1．加速度是表示物体运动速度变化快慢的物理量．根据事实经验，加速度与物体的质量有关．物体受力一定时，质量越小，加速度就越大．加速度还与物体受力的大小有关，物体质量一定时，受力越大，其加速度越大．2．控制变量法：加速度a和质量m、受力F都有关系．研究它们之间的关系时，先保持质量不变，测量物体在不同力的作用下的加速度，分析加速度与力的关系；再保持物体所受的力相同，测量不同质量的物体在该力作用下的加速度，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，再控制另一个参量不变，研究其余参量之间变化关系的方法叫控制变量法．三、实验器材砝码，一端有定滑轮的长木板，细线，纸带，导线，夹子，小盘，天平，小车，打点计时器，交流电源，复写纸，刻度尺.课中案探究一、实验步骤1．用天平测出小车和重物的质量分别为M0、m0，并把数值记录下来．2．按图1将实验器材安装好(小车上不系绳)．图13．平衡摩擦力，在木板无滑轮的一端下面垫一薄木板，反复移动其位置，直到打点计时器正常工作后不挂重物的小车在斜面上做匀速直线运动为止(纸带上相邻点间距相等)．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 0g.5．保持小车的质量不变，改变所挂重物的重力，重复步骤4，多做几次实验，每次小车从同一位置释放，并记录好重物的重力m 1g 、m 2g…以及计算出相应纸带的加速度填入表格1. 表格1 物体的质量一定，加速度与受力的关系 实验次数加速度a/(m·s －2)小车受力F/N1 2 3 4 5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． 8．计算出每次实验所得纸带的加速度值及小车与砝码的总质量填入表格2.表格2 物体受到的外力一定，加速度与质量的关系实验次数加速度a/(m·s －2)小车与砝码总质量M/kg小车与砝码总质量的倒数1M/kg －11 2 3 4 51．分析加速度和力的关系依据表格1，以加速度a 为纵坐标，以外力F 为横坐标，作出a －F 关系图象，如图2所示，由此得出结论．图22．分析加速度和质量的关系依据表格2，以加速度a 为纵坐标，以小车及砝码的总质量M 或1M 为横坐标作出a －M 或a －1M 关系图象，如图3所示，据图象可以得出结论．3．实验结论：物体的加速度与作用在物体上的合外力成正比，与物体的质量成反比． 探究三、误差分析1．因实验原理不完善造成系统误差本实验中用所挂重物的重力代替小车受到的拉力，实际上小车受到的拉力要小于所挂重物的重力，存在系统误差．所挂重物的质量比小车的质量越小，误差越小；反之误差越大． 2．因操作不够准确造成的偶然误差 (1)质量的测量误差．(2)测量纸带上各点间的距离的误差(读数误差)． (3)绳或纸带与木板不平行造成的误差．(4)平衡摩擦力不准确造成的误差．平衡过度使小车合外力偏大，平衡不够使小车的合外力偏小，此时要注意匀速运动是恰好平衡摩擦力的标志． 四、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．实验中必须满足小车和砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量．只有如此，砝码和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等．3．各纸带上的加速度a ，都应是该纸带上的平均加速度．4．作图象时，要使尽可能多的点在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧．离直线较远的点是错误数据，可舍去不予考虑． 5．释放时小车应靠近打点计时器且先接通电源再放开小车．图3探究四、实验过程、实验数据的处理的理解典例1：如图4所示是某同学探究加速度与力、质量的关系时，已接通电源正要释放纸带时的情况，请你指出该同学的五个差错；图4(1)电源________；(2)电磁打点计时器位置________；(3)滑轮位置________；(4)小车位置________；(5)长木板__________________．典例2：某实验小组利用如图 5所示的实验装置来探究当合外力一定时，物体运动的加速度与其质量之间的关系.图5(1)由刻度尺读出两个光电门中心之间的距离x，已知遮光条的宽度为d.该实验小组在做实验时，将滑块从图中所示位置由静止释放，由数字计时器可以读出遮光条通过光电门1的时间Δt1和通过光电门2的时间Δt2，则滑块经过光电门1时的瞬时速度的表达式v1＝________，滑块经过光电门2时的瞬时速度的表达式v2＝________，则滑块的加速度的表达式a＝_______________.(均用上述字母表示)(2)在本次实验中，实验小组通过改变滑块的质量总共做了6组实验，得到如表所示的实验数据．通过分析表中数据后．你得出的结论是___________________.m/g a/m·s－2250 2.02300 1.65350 1.33 400 1.25 500 1.00 8000.63(3) 课后案达标检测1．(多选)用如图1所示的装置探究加速度a 与力F 、质量M 的关系，下列说法中正确的是( )A ．连接沙桶和小车的轻绳应和长木板保持平行B ．将电火花计时器接在6 V 的交流电源上，先接通电源，后放开小车，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C ．在探究a 与质量M 的关系时，作出a －1M 图象能更直观地判断二者间的关系D ．轻绳对小车的拉力一定等于砝码和沙桶的总重力2．(多选)如图2所示是某同学根据实验数据画出的图象，下列说法中正确的是( )A ．形成图甲的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大B ．形成图乙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小C ．形成图丙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大D ．形成图丁的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小3．用如图3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：图1图2A ．用天平称出小车和小桶及内部所装砂子的质量B ．按图示装好实验器材C ．把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂砂桶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的质量E ．保持小桶及其中砂子的质量不变，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 与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__ ______． 4．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，我们得到了如图4所示的两个实验图象a 、b ，描述加速度与质量关系的图线是________，描述加速度与力的关系的图线是________．5．某探究学习小组的同学们要验证“牛顿运动定律”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，水平轨道上安装两个光电门，小车上固定有力传感器和挡光板，细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮挂上砝码盘．实验时，调整轨道的倾角正好能平衡小车所受的摩擦力(图5中未画出)．图3图4图5(1)该实验中小车所受的合力________(选填“等于”或“不等于”)力传感器的示数，该实验是否需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量？________(选填“需要”或“不需要”)(2)实验获得以下测量数据：小车、力传感器和挡光板的总质量M，挡光板的宽度L，光电门1和2的中心距离为S.某次实验过程：力传感器的读数为F，小车通过光电门1和2的挡光时间分别为t1、t2(小车通过光电门2后，砝码盘才落地)，已知重力加速度为g，则该实验要验证的关系式是__________________．人教版必修一第四章第2节《实验：探究加速度与力、质量的关系》学情分析本节课所面对的是高一上学期的学生，这个年龄段的学生思维活跃，有较强的求知欲，具有一定的分析问题解决问题能力，也具备进行实验探究设计和数据处理的相关知识。

《探究加速度与力、质量的关系》知识清单在物理学中，加速度与力、质量之间的关系是一个极其重要的概念。

理解它们之间的关系不仅有助于我们解决实际问题，还能让我们更深入地理解物体的运动规律。

接下来，让我们一起详细探究一下这三者之间的关系。

首先，我们来了解一下加速度的概念。

加速度是描述物体速度变化快慢的物理量。

如果一个物体的速度在短时间内发生了较大的变化，那么它就具有较大的加速度；反之，如果速度变化缓慢，加速度就较小。

加速度的单位是米每秒平方（m/s²）。

力，是改变物体运动状态的原因。

当一个物体受到力的作用时，它的速度往往会发生改变。

力的大小、方向和作用点都会影响力对物体的作用效果。

比如，推动一个静止的小车，施加的力越大，小车启动得就越快。

质量，则是物体所含物质的多少。

质量越大的物体，其惯性越大，也就越难改变其运动状态。

想象一下，推动一辆重型卡车和一辆轻便的自行车，显然推动卡车需要更大的力。

那么，加速度与力、质量到底有什么样的关系呢？这就引出了牛顿第二定律。

牛顿第二定律指出，物体的加速度与作用在它上面的力成正比，与物体的质量成反比。

用公式表达就是：F ＝ ma ，其中 F 表示力，m 表示质量，a 表示加速度。

这个公式告诉我们，如果对一个质量一定的物体施加更大的力，它的加速度就会更大；反之，如果施加的力减小，加速度也会减小。

同时，如果一个物体的质量增大，在受到相同大小的力的作用时，它的加速度会变小；质量减小，加速度则会变大。

为了更直观地探究加速度与力、质量的关系，我们可以通过实验来进行。

在实验中，我们可以通过改变施加在物体上的力的大小，测量物体的加速度，从而验证加速度与力的正比关系。

比如，使用一个带有滑轮的斜面，在斜面上放置一个小车，通过在小车上添加不同质量的砝码来改变力的大小，同时利用打点计时器或者传感器来测量小车的加速度。

同样，我们也可以通过改变物体的质量，保持力的大小不变，来观察加速度的变化，从而验证加速度与质量的反比关系。

物理实验报告单年级: 姓名: 实验时间: 实验名称探究加速度与力、质量的关系实验目的1.学会用控制变量法探究物理规律.2.会测量加速度、力和质量，能作出物体运动的a－F、a－1m图像.3.能通过实验数据及图像得出加速度与力、质量的关系．实验原理1．探究加速度与力的关系保持小车质量不变，通过改变槽码的个数改变小车所受的拉力，测得不同拉力下小车运动的加速度，分析加速度与拉力的定量关系．2．探究加速度与质量的关系保持小车所受的拉力不变，通过在小车上增加重物改变小车的质量，测得不同质量的小车对应的加速度，分析加速度与质量的定量关系．实验器材小车、砝码、槽码、细线、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、交流电源、纸带、刻度尺、天平．实验步骤1．用天平测出小车的质量m，并把数值记录下来．2．按如图所示的装置把实验器材安装好(小车上先不系细线)．3．补偿阻力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫上垫木，反复移动垫木位置，启动打点计时器，直到轻推小车使小车在木板上运动时可保持匀速直线运动为止(纸带上相邻点间距相等)，此时小车重力沿木板方向的分力等于打点计时器对小车的阻力和长木板的摩擦阻力及其他阻力之和．4．把细线绕过定滑轮系在小车上，另一端挂上槽码．保持小车质量不变，改变槽码的个数，以改变小车所受的拉力．处理纸带，测出加速度，将结果填入表1中．5.保持槽码个数不变，即保持小车所受的拉力不变，在小车上增减砝码，重复上面的实验，求出相应的加速度，把数据记录在表2中．数据采集1．质量的测量：用天平测量．在小车中增减砝码的数量可改变小车的质量．2．加速度的测量(1)方法1：让小车做初速度为0的匀加速直线运动，用刻度尺测量小车移动的位移x，用秒表测量发生这段位移所用的时间t，然后由a＝2xt2计算出加速度a.。

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．．．．．．．．．．．．．．．．．时，可近似认为．．．．．．．绳子的拉力等于．．．．．．．沙和．．小桶的重力。

．．．．．．推导：实际上m /g=(m+ m /)a,F=ma,得F=m m /g/(m+ m /);理论上F= m /g ，只有当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。