1 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？ 2 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
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.
4.2实验：探究加速度与力、质量的关系 教案（一）
教学课题：实验 探究加速度与力、质量的关系
课标要求：通过实验，探究加速度与物体受力、物体质量的关系。
教学目标：1、使学生经历探究加速度与物体受力、物体质量的关系的过程。
2、让学生感悟控制变量法、图象法等科学研究方法的应用。
3、使学生体验通过自己探究物理规律，获得物理知识的乐趣。
4、使学生的观察能力、质疑能力、分析问题的能力和交流合作的能力得以提高。
教学重点：加速度与物体受力、物体质量的关系的实验探究过程。
教学难点：指导学生猜想加速度与力、质量的关系，实验数据处理及分析论证得出结论
课 型：实验探究课
教学器材：视频材料、带有定滑轮的长木、小车、打点计时器、钩码、天平、CAI课件
教学整体思路：
创设情景、提出问题：a与F、m有什么关系？
↓
提出假设和猜想：m一定， a∝ F； F一定， a∝1/m。
↓
设计实验方案，确定实验步骤
↓
学生分组实验，让学生通过实验探索a与F、m的关系
↓
测量a、F、m，填入实验数据表格内
↓
用图象法处理数据，定量研究a与F、m的关系
↓
分析论证，验证猜想
↓
小组汇报，学生互评
↓
教师小结，教师评估
↓
布置作业
教学过程：
教学
环节 教 学 内 容 教 学 方 法
引
入
课
题 创设情景，引入课题
演示视频材料1：在同一画面演示喷气式飞机从航母上起飞、列车起步并附有加速数值（飞机8m/s2，列车0.3 m/s2）。
演示视频材料2：在同一画面演示普通汽车和赛车起瞳并附演示视频材料
提出问题让学生观察讨论
有加速度数值（普通汽车2 m/s2，赛车4.5 m/s2）
引导学生思考问题：飞机、列车、汽车在起动时可以产生不同的加速度，你认为加速度的大小与哪些因素有关呢？
引导学生分析得出结论：物体的加速度大小与物体的大小，与物体质量的大小有关系。物体质量一定时，受力越大，加速度越大；物体受力一定时质量越小，加速度越大。
第二节 实验《探究加速度与力、质量的关系》
班级 姓名 小组
学习目标
1．会举例说明决定物体加速度的因素是力和质量
2．知道探究物体的加速度与力、质量关系的实验方案
3．能够通过作图分析加速度与力、质量间的关系
重点：探究加速度与力、质量关系的实验方案，作图分析加速度与力、质量间的关系
难点：作图分析出加速度与力、质量间的关系
实验过程
★探究加速度与力、质量关系
研究加速度a与力F及质量M的关系是时，采用的方法是 。
实验器材：纸带和复写纸、小车、小桶及砂子、细绳、薄木块、刻度尺、砝码、打点计时器、低压学生电源、导线、天平、附有定滑轮的长木板。
实验步骤：
1．用天平测出小车和小桶的质量M1和m1，并把数值记录下来。
2．安装好实验装置，并把悬挂小桶用的细绳系在车上。
3．平衡摩擦力： 。
4．记录在小车内所加砝码的质量，称好砂子后，将砂倒入小桶，把细绳系在小车上，并绕过定滑轮悬挂小桶，调整定滑轮的高度使绳与木板平行，接通电源，放开小车待打点计时器在纸带上打好点后取下纸带并作好标记。（实验中为何要保证m＜＜ M ?）
5．保持车的质量不变，通过改变砂的质量而改变车所受的牵引力，再做几次实验。
6．在每条纸带上选取一段比较理想的部分，用公式a=(v2－v1)/△t或△x＝aT2算出各条纸带对应的加速度。
7．根据实验结果画出运动的a—F图线，确定加速度与力的关系。
8．保持砂子和砂桶的质量不变，在小车上加放砝码，重复上面的实验，求出相应的加速度。作a—M图象还是作a—1/M来确定加速度与质量的关系？
★★某学生在《探究加速度与力、质量的关系》的实验中，在小车质量不变情况下，测得小车的加速度a和拉力F的数据如下表所示。
⑴根据表中的数据在图中作a－F图线；
人教版高一物理必修第一册课堂同步精选练习
4.2实验 探究加速度与力、质量的关系（解析版）
1. 在“探究加速度与力、质量的关系”实验中,如图所示是某同学正要释放小车的情形,下列说法正确的是( )
A.应把长木板水平放置 B.应使小车离打点计时器远些
C.应将打点计时器接在直流电源上 D.应调整滑轮高度使细绳与长木板表面平行
【答案】D
【解析】实验时需要注意操作事项,为了使绳子的拉力充当小车运动的合力,应调整滑轮高度使细绳与长木板表面平行。
2. 在“探究加速度与力、质量的关系”的实验步骤中,下列做法正确的是( )
A.同时改变拉力F和小车质量m的大小
B.先保持小车质量m不变,研究加速度a与拉力F的关系,再保持F不变,研究a与m的关系,最后导出a与m及F的关系。
C.只改变拉力F的大小,小车质量m的大小始终保持不变
D.只改变小车质量m的大小,拉力F的大小始终保持不变
【答案】B
【解析】实验中变量较多时,采用控制变量法,即先保持一个变量不变,研究另外两个变量之间的关系。 3. 某同学采用如图(1)所示的装置探究物体的加速度与所受合力的关系。用砂桶和砂的重力充当小车所受合力F;通过分析打点计时器打出的纸带,测量加速度a。作出图(2)所示a-F图象,根据图象中的点迹,判断造成这种结果的原因可能是 ( )
图(1)
图(2)
A.在平衡摩擦力时将木板右端垫的过低
B.没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力时将木板右端垫的过低
C.测量小车的质量或者加速度时的偶然误差过大
D.砂桶和砂的质量过大,不满足砂桶和砂的质量远小于小车质量的实验条件
【答案】D
【解析】图象不经过原点,拉力为零,加速度不为零,可知平衡摩擦力过度,即木板倾角过大;曲线上部出现弯曲现象,随着F的增大,即砂和砂桶质量的增大,不再满足砂和砂桶的质量远小于小车质量的实验条件,故D正确。
4. 在“探究加速度与力、质量的关系”实验中,采用如图所示的实验装置与方案。本实验的特点是通过黑板擦控制两小车的启动与停止,将测量两车的加速度转换为测量两车的位移。实验中不需要测量的物理量是( )
