下载文档原格式
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M 1和m 1，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 =(v 2－v 1)/△t 或△x ＝aT 2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；⑵由图象得出a 与F 的关系是 。
F （N ）★★某同学在《探究加速度与力、质量的关系》实验中，在物体受外力不变时，改变物体的质量，得到数据如下表所示。
第2节实验：探究加速度与力、质量的关系导学案【学习目标】1.能够设计探究加速度与力、质量的关系实验方案。
2.能够完成实验的操作和测量过程，以及通过控制变量法对数据进行图像处理，体验如何平衡摩擦力，减小系统误差（钩码所受的重力不等于小车所受的拉力等）的操作方法。
【学习重难点】1.怎样测量物体的加速度；（重点）2.平衡摩擦力和测量物体所受的合外力；（重点）3.对平衡摩擦力方法的理解以及测量物体所受的合力的方法；（难点）4.指导学生选器材、设计方案、进行实验、作出图像、得出结论。
（难点）【知识回顾】1.牛顿第一定律：一切物体总保持状态或静止状态，除非作用在它上面的迫使它改变这种状态。
2.意义：揭示了运动与力的关系，即力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因。
3.惯性：物体保持原来状态或静止状态的性质叫作惯性。
牛顿第一定律也被叫作惯性定律。
4.惯性与质量：决定物体惯性大小的物理量是它的质量，质量大的物体惯性。
说明惯性大小只由质量大小决定，与其他因素无关。
【自主预习】1.实验方法：法2.实验思路：本实验有三个需要测量的量：物体的、物体所受的和物体的。
测出它们的值，分析数据，得出结论。
(1)质量M：用测量。
(2)测量物体的加速度a方案一：利用打出的纸带测量小车的加速度a。
“逐差法”求解加速度：方案二：让两个小车做初速度为0的匀加速直线运动，在相等的时间内，由x ＝12at 2知 ，把测量加速度转换成测量位移。
(3)测物体受到的拉力F方案一：用 法补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力，小车所受的拉力近似等于槽码的总重力。
阻力补偿后，绳的拉力F 为小车所受合外力，绳的拉力F ＝mg 须满足 的条件，其中m 为槽码质量，M 为小车质量。
方案二：用 测拉力【课堂探究】 思考与讨论：(1)由牛顿第一定律的学习，什么是改变物体运动状态的原因？ (2)由牛顿第一定律的学习，质量的大小对物体状态的改变是否有影响？(3)我们知道描述物体状态改变的物理量是速度，那么速度变化的快慢我们通常用哪个物理量来描述？ (4)加速度与力、质量之间存在怎样的定量关系呢？ 一、实验思路 思考与讨论：(1)当我们要探究某个物理量与另外两个或多个物理量之间的定量关系时，我们在探究过程中通常需要如何来做比较合理？(2)我们在探究加速度与力、质量的关系时，我们应当如何应用控制变量法来进行实验？ (3)根据以上讨论，你认为实验过程中我们需要测量哪些物理量呢？(4)为最终实现对加速度与力、质量关系的探究，你是否可以用以下实验器材设计一个或几个方案完成这一任务呢？二、物理量的测量（一）物理量的测量1.质量的测量：用测量2.加速度的测量：方法一：如果物体做初速度为零的匀加速直线运动，则可利用刻度尺测量位移和秒表测量时间，然后由公式可算出。
4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系相关素材1
一、实例分析
1、通过实例分析，认识物体的加速度a与力F和质量m之间的定性关系
竞赛用的小汽车和普通小汽车的质量差不多，但发动机的功率比普通小汽车大很多，二者启动的情况有何不同？说明了什么？
一辆空车和一辆满载货物的车，在相同的牵引力作用下启动，二者启动的情况有何不同？说明了什么？
问题：加速度a与力F和质量m之间的定量关系如何？
2、实验探究物体的加速度a与力F和质量m之间的定量关系
了解实验探究的方法及思路：物理学中，探究一个量与几个量之间的关系，一般采用控制变量法（这种方法的基本思想是？）．根据这种方法，探究a与F、m之间的定量关系，应当按照以下思路进行：首先探究（），然后探究（），最后进行（），得出结论．设计实验方案：根据实验所探究的问题，这个实验应当模拟一个物体受力产生加速度的过程，为此，首先要有一个物体（小车），其次还要有一个给物体施力的装置和运动的环境，基本装置设计如图：
根据a与F、m之间的定性关系，可以猜想：a与F、m之间的定量关系，可能是个比例关系．根据这种猜想，实验探究时，无须测量a、F、m，只要用比较的方法测出它们的比值即可．
为了便于控制实验条件和分析比较，本实验用两套这样的装置，并用一个黑板擦通过细绳同时控制两小车的运动，如图：
在这个实验中，两小车的质量相同，水平面与小车之间的摩擦及空气的阻力忽略不计，小车在运动过程中受到合力可视为（）；另外，实验装置中砝码的质量m≪小车的质量M，拉力就近似等于（）；开始时，用黑板擦将两小车控制在同一位置．
以上只是实验探究a与F、m之间定量关系的一种方案，根据实验探究的问题，还有一种可行的思路：
①保持m一定，测出不同的力F作用下的加速度a，利用图像的方法分析a与F的关系．
②保持F一定，测出质量m不同的物体的加速度a，利用图像的方法分析a与m的关系．
③综合，确定a与F、m之间的定量关系．
根据这种思路，此实验方案需要测定的物理量有（），实验装置设计如图甲．很显然，图甲中小车受到的合力并不等于拉力，怎样才能使小车受到的合力就等于拉力？这就需要对图甲的装置进行改进．具体的做法是调节木板的倾斜程度，使小车重力沿斜面向下的分力恰好与（）平衡，即：使小车在不受牵引力时能拖动纸带匀速运动，改进后的实验装置如图乙．
二、小结
本节课是在牛顿第一定律的基础上，首先认识了物体的加速度a与其所受的合力F和质量m之间的定性关系，然后又进一步通过实验探究了它们之间的定量关系．对于这部分内容，需要掌握以下两点：
1、正确认识和理解a与F、m之间的关系（即：物体运动状态的改变与物体的受力、物
体的惯性之间的关系），并能运用这一关系分析解决有关的力学问题．
2、了解实验探究a与F、m之间关系的思维和实验过程，领略实验探究的思想和方法：
三、思考
思考：实验方案二中需要测量的物理量有：加速度、力和质量，其中质量可用（）测量，那么加速度怎么测量？怎么提供和测量物体需要的恒力？用什么方法分析处理实验数据的？。
