实验：探究加速度与力、质量的关系2

《实验：探究加速度与力、质量的关系》教学设计核心价值：通过《实验：探究加速度与力、质量的关系》的探究过程，培养学生的实验动手操作能力、独立思考和团队协作的精神和实事求是、尊重客观规律的科学态度。

教学目标：1.掌握用控制变量法探究加速度与力、质量的定量关系；2.知道测量加速度大小的方法，掌握用图象来分析实验数据，探究物理规律的方法；3.了解气垫导轨减小摩擦的原理，了解光电门及数字计时器在实验中发挥的作用。

教学重点：如何提出合理可行的实验方案，数据的分析和处理。

教学难点：实验操作过程、实验误差分析。

教学过程：课前：登陆优教平台，发送预习任务。

根据优教平台上学生反馈的预习情况，发现薄弱点，针对性教学。

（优教提示：请登陆优教平台，发送本节预习任务）一、知识回顾，引入新课牛顿第一定律：思考：物体受力不平衡时，会怎样运动呢？•1、什么是物体运动状态的改变？物体运动状态的改变就是速度（大小和方向）发生了改变，即物体具有了加速度。

•2、运动状态改变的原因是什么？力是改变物体运动状态的原因，即力是产生加速度的原因。

•3、如何度量运动状态改变的难易程度？质量大的物体的运动状态较难改变，即物体的惯性大；质量小的物体的运动状态较易改变，即物体的惯性小；质量是物体惯性大小的度量。

那么，加速度与力、质量之间有什么样的联系呢？控制变量法：研究三个量之间的关系时，需要先控制一个量不变，研究另外两个量之间的关系。

二、实验探究思路三、加速度与力的关系生活经验：用大的力推物体，物体会获得大的加速度；而用小的力推相同的物体，物体会获得小的加速度。

猜测：加速度和力之间存在什么样的关系呢？实验探究：控制物体的质量不变，探究加速度与受力之间的定量关系。

两个问题：1.怎样测量物体的加速度？①参考前面学习过的《实验：探究小车速度随时间变化的规律》实验中就算加速度的方法；②可以使用光电门、数字计时器得到物体的瞬时速度。

2.怎样提供并测量物体所受的恒力？要求物体所受的合力恒定，且方便测量，参考前面学习过的《实验：探究小车速度随时间变化的规律》的实验装置，可用钩码拉着滑块运动，什么情况下，我们可以把钩码所受的重力直接看作滑块的合力呢？①考虑到滑块与长木板之间有摩擦力，可用重力的分力来平衡摩擦力；考虑到加速度比较大时，拉力不等于重力，可让滑块的质量远大于钩码的总质量，则加速度较小，此时认为拉力近似等于钩码的重力。

实验二：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]方案一1、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。

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（要或不要）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，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（需要或是不需要）重新平衡摩擦力.②绳子的拉力不等于沙和小桶的重力：砂和小桶的总质量小车的总质量时，可近似认为绳子的．拉力等于．．．．．．．．推导：实际上m/g=(m+ m/)a,F=ma,得F=m m/g/(m+ m/);．．．．沙和小桶的重力。

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。

[实验器材]一端附有滑轮的长木板、小车、细线和小桶、天平、砝码、钩码（或槽码）、打点计时器、学生电源、纸带、刻度尺[实验步骤]⑴用天平测出小车和小桶的质量m 和m/把数值记录下来。

第二节实验：探究加速度与力、质量的关系课后练习题一、单项选择题1．在“探究加速度与力、质量的关系〞的实验中，以下做法正确的选项是〔〕A．在用打点计时器打纸带时，应该先放开小车，再接通打点计时器的电源B．在探究加速度与质量的关系时，应该改变拉力F的大小C．在探究加速度与质量的关系时，为了直观判断两者间的关系，应作出a−1m 图象D．在探究加速度与力的关系时，作a−F图象应该用折线将所描的点依次连接【答案】C【解析】A. 实验时应先接通电源然后再放开小车，故A错误；B. 在探究加速度与质量的关系时，应该保持小车的拉力F不变，改变小车的质量，故B错误；C. 要直观的反映两个量之间的关系，可以通过作图来解决。

但是只有作出一条直线，才可以直观的反映两个变量之间的关系。

在探究加速度a与质量m的关系时,为了直观判断二者间的关系，应作出a−1/m图象，a−1/m 图象为过坐标原点的倾斜直线，说明a与1/m成正比，故C正确；D. 在探究加速度与力的关系时，作a−F图象应该用平滑的直线将所描的点依次连接，故D错误。

应选：C 2．以下关于“探究加速度与力、质量的关系〞实验的说法中，正确的选项是A．在探究加速度与质量的关系时，应该改变拉力的大小B．在探究加速度与质量的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出a－1m 图象C．在探究加速度与力的关系时，只需测量一次，记录一组数据即可D．在探究加速度与力的关系时，作a－F图象应该用折线将所描的点依次连接【答案】B【解析】探究加速度与质量的关系时，应该控制力不变，故A错误。

在研究两个变量之间的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出直线图形。

探究加速度与质量的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出a-1/m图象，故B正确；在探究加速度与力的关系时，需测量至少5次，记录五组数据，画出图象，根据图象探究关系。

故C错误。

探究加速度与力的关系时，作a-F图象应该将点拟合成一条倾斜的直线。

实验:探究加速度与力、质量的关系课后篇巩固提升1.图甲为探究加速度与力、质量的关系的实验装置。

(1)在平衡摩擦力的过程中,若所有的操作均正确,打出的纸带如图乙所示,根据纸带点迹可判断应适当 (选填“减小”或“增大”)木板的倾角,直至小车匀速运动;(2)平衡摩擦力后,当满足小车质量M 远大于钩码质量m 的条件时,小车所受的合外力可近似等于钩码的重力。

实验中,当所挂钩码数量一定时,研究小车加速度a 与其质量M 的关系,由于未满足上述质量条件,实验结果得到的图像可能是 ;(3)图丙为实验中打出的一条纸带,纸带上有七个相邻的计数点,每个相邻计数点间有4个点未标出,经测量:x AB =4.21 cm 、x BC =4.63 cm 、x CD =5.04 cm 、x DE =5.50 cm,x E F =5.92 cm,x FG =6.35 cm 。

已知电源的频率为50 Hz,则小车的加速度a= m/s 2。

(结果保留2位有效数字)丙根据纸带点迹可判断小车做加速运动,则应适当减小木板的倾角,直至小车匀速运动。

(2)当满足m ≪M 的条件时,小车所受的合外力可近似等于钩码的受力,随着1M 逐渐增大,即M 逐渐减小,则不再满足m ≪M 的条件,实际测得的加速度a=mgm+M 小于近似后计算得到的加速度a'=mgM ,所以图像将向下弯曲。

故选B 。

(3)根据Δx=aT 2解得a=x DG -x AD 9T 2=(6.35+5.92+5.50-5.04-4.63-4.21)×10-29×0.12m/s 2=0.43 m/s 2。

减小 (2)B (3)0.432.如图所示是某同学探究小车加速度与力的关系的实验装置,他将光电门固定在水平轨道上的B 点,用不同重物通过细线拉同一小车,每次小车都从同一位置A 由静止释放。

(1)若遮光条的宽度d=4.7 mm,实验时将小车从图示位置由静止释放,由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间Δt ,则小车经过光电门时的速度为v= (用字母表示)。

(一)实验：探究加速度与力、质量的关系说课稿尊敬的各位评委老师，大家上午好！我是高中物理组x号考生。

我今天说课的题目是《摩擦力》，下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教法学法、教学过程及板书设计几个方面展开我的说课。

首先，谈一下我对教材的理解。

《实验：探究加速度与力、质量的关系》选自人教版高中物理必修一第四章第二节，牛顿第二定律是动力学的核心规律，而探究加速度与力和质量的关系是学习牛顿第二定律的重要铺垫。

此外，本节是探索规律的实验，实验中用到的控制变量法和对数据的处理方法在物理的学习中都十分重要。

因此本节课的教学至关重要。

新课程方案要求教师育人为本，分析学生是备课的重要环节。

学生已经学习了加速度的测量、受力分析，牛顿第一定律，牛顿第三定律、这都为本节课的学习奠定了基础。

此外，学生通过之前使用打点计时器测加速度，探究两个互成角度的力的合成规律等实验，已具备了一定的实验探究能力，而且高一学生动手能力强，乐于动手探索。

基于以上的教材和学情分析，我制定了如下教学目标。

1.会通过实验探究加速度与力、质量的关系，知道如何平衡摩擦力，体会探究过程的科学性和严谨性。

2.让学生感悟控制变量法、图像法在科学探究中的应用。

经历探究加速度与力、质量的关系的设计过程，能够依据要求进行实验设计基于以上教学目标，我确定了这节课的重难点，重点是探究加速度与力、质量的关系，难点是实验数据的处理。

教学有法，教无定法，贵在得法，为了突出重点，突破难点，本节课我将采用讲授、分组实验的教学方法。

同时为了体现学生是学习的主体，我将引导学生采用自主学习法和合作探究法学习本节课的内容。

下面我将围绕教什么，怎么教，为什么这么教为重点说一说教学过程的设计。

1.创设情境，提出问题。

我将在多媒体播放牵引力相同的空车和装满货物的车的启动过程，通过空车启动快，让学生思考，加速度与什么有关。

随后再播放质量接近的比赛用的小汽车与一般的小汽车的启动情况，通过比赛用的小汽车启动快，让学生思考，加速度与什么有关。

实验四探究加速度与力、质量的关系1。

实验原理（1）保持质量不变，探究加速度跟合外力的关系.(2）保持合外力不变，探究加速度与质量的关系。

（3)作出a－F图象和a－错误!图象,确定其关系.2。

实验器材小车、砝码、小盘、细绳、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、导线两根、纸带、天平、米尺。

3。

实验步骤（1)测量:用天平测量小盘和砝码的质量m′和小车的质量m。

（2)安装：按照如图1所示装置把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上(即不给小车牵引力).图1(3）平衡摩擦力:在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块,使小车能匀速下滑。

（4)操作：①小盘通过细绳绕过定滑轮系于小车上，先接通电源后放开小车，断开电源,取下纸带编号码。

②保持小车的质量m不变，改变小盘和砝码的质量m′，重复步骤①.③在每条纸带上选取一段比较理想的部分,测加速度a。

④描点作图，作a－F的图象。

⑤保持小盘和砝码的质量m′不变，改变小车质量m，重复步骤①和③,作a－1m图象.1.注意事项（1)平衡摩擦力:适当垫高木板的右端,使小车的重力沿斜面方向的分力正好平衡小车和纸带受到的阻力.在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细绳系在小车上,让小车拉着穿过打点计时器的纸带匀速运动.(2)不重复平衡摩擦力。

(3)实验条件：m≫m′。

(4）一先一后一按：改变拉力或小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器,并应先接通电源,后释放小车，且应在小车到达滑轮前按住小车。

2。

误差分析(1)实验原理不完善：本实验用小盘和砝码的总重力m′g代替小车的拉力,而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力。

(2)摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差.3.数据处理(1）利用Δx＝aT2及逐差法求a。

（2)以a为纵坐标,F为横坐标，根据各组数据描点,如果这些点在一条过原点的直线上,说明a 与F成正比。