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；
《实验_探究加速度与力、质量的关系》教学设计方案（第一课时）
一、教学目标
1. 理解加速度与力、质量的干系，并能进行简单的应用。
2. 通过实验操作，培养动手能力和观察能力。
3. 培养科学探究的精神和团队合作的精神。
二、教学重难点
1. 教学重点：实验操作和数据的收集、分析。
2. 教学难点：理解加速度与力、质量的干系，并能够在实际问题中应用。
三、教学准备
1. 实验器械：小车、砝码、细线、刻度尺等。
2. 实验报告单：包括力、质量、加速度的数据表格。
3. 视频或图片展示：展示实验过程和结果，帮助学生理解实验原理。
4. 讲解：提前准备好相关知识点和注意事项的讲解。
四、教学过程：
1. 引入课题
(1)回顾牛顿第二定律的内容，说明加速度与力和质量的干系。
(2)引出探究加速度与力、质量的干系实验的目标。 (3)展示实验器械，介绍实验装置和操作方法。
2. 实验操作
(1)指导学生按照实验步骤进行操作，记录实验数据。
(2)引导学生分析实验数据，初步得出加速度与力和质量的干系。
(3)针对实验中出现的问题进行讨论和解决。
3. 数据分析与结论
(1)对实验数据进行处理，得出加速度与力和质量的定量干系。
(2)讨论实验误差来源和减小误差的方法。
(3)得出实验结论，并诠释实验意义和应用。
4. 拓展思考与讨论
(1)引导学生思考加速度与其他物理量的干系，如速度、位移等。
(2)讨论控制变量法在物理实验中的应用，以及它在其他领域的应用。
(3)讨论如何在实际生活中应用加速度的相关知识，如汽车启动、刹车等。
5. 教室小结
(1)回顾本节课的主要内容，包括实验目标、实验操作、数据分析与结论等。
(2)强调加速度与力和质量的干系在物理学中的重要塞位和应用。
6. 课后作业与思考 (1)安置与加速度相关的课后作业，帮助学生稳固所学知识。
(2)鼓励学生进一步思考和探索加速度与其他物理量的干系，以及在实际生活中的应用。
2．实验：探究加速度与力、质量的关系
知识纲要导引
核心素养目标
(1)学会用控制变量法探究物理规律．
(2)掌握利用图象处理数据的方法．
(3)探究加速度与力、质量的关系．
(4)能解释生活中的相关现象.
知识点 控制变量法探究加速度a与力F、质量m的关系
1．实验原理：
2．实验器材：打点计时器、纸带、复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、夹子、细绳、低压交流电源(使用电火花打点计时器时不用低压交流电源)、导线、天平(带有一套砝码)、小盘、刻度尺．
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叫控制变量法．
3．实验步骤：
(1)称量质量：用天平测出小车和砝码的总质量m，小盘和砝码的总质量M.
(2)安装器材：按照如图把实验器材安装好，注意此时先不要把悬挂小盘的细绳系在车上，即不给小车加牵引力．
(3)平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫一块木块，反复移动木块的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态．这时，小车拖着纸带运动时受到的摩擦阻力恰好与小车所受的重力在斜面方向上的分力平衡．
(4)操作：
①把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小盘，先接通电源再放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列的点，打完点后切断电源，取下纸带，在纸带上标上纸带号码．
②保持小车和砝码的质量m不变，在小盘里放入适量的砝码，把小盘和砝码的总质量M记录下来，重复步骤①.
③保持小盘和砝码的总质量M不变，改变小车和砝码的质量m，重复以上步骤．
待测物理量 器材
小车与其上砝码的总质量m 天平
小盘和盘内砝码的总质量M 天平
小车的加速度a 打点计
时器
4.数据处理：
(1)把小车在不同力作用下产生的加速度填在表中：
实验序号物理量 1 2 3 4 5 6
作用力F
加速度a
以a为纵坐标、F为横坐标，根据数据作a - F图象，用曲线拟合测量点，找出规律，分析a与F的关系．
实验：探究加速度与力、质量的关系
知识集结
知识元
实验：探究加速度与力、质量的关系
知识讲解
实验：探究加速度与力、质量的关系
1．实验目的、原理
实验目的：验证牛顿第二定律，即物体的质量一定时，加速度与作用力成正比；作用力一定时，加速度与质量成反比．
实验原理：利用砂及砂桶通过细线牵引小车做加速运动的方法，采用控制变量法研究上述两组关系．
如图所示，通过适当的调节，使小车所受的阻力忽略，当M和m做加速运动时，可以得到
当M>>m时，可近似认为小车所受的拉力T等于mg．
本实验第一部分保持小车的质量不变，改变m的大小，测出相应的a，验证a与F的关系；第
二部分保持m不变，改变M的大小，测出小车运动的加速度a，验证a与M的关系．
2．实验器材
打点计时器，纸带及复写纸，小车，一端附有滑轮的长木板，小桶，细绳，砂，低压交流电源，两根导线，天平，刻度尺，砝码．
3．实验步骤及器材
（1）用天平测出小车和小桶的质量M和m，把数值记录下来．
（2）按下图所示把实验器材安装好．
（3）平衡摩擦力：在长木板的不带滑轮的一端下面垫上一块薄木板，反复移动其位置，直至不挂砂桶的小车刚好在斜面上保持匀速运动为止．
（4）将砂桶通过细绳系在小车上，接通电源放开小车，使小车运动，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．
（5）保持小车的质量不变，改变砂桶中的砂量重复步骤（4），每次记录必须在相应的纸带上做上标记，列表格将记录的数据填写在表内．
（6）建立坐标系，用纵坐标表示加速度，横坐标表示力，在坐标系上描点，画出相应的图线以验证a与F的关系．
（7）保持砂及小桶的质量不变，改变小车的质量(在小车上增减砝码)，重复上述步骤（5）、（6）验证a与M的关系．
4．数据处理及误差分析
（1）该实验原理中，可见要在每次实验中均要求M>>m，只有这样，才能使牵
引小车的牵引力近似等于砂及砂桶的重力．
