2. 探究加速度与力、质量的关系教案和课堂实录

探究加速度和力与质量之间的定量关系

【教学目标】

1.

学会用控制变量法研究物理规律；

2.

探究加速度与物体质量、物理受力的关系；

3.

掌握灵活运用图像处理问题的方法。

【教学重点】

1.

明白该实验的原理；

2.

清楚该实验的步骤。

【教学难点】

1.

数据处理和误差分析；

2.

部分注意事项。

【进门得分】

1．在探究加速度与物体质量、物体受力的关系的实验中，以下说法正确的是

(

) A．平衡摩擦力时，小桶应用细线通过定滑轮系在小车上，但小桶内不能装砂

B．实验中应始终保持小车和砝码的质量远远大于砂和小桶的质量

C．实验中如果用纵坐标表示加速度，用横坐标表示小车和车内砝码的总质量，描出相应的点在一条直线上时，即可证明加速度与质量成反比

D．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

[来源:Zxxk.Com

【教学内容】

一、实验原理

探究加速度a与力F、质量M的关系时，应用的基本方法是_____________，即先控制一个参量——小车的质量M不变，讨论加速度a与力F的关系；再控制小盘和砝码的质量不变，即力F不变，改变小车的质量M，讨论加速度a与质量M的关系。

- 1 -

二、实验器材

打点计时器、复写纸带和纸片、一端有定滑轮的长木板、小车、小盘、______电源、天平、砝码、__________、导线。

三、实验步骤

1.

测质量：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，把测量结果记录下来。

2.

仪器安装及平衡摩擦力：

①按照图1把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在车上，即不给小车加牵引力；

②平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫一块木板，反复移动木板的位置，直至小车拖着纸带在斜面上运动时可以保持_______运动状态。这时，小车受到的摩擦阻力恰好与小车所受的重力___________的分力平衡。

3.

保持小车的质量不变，研究a与F的关系：

①把细绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂小盘，先________再___________，打点计时器在纸带上打下一系列的点，打完后切断电源，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不变，在小盘里放入适量的砝码，把小盘和和砝码的总质量m’记录下来，重复步骤②，在小盘内再放入适量砝码，记录下小盘和砝码的总质量m’’，在重复步骤4，重复三次，取得三条纸带。

③在每一条纸带上都取得一段比较理想的部分，标明计数点，测量计数点间的距离，算出每条纸带上的加速度的值，并记录在表格（一）内

- 2 -

4.

保持小盘和砝码的质量不变，研究a与M的关系

保持小盘内的砝码个数不变，在小车上放上砝码改变小车的质量，让小车在木板上滑动打出纸带。计算砝码和小车的总质量M，并由纸带计算出小车对应的加速度。改变小车上的砝码的个数，重复此步骤，并将所对应的质量和加速度填入表（二）中

四、数据处理

1.利用纸带求加速度：a=Δx/T2 2.描点作图，a-F图像和a-1图像

M五、注意事项

1. 一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是调出一个合适的斜面，使小车的重力沿着斜面方向的分力正好平衡小车受到的摩擦阻力，在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细线系在小车上，即不要给小车加任何牵引力，并要让小车拖着打点的纸带运动；

2. 实验步骤2、3不需要重复，即整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和砝码总质量还是改变小车和砝码的总质量，都不需要重新平衡摩擦力；

3. 每条纸带必须在满足小车与车上所加砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量的条件下打出，只有如此，小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力；

4. 改变拉力和小车的质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，再放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车。

六、误差分析

- 3 -

1. 质量的测量误差，纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差，拉线或纸带不与木板平行等都会照成误差；

2. 因实验原理不完善造成误差：本实验中用小盘和砝码的总重力代替小车受到的拉力（实际上小车受到的拉力要小于小盘和砝码的总重力），存在系统误差。小盘和砝码的总质量越接近小车的质量，误差就越大；反之，小盘和砝码的总质量越小于小车的质量，误差就越小；

3. 平衡摩擦力不准确造成误差：在平衡摩擦力时，除了不挂小盘外，其他的都跟正式实验一样（比如要挂好纸带、接通打点计时器），匀速运动的标志是打点计时器打出的纸带各点的距离相等。

- 4 -