2实验：探究加速度与力、质量的关系课堂实录

2　实验：探究加速度与力… 高中物理       人教2003课标版

（一）知识与技能
•理解物体运动状态的变化的快慢，即加速度大小与力有关，也与质量有关。
 　　•通过实验探究加速度与力的定量关系。
 　
 　　•培养学生动手操作能力。
 　　（二）过程与方法
•指导学生定量的探究加速度和力、物体质量的关系。知道用控制变量法进行实验。
 
•学生自己设计实验，自己根据自己的实验设计进行实验。
 
•对实验数据进行处理，看能得出什么结论。
 
（三）情感、态度与价值观
 
•通过实验探究，培养学生实事求是、尊重客观规律的科学态度。
 
•通过实验探究激发学生的求知欲和创新精神。
 
•培养学生的团队合作精神

新课标较原有的教学大纲更注重对学生动手能力、探索能力、自己总结观察现象的能力的培养，以本节课为例，以前是验证牛顿第二定律，注重的是知识的再现，而现在变为探究，注重的是问题的提出与发现。本节课以实验的形式出现，不仅锻炼学生的动手能力，更重要的是如何设计实验，如何提出问题，以及如何操作，如何进行数据处理，分析并得出实验结果，这些才是现代中学生最应该掌握的方法和技巧。至于学生自己设计的方案不管是否符合要求，不管实验后能否得出正确的结论，都要加以鼓励，因为学生在设计和实际操作中的亲身体验才是最重要的。

【教学重点】
 
控制变量法的使用。
 
如何提出实验方案并使实验方案合理可行。
 
实验数据的分析与处理。
 
【教学难点】
 
如何提出实验方案并使实验方案合理可行。
 
实验数据的分析与处理。
 

4.2实验：探究加速度与力、质量的关系

一、知识回顾

1．加速度是描述                                              的物理量．

2．力是使物体                           的原因，也就是产生                    的原因．

3．质量是             的唯一量度，惯性是                                            ．

即物体的质量越大，运动状态越           （填“难”或“易”）改变；物体的质量越小，运动状态越                         （填“难”或“易”）改变．

二、实验探究：探究加速度与力、质量的关系

1．猜想与假设：

(1)加速度与力的关系:                                                              ；

(2)加速度与质量的关系:                                                          ．

2．实验方法：                ．

保持物体的质量不变，改变                   ，探究                                ；

保持物体的受力不变，改变                   ，探究                                ．

3．实验方案：

思考与讨论：

(1)怎样测量物体的加速度a ？

(2)怎样提供和测量物体所受的力F ？

思考以上问题，设计实验方案；要求：画实验装置图，粗略地写出方案内容．

（注意：实验方案设计的原则：科学、安全、简便、精确、可重复）

4．实验器材：①小车；②打点计时器；③纸带；④细线；⑤一端带定滑轮的长木板（轨道）⑥砝码：10g、20 g、各一个，用做提供牵引小车的力；⑦钩码：50 g、100g各一个，用做改变小车的质量；⑧刻度尺．

5．实验步骤：  

（1）按图安装好实验器材，不挂重物时平衡摩擦力；

（2）把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂重物，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，取下纸带并标上号码；

（3）保持小车质量不变，改变重物的质量即改变小车受到的拉力，重复做几次实验；

（4）保持小车受力不变，即重物的质量不变，在小车上加砝码改变小车的质量，重复上面的实验．

6．数据处理：

(1)小车质量不变，改变受力，探究加速度与力的关系（小车的质量M=250g）

实验次数

1

2

3

4

5

所挂重物质量

m/g

10

20

30

40

50

小车所受拉力

F=mg /N

小车加速度

a（m/s2）

思考：通过哪些方法处理数据能得到加速度与力的关系？

图像法：

(2)小车受力不变，改变小车的质量，探究加速度与质量的关系（所挂重物的质量m=50g）

实验次数

1

2

3

4

5

小车质量

M/g

250

300

350

400

450

小车加速度

a（m/s2）

7．实验结论：

（1）质量不变的情况下，物体的加速度与力                                            ；                      

（2）受力不变的情况下，物体的加速度与质量                                          ．                                           

三、巩固练习

1．在用打点计时器和小车做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，下列说法中正确的是(　　)

A．平衡摩擦力时，应将砝码盘及盘内砝码通过定滑轮拴在小车上

B．连接砝码盘和小车的细绳应与长木板保持平行

C．改变小车的质量后要重新平衡摩擦力

D．小车释放前应靠近打点计时器，且应先接通电源再释放小车

2．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，采用如图所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度由小车后拖动的纸带上的点计算出．

(1)当M与m的大小关系满足___      _____时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力．

(2)一组同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质量一定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度，采用图象法处理数据．为了比较容易地检查出加速度a与质量M的关系，应该做a与____     ____的图象．

(3)如图(a)，甲同学根据测量数据做出的a－F图线，说明实验存在的问题是___        _____．

(4)乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a－F图线，如图(b)所示，两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同：___                                              ___．

四、作业

1．尝试用数学公式表示加速度与力、质量的定量关系．

2．以“控制变量法在物理实验中的应用与意义”为题，写一篇科技小论文．

2　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

4.2实验：探究加速度与力、质量的关系

一、知识回顾

1．加速度是描述                                              的物理量．

2．力是使物体                           的原因，也就是产生                    的原因．

3．质量是             的唯一量度，惯性是                                            ．

即物体的质量越大，运动状态越           （填“难”或“易”）改变；物体的质量越小，运动状态越                         （填“难”或“易”）改变．

二、实验探究：探究加速度与力、质量的关系

1．猜想与假设：

(1)加速度与力的关系:                                                              ；

(2)加速度与质量的关系:                                                          ．

2．实验方法：                ．

保持物体的质量不变，改变                   ，探究                                ；

保持物体的受力不变，改变                   ，探究                                ．

3．实验方案：

思考与讨论：

(1)怎样测量物体的加速度a ？

(2)怎样提供和测量物体所受的力F ？

思考以上问题，设计实验方案；要求：画实验装置图，粗略地写出方案内容．

（注意：实验方案设计的原则：科学、安全、简便、精确、可重复）

4．实验器材：①小车；②打点计时器；③纸带；④细线；⑤一端带定滑轮的长木板（轨道）⑥砝码：10g、20 g、各一个，用做提供牵引小车的力；⑦钩码：50 g、100g各一个，用做改变小车的质量；⑧刻度尺．

5．实验步骤：  

（1）按图安装好实验器材，不挂重物时平衡摩擦力；

（2）把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂重物，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，取下纸带并标上号码；

（3）保持小车质量不变，改变重物的质量即改变小车受到的拉力，重复做几次实验；

（4）保持小车受力不变，即重物的质量不变，在小车上加砝码改变小车的质量，重复上面的实验．

6．数据处理：

(1)小车质量不变，改变受力，探究加速度与力的关系（小车的质量M=250g）

实验次数

1

2

3

4

5

所挂重物质量

m/g

10

20

30

40

50

小车所受拉力

F=mg /N

小车加速度

a（m/s2）

思考：通过哪些方法处理数据能得到加速度与力的关系？

图像法：

(2)小车受力不变，改变小车的质量，探究加速度与质量的关系（所挂重物的质量m=50g）

实验次数

1

2

3

4

5

小车质量

M/g

250

300

350

400

450

小车加速度

a（m/s2）

7．实验结论：

（1）质量不变的情况下，物体的加速度与力                                            ；                      

（2）受力不变的情况下，物体的加速度与质量                                          ．                                           

三、巩固练习

1．在用打点计时器和小车做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，下列说法中正确的是(　　)

A．平衡摩擦力时，应将砝码盘及盘内砝码通过定滑轮拴在小车上

B．连接砝码盘和小车的细绳应与长木板保持平行

C．改变小车的质量后要重新平衡摩擦力

D．小车释放前应靠近打点计时器，且应先接通电源再释放小车

2．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，采用如图所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度由小车后拖动的纸带上的点计算出．

(1)当M与m的大小关系满足___      _____时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力．

(2)一组同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质量一定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度，采用图象法处理数据．为了比较容易地检查出加速度a与质量M的关系，应该做a与____     ____的图象．

(3)如图(a)，甲同学根据测量数据做出的a－F图线，说明实验存在的问题是___        _____．

(4)乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a－F图线，如图(b)所示，两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同：___                                              ___．

四、作业

1．尝试用数学公式表示加速度与力、质量的定量关系．

2．以“控制变量法在物理实验中的应用与意义”为题，写一篇科技小论文．