《实验：探究加速度与力、质量的关系》导学案

1、探究加速度与力、质量的关系导学案目标：1.理解探究加速度与力、质量的关系的合理性和必要性。 2.理解实验思路的合理性，以及用图像处理实验数据的有效性。 3.经历实验的操作和测量过程，以及通过图像处理实验数据的过程，体验如何平衡摩擦阻力、减小系统误差（钩码所受的重力不等于小车所受的拉力等）的操作办法。 4.体会整个探究过程的科学严谨和合理性（C）导入：牛顿第一定律告诉我们：物体的运动状态及其改变是由他所受的力决定的，而不是因为其他的因素，而运动状态改变的难易程度(惯性的大小)又与其自身的质量有关。我们知道加速度是描述物体运动状态变化的基本物理量，那么，物体运动的加速度一定是由物体所受的力，以及自

2、身的质量决定的。于是，探究加速度与力、质量的定量关系就是自然而又十分必要的。回顾上节内容并仔细阅读本节课文前部分内容及一些实例解释以下问题：1.物体加速度的大小与它受力的大小有关。（力是产生加速度的原因）（速度是描述 的物理量，加速度是描述 变化快慢的物理量，加速度还是描述 的物理量。） 2.物体加速度的大小还与物体的质量有关。 3.定性分析物体的加速度与它受的力、它的质量有什么关系？（竞赛用的汽车的质量不是很大，但却安装着强大的发动机）物理学不满足于这样的定性描述，我们还想知道它们之间的具体（定量）关系。“自然和自然的法则在黑夜中隐藏；上帝说，让牛顿去吧！于是一切都被照亮！”下面让我们跟随伟

3、人的思路共同探究：1加速度与它受的力关系、2加速度与它的质量有什么关系注意：当研究加速度与受力关系时，应保证物体质量不变；当研究加速度与质量关系时，应保证物体受力不变。这种研究问题的方法叫“控制变量法”一：探究加速度与力的关系：(B)探究加速度与力的定量关系时，应保持物体_不变，测量物体在_的加速度，分析加速度与力的关系.将得到的数据填入表格，为了更直观的判断加速度a与力F的数量关系，我们以a为纵 坐标、F为横坐标建立坐标系，在坐标系中描出点，如果这些点是过原点的直线，则说明a F，否则需要进一步分析。1 / 6二：加速度与质量的关系(B)探究加速度与质量的关系时，应保持物体_不变，测量不同质

4、量的物体在_下的加速度. 分析加速度与质量的关系.思考题(A)1：如果你得到的图像如甲图所示，能够说明a与m之间成反比吗？如果你得到的图像如乙图所示，能够说明a与m之间成反比吗？甲am乙1/mmmma因此，将得到的数据填入表格，为了更直观的判断加速度a与力m的数量关系，我们以a为纵坐标、为横坐标建立坐标系，在坐标系中描出点，如果这些点是过原点的直线， 则a m，否则需要进一步分析。该处书本上参考案例有两个，本处针对案例二说明三：.制定实验方案时的两个问题(B)1怎样测量或比较物体的加速度测量物体的加速度可以用刻度尺测量_，并用秒表测量_，由公式_算出.也可以在运动物体上安装一条通过打点计时器的

5、纸带，根据_来测量加速度.在这个实验中也可以不测加速度的具体数值，这是因为我们探究的是加速度与其它量之间的_关系.如：测出两个初速度为0的匀加速直线运动在相同时间内通过的位移x1、x2,由公式a=得位移之比就是加速度之比，即 . 2怎样提供并测量物体所受的恒力探究加速度与力的关系，这个力应该是物体所受的合力，故探究时应设法使你测出的力就是该物体的合力.采用案例中的设计方案时，近似认为砝码和托盘的重力大小等于小车所受的合力，这就必须平衡掉小车运动过程中所受的摩擦力。具体方法是：将木板固定打点计时器的一端垫高到一个适当的角度。思考为什么这样做就能平衡摩擦力，具体怎么操作？实验中需注意的事项 （1）

6、平衡摩擦力时不要挂重物，整个实验平衡了摩擦力后，不管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，都不需要重新平衡摩擦力.（2）平衡摩擦力后，每次实验必须在满足砝码和托盘的总质量远小于小车和所加砝码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.（以后我们会证明这一点）（3）小车应靠近打点计时器且先接通电源再释放小车.（4）作图象时，要使尽可能多的点分布在所作直线上，不在直线上的点应尽可能均匀地分布在所作直线两侧.离直线较远点是错误数据，可舍去不予考虑.3思考：(A)在方案二中需要打点计时器，但牛顿在验证时用到打点计时器吗？他是如何做的？（仔细阅读案例一

7、）并讲解案例一的原理及其与案例二的区别。(并观看视频)如果我们选取书中的案例一，当保持小车质量不变时，我们应该怎么做图像（以谁为横坐标，以谁为纵坐标）？当保持力不变时用应该怎么做图像（以谁为横坐标，以谁为纵坐标）4.怎样由实验结果得出结论(C)在本探究实验中，我们猜想物体的加速度与它所受的力成_，与质量成_，然后根据实验数据作出_图象和_图象，都应是过原点的直线.【课堂练习】1.观察物体的运动，我们发现加速度、物体受力和物体质量三者的关系可能是（ ）A.物体质量一定时，受力越大，其加速度越大B.物体质量一定时，受力越大，其加速度越小C.物体受力一定时，它的质量越大，其加速度越大D.物体受力一定

8、时，它的质量越大，其加速度越小2.关于“探究加速度与力、质量的关系”的实验操作，下列说法中符合实际的是（ ）A.通过同时改变小车的质量m及受到的拉力F的研究，能归纳出加速度、力、质量三者之间的关系B.通过保持小车质量不变，只改变小车的拉力的研究，就可以归纳出加速度、力、质量三者之间的关系C.通过保持小车受力不变，只改变小车质量的研究，就可以得出加速度、力、质量三者之间的关系D.先不改变小车质量，研究加速度与力的关系，再不改变小车受力，研究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度、力、质量三者之间的关系3.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，下列说法中正确的是（ ）A.为了减小实验误差，悬挂物

9、的质量应远小于车和砝码的质量B.为减小小车、纸带受到摩擦力对实验的影响，需要把小车运动平面起始端抬高C.实验结果采用描点法画图象，是为了减小误差D.实验结果采用a坐标作图，是为了便于根据图象直观地作出判断4.在利用打点计时器“探究加速度与力、质量关系”的实验中，以下做法正确的是（ ）A.平衡摩擦力时，应将重物用细绳通过定滑轮系在小车上B.平衡摩擦力时，小车后面的纸带必须连好，因为运动过程中纸带也要受到阻力C.每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力D.实验时，先放开小车，后接通电源5.已知物体的加速度a与物体的受力F及物体的质量m满足关系式aF，a.在光滑的水平面上有一质量为m的物体受到水平力F作用，在t时间内由静止开始移动了s距离，今要使距离变为4s，可采用以下哪些方法（ ）A.将水平恒力增为4FB.将物体的质量减为原来的C.将作用时间增为4tD.将作用时间增为2t6.如图9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，请你指出该同学的四个错误.图4297.用斜面、小车、砂桶、砝码、打点计时器做“探究加速度与力、质量关系”的实验中，得到如图4211所示的纸带，相邻记数点间的时间间隔为T，且x1、x2