§4.2实验：探究加速度与力、质量的关系.doc

2008-2009学年度高一物理必修1活动单4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系学习目标：1理解物体运动状态的变化快慢，即加速度大小与力有关，也与质量有关； 2通过实验探究加速度与力和质量的定量关系；3培养学生动手操作能力。学习重点：对aF、a1m的探究。学习难点: 对探究性实验的把握学习方式：本节课主要采取的是“实验-探究”学习方式。实验器材：木板、小车、打点计时器、电源、小筒、细线、砝码、天平、刻度尺、纸带等。(附有滑轮的长木板2块；小车2个；带小钩或小盘的细线2条；钩码(槽码)，规格：10 g、20 g，用做牵引小车的力；砝码，规格：50 g、100 g、200 g，用做改变小车质量；刻度尺；1 m2 m粗线绳，用做控制小车运动)如果没有小规格钩码或槽码，可以用沙桶及沙子替代，增加天平及砝码，用来测质量。活动一：阅读课本P71的第1、2节回答问题：物体运动状态改变是指物体的什么物理量改变了？物体运动状态改变快慢用什么物理量来描述，物体运动状态改变与什么因素有关?关系是什么?（定性描述）研究多个变量之间关系用什么方法？ 我们如何设计实验来探究这几个物理量间的关系？活动二：探究加速度与力的关系：实验设计：实验装置：（见课本）实验遇到哪两个的困难，如何处理？实验数据处理：参考表格 小车l 小车2 次数 拉车砝码包括盘的总质量(m1) 位移x1cm 拉车砝码包括盘的总质量(m2) 位移x2cm 1 2 3 4如何得到a与F的关系？实验结论：实验中的注意事项：1、要平衡摩擦力，如何平衡摩擦力？如何检验是否已平衡了摩擦力？2、小盘和砝码所受的重力等于使小车匀加速运动的力的条件是：盘和砝码的质量远小于小车的质量。活动三：探究加速度与质量的关系：实验设计：实验装置：(见课本)实验数据处理：参考表格 小车l 小车2 次数 小车（包括砝码）的总质量(M1)位移x1cm 小车（包括砝码）的总质量(M2)位移x2cm 1 2 3 4实验注意事项（见上）活动四：实验结论的得出：实际实验时可结合打点计时器进一步研究加速度与力和质量的数量关系：（1）保持小车质量不变，研究a与F的关系数据分析：设计一个表格，把同一物体在不同力的作用下的加速度填在表中。为了更直观地判断加速度a与力F的数量关系，我们以a为纵坐标、F为横坐标，根据各组数据在坐标系中描点，如果这些点在一条过原点的直线上，说明a与F成正比，如果不是这样，则需进一步分析。例1、某学生用图4-2-4所示的装置做实验时，保持小车的质量不变，测得小车的加速度a和拉力F的数据如下表所示：F / N0.200.300.400.50a / ms-20.100.210.290.40根据表中的数据在图4-2-5中作出a-F图线。（1）把图线延长，看看图线是否通过原点？如果不通过原点，试分析在操作过程中可能遗漏了哪个步骤？（2）这条图线在F轴上截距有何物理意义？结论：（2）保持拉力不变，研究a与m的关系数据分析：设计第二个表格，把不同物体在相同力的作用下的加速度填在表中。根据我们的经验，在相同力的作用下，质量越大，加速度a越小。这可能是“a与m成反比”，但也可能是“a与m2成反比”，甚至是更复杂的关系。我们从最简单的情况人手，检验是否“a与m成反比”。在数据处理上要用到下面的技巧。（a与m成反比实际上就是“a与1m成正比”，如果以a为纵坐标、1m为横坐标建立坐标系，根据a-1m图象是不是过原点的直线，就能判断加速度是不是与质量m成反比。）例1、 某同学在做“当外力一定时，加速度和质量的关系”的实验时，得到下表中的实验数据：（1）请分别使用a-m及a-1/m图象来处理这些数据，并说明使用a-m图象来处理数据的优点。（2）根据作出的图象，可以得到的结论是小车的加速度与它的质量的关系 。结论：实验规律的建立过程：在这个实验中，我们根据日常经验和观察到的事实，首先猜想物体的加速度与它所受的力及它的质量有最简单的关系，即加速度与力成正比、与质量成反比aF、alm。 如果这个猜想是正确的，那么，根据实验数据以a为纵坐标、F为横坐标和以a为纵坐标、1m为横坐标作出的图象，都应该是过原点的直线，但是由于各种原因（实验条件限制或实验原理不完善，或实验误差的存在等等）描出的点有些离散，并不是严格地位于某条直线上，用来拟合这些点的直线也并非准确地通过原点。如果经过多次实验，图象中的点都十分靠近某条直线，而这些直线又都十分接近原点，那么，实际的规律很可能就是这样的。只有根据这些结论推导出的很多新结果都与事实一致时，它才能成为“定律”，也就是说一个定律的发现不可能是几次实验就能得出的。反馈练习：1、关于力和运动的关系,下列说法中正确的是( ) A.物体的速度不断增大,表示物体必受力的作用B.物体的位移不断增大,表示物体必受力的作用C.物体朝什么方向运动,则这个方向上物体必受力的作用D.物体的速度大小不变,则其所受的合力必为零2、如图所示是某同学做“探究加速度与力、质量的关系”实验时已接通电源正要释放纸带时的情况，请指出该同学的5个差错。A、电源 B、打点计时器位置 C、滑轮位置 D、小车位置 E、长木板 3、 某两个同学用图4-2-6所示的装置（图中A为小车，B为带滑轮的长木板，C为水平桌面），设小车质量和车上砝码质量之和为M，托盘及托盘中砝码的总质量为m，分别在探究加速度与外力间的关系实验中，各自得到的图象如图4-2-6中甲、乙、丙、丁所示，则出现此