高中物理 第三章 牛顿运动定律 第2节 探究加速度与力质量的关系教案 教科版必修1

1、第三章 牛顿运动定律二 探究加速度与力、质量的关系教学目标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。重点难点1、怎样测量物体的加速度2、怎样提供和测量物体所受的力设计思想探究加速度与力、质量的关系这节课，是个探究课，主要培养学生设计实验能力。让学生先提出问题，导入探究原理自主选器材，设定方案，进行操作，总结归纳进行交流。对学生操作过程细节进行指导，对学生实验过程的疑难问题进行解答。教学资源 探究加速度与力、质量的关系多媒体课件教学设计【课堂引入】问题：设想：如果物体所受合外力不为零，则物体运动会怎样

2、？问题：物体加速度a和哪些因素有关？你是怎么知道的？【课堂学习】问题：通过课本上的图，你能定性地说出图中加速度与力质量的关系吗？分析1：加速度大小与物体受力大小有关，质量一定时，受力越大，其加速度越大分析2：加速度还与物体质量有关，受力一定时，质量越小，其加速度越大，这里的力指物体所受合力。问题1：实验要说明什么问题?a与F关系?a与m关系?问题2：怎么设计这个实验?测量哪些量?怎么测量?问题3：如何由实验得出结论?研究方法：控制变量法保持物体的质量不变，测量物体在不同作用下的加速度，分析加速度与合外力的关系。保持物体所受力合外力相同，测量不同质量的物体在该力下的加速度，分析加速度与质量的关系

3、。学习活动一：设计实验问题1：怎样测量物体的加速度？问题2：怎样测量物体的质量？问题3：怎样给小车提供一个恒定的合力？问题4：如何测定小车受到的合力？问题5：绳子拉力大小与钩码的重力大小关系？问题6：什么情况下，绳子拉力近似等于钩码重力即小车所受的合力？探究1：加速度与合力的关系实验基本思路：保持小车的质量不变，测量小车在不同作用下的加速度，分析加速度与合力的关系。问题7：怎样改变合力？问题8：如何更直观地处理数据？探究2：探究加速度与质量的关系实验基本思路：保持小车所受合力相同，测量不同质量的小车在该力下的加速度，分析加速度与质量的关系。问题9：怎样改变小车的质量？问题10：如何更直观地处理

4、数据？学习活动二：比较法以小车、一端带滑轮的长木板、粗线、砝码、钩码、天平、刻度尺、宽口夹子为实验器材，研究小车的运动。问题1：怎样测量（或比较）物体的加速度？:问题2：怎样提供和测量物体所受的拉力F ？（1）保持物体的质量不变，测量物体在不同的力作用下的加速度，分析加速度与力的关系（2）保持物体所受的力相同，测量不同质量的物体在该力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系实验注意事项1整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和砝码的质量还是改变小车和砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力平衡摩擦力是指使小车所受动力(小车重力沿斜面方向的分力)与小车所受阻力(包括小车所受摩擦力和打点计时器对小车之

5、后所拖纸带的摩擦力)大小相等平衡摩擦力时，应在小车后拖上纸带，先接通电源，再用手给小车一个初速度，若在纸带上打出的点的间隔是均匀的，则表明平衡了摩擦力，否则必须重新调整小木板的位置2平衡摩擦力后，每次实验时必须满足在小车上所加砝码的质量远大于砝码和小盘的总质量的条件下进行只有如此，砝码和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等3改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器(或尽量远离定滑轮的一端)，并应先接通电源，再放开小车，且在小车到达定滑轮前应按住小车4各纸带的加速度a，都应是该纸带的平均加速度5作图象时，要使尽可能多的点在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线的

6、两侧误差分析1小车质量M应比重物的质量m大得多，其原理将在后面的牛顿运动定律的应用中专门讨论二者差距越小，图象线性越差2夹口的密合性能差是造成误差的原因之一由于小车的质量和速度较大，夹子不易夹住小车的后拖线；有些时候夹子夹住一根拖线，而另一根未被夹住，对应小车仍向前运动，这些都是造成位移误差的原因3小车运动停止时不能与定滑轮相碰，如果小车碰到定滑轮才松手让夹子夹住拖线，则与定滑轮相碰的小车位移偏小，产生误差【课堂小结】问题1：加速度与力的关系？问题2：加速度与质量的关系？问题3：如何利用控制变量法？问题4：本实验的注意事项和误差分别为什么？【板书设计】 第二节 探究加速度与力、质量的关系一 定

7、性分析加速度与力、质量的关系二 利用控制变量法来探究加速度与力、质量的关系三 数据的处理以及得到的结论四 实验的注意事项及误差分析课堂反馈1 外力是使物体产生_的原因物体运动状态发生改变时，物体一定具有_，物体一定受到_的作用2 质量一定时物体的加速度与它所受的外力成 ；外力一定时加速度与物体的质量成 。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），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中甲和乙所示，则出现此种现象的原因甲是 ，乙是 4 在保持质量不变时加速度与物体受力间关系的实验中（使用图4-2-7所示的装置），小车质量

8、M和砝码质量m分别选取下列四组值AM=500g，m分别为50g、70g、100g、125gBM=500g，m分别为20g、30g、40g、50gCM=200g，m分别为50g、75g、100g、125gDM=200g，m分别为30g、40g、50g、60g若其它操作都正确，那么在选用 组值测量时所画出的图线较准确在选用此组值，m取 g时实验误差较大5 a、b、c、d四位同学在做验证牛顿第二定律的实验（使用图4-2-6所示的装置），设小车质量和车上砝码质量之和为M，砂及砂桶的总质量为m，分别得出如图4-2-7中a、b、c、d四条图线，其中图a、b、c是aF图线，图d是a1/M图线，则以下列说法中

9、正确的是： （ ）Aa和b较好地把握了实验条件M远大于mBc和d则没有把握好实验条件M远大于mCa同学长木板的倾角太小，而b同学长木板倾角太大Da、b、c三同学中，c同学较好地完成了平衡摩擦力的操作6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答案：1. 加速度、加速度、外力 2. 正比，反比 3. 平衡摩擦力时，木板倾角过大；平衡摩擦力时，木板倾角太小 4. B 50 5. ACD 6. A课后测评1 物体速

10、度改变有几种情况?在每种情况下，合外力对物体作用的效果如何?2 某次实验用打点计时器交流电的频率为50Hz，纸带的记录如图4-2-9所示（使用图4-2-3所示的装置）,图中前几个点模糊,因此从A点开始每打五个点取一个计数点,其中B、C、D、E点的对应速度vB=_m/s, vC=_m/s, vD=_m/s, vE=_m/s,由此测得小车的加速度是多大？3 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）请使用a-1/m图象来处理这些数据，并说明为什么不用a-m图象来处理数据。（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 4 如图4-2-10所示是甲

11、、乙两个物体运动的v-t图象,根据图象回答：（1）哪个物体加速度大?（2）哪个物体速度变化快?（3）如果它们受到的力相等，那么哪个物体的惯性大?（4）如果它们的质量相等，那么哪个物体所受力大? 5.通过那些方法可以验证a与F的正比关系?经验告诉我们在相同力的作用下，质量m越大，加速度a越小，这可能是“a与m成反比”或“a与m2成反比”等等，有何办法知道a与m成反比? 6.图4-2-4是某同学利用教材提供的方案进行实验时，正要打开夹子时的情况。指该同学的几个错误。7. 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 / N0.200.3

12、00.400.50a / 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？答案：1. 物体速度改变指速度的大小或方向或大小和方向的改变台外力不为零时,可改变物体运动的速度,使物体产生加速度2. 0.253m/s 0.328m/s 0.403m/s 0.478m/s 0.75m/s23. 图略，质量成反比4. （1）甲大（2）甲快（3）乙大（4）甲大(:单位时间内速度变化较快,即物体的加速度较大在受到相等的力的作用下,速度变化越快的物体,运动状态容易改变,即惯性小所以乙物体的惯性大质量相等的物体,运动状态改变越容易,说明受到外力越大由于甲运动状态较容易改变,所以甲受到的外力较大)5. 直接验证：比例法：验证F1/F2=a1/a2 或 F1/a1=F2/a2 图象法：作aF图象，看其是否为过原点的直线间接验证：根据本实验设计，两车同时运动，同时停止，具有相