学生实验多媒体教学设计及其点评

第2节实验：探究加速度与力、质量的关系

【学习目标 细解考纲】

1．要求学生认真看书，明确用“比较”的方法测量加速度；能独立设计探究加速度、质量、力三者关系的探究方案。

2．会测量加速度、力、质量；并能作出表示加速度与力、加速度与质量的关系的图象；能根据图象写出加速度与力、质量的关系式。并使学生对牛顿第二定律有初步的理解。

3．体会探究过程中所用的科学方法——控制变量法；学习科学家的严谨态度。通过对a∝F、a∝1／m的探究，在提高学生实验能力的基础上，体验探究带来的乐趣，激发学生学习物理的兴趣。

【学习重点】：对a∝F、a∝1／m的探究。

【学习难点】：对探究性实验的把握。

【教学方式】：本节课主要采取的是“实验——探究”教学方式。

【教学工具】：

学生分组实验的器材：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。[①附有滑轮的长木板2块；②小车2个；③带小钩或小盘的细线2条；④钩码(槽码)，规格：10 g、20 g，用做牵引小车的力；⑤砝码，规格：50 g、100 g、200 g，用做改变小车质量；⑥刻度尺；⑦1 m～2 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。

【知识梳理 双基再现】

1．物体运动状态改变快慢用_____________物理量来描述，物体运动状态改变与_____________和_____________有关。物体受力越大，物体_____________越大；物体质量越大，物体_____________越小。

2．物体的加速度与物体所受 及物体的 之间是否存在一定的比例关系?如果存在，其关系是什么?请同学猜一猜。

我们的猜想是否正确呢，需要用实验来检验。这就是我们这节课所要研究的加速度与力、质量的关系。

指导学生确定实验方案、完成实验操作：

(一)、实验介绍

投影：实验装置如图所示。

3．我们用小车作为研究对象，通过在小车上增减砝码可以改变小车 ；在小车上挂一根细线，细线通过定滑轮拴一个小桶，小桶内可以放重物，这时小车受到的拉力大致等于小桶及重物的 ，我们可以通过改变小桶内的重物改变小车受到的拉力。我们研究小车的加速度a与拉力F及小车质量m的关系时，可先保持m一定，研究a与F的关系；再保持F一定，研究a与m的关系．这是物理学中常用的研究方法。(控制变量法) 4．如何根据现有器材测出小车的加速度?(回答： )。用 测加速度的方法 和公式是 。

5．在小车运动过程中不可避免的要受到 力的作用，这个 力也会影响到小车的加速度，如何消除摩擦力的影响呢?（回答： ）

(二)、实验过程

6．保持小车质量不变，研究a与F的关系。实验的基本思路：保持物体的 不变，测量物体在不同的力的作用下的加速度，分析加速度与力的关系。可以借助图象，用横第

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轴表示 ，用纵轴表示 ，通过采集数据作a一F图象。如加速度随拉力的变化图线是一条过原点的直线，这就说明a与F成 。

7．保持拉力不变，研究a与m的关系。实验的基本思路：保持物体所受的 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。在相同力的作用下，质量越大， 越小。这可能是“a与m成 ”。“a与m成 ”实际上就是“a与1／m成 ”，如果以a为 坐标、1／m为 坐标建立坐标系，根据a-1／m图象是不是过原点的直线，就能判断加速度以是不是与质量m成 。

(三)、由实验结果得出结论

8．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 、与质量成 。这个结果也给实验证实。

【例题分析】

例1：为了更直观地反映物体的加速度a与物体质量m的关系，往往用二者的关系图象表示出来，该关系图象应选用（

）

A．a~m图象

B．m~a图象

C．a~11图象 D．~a图象

mm解析：在保持拉力不变，研究a与m的关系时，以a为纵坐标、1／m为横坐标建立坐标系的，故C正确。

变式训练1：如果a~1图象是通过原点的一条直线，则说明（

m）

A．物体的加速度a与质量m成正比 B．物体的加速度a与质量成反比

C．物体的质量m与加速度a成正比

D．物体的质量与加速度a成反比

例2：一个物体受到四个力作用而处于静止状态，当撤去其中的一个力F1，而其他三个力不变时，物体将___________。

解析：一个物体受到四个力作用而处于静止状态时，物体所受合力为0；当撤去其中的一个力F1，而其他三个力不变时，物体所受到的合外力的大小就为F1，a 则物体在外力作用下将做匀变速直线运动。

变式训练2：某同学做“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，画出F 了如图所示的三条图线，这三条图线表明实验中的 不同。

O 【课堂训练】

【小试身手 轻松过关】

1．“在影响加速度的因素”的探究中发现（

）

A．同一物体运动的速度越大，受到的合外力越大

B．同一物体运动的速度变化越大，受到的合外力越大

C．同一物体运动速度变化率越小，受到的合外力越小

D．同一物体运动速度变化越快，受到的合外力越大

2．为了研究加速度跟力和质量的关系，应该采用的研究实验方法是（

）

A．控制变量法

B．假设法

C．理想实验法

D．图象法

3．一个由静止状态开始做匀变速直线运动的物体，可以由刻度尺测出__________和秒表测出_______，由公式___________计算物体的加速度。

【基础训练 锋芒初显】

4．在探究实验中，测量长度的工具是_____，精度是____mm，测量质量的工具是_____。

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【举一反三 能力拓展】

5．某同学在探究加速度a与力F和加速度a与物体质量M的关系时，测出了表1、表2两组数据，请在图甲、乙两个坐标上分别作出a~F和a~F/N -21图线。

m0.14 0.28 0.43 0.61 0.55 0.68 0.79 0.97 a/m·s

0.20 0.40

1/(1/kg)

m表1 2.00 0.44 2.50 0.56 3.33 0.73 4.00 0.89 5.00 1.08 a/m·s

-2表2

甲

【课后作业】

1．物体运动状态的变化是指（ ）

A．位移的变化 B．速度的变化 C．加速度的变化D．质量的变化

2．以下物体在运动过程中，运动状态不发生变化的是 ( ) A．小球做自由落体运动 B．枪弹在枪筒中做匀加速运动

C．沿斜坡匀速下滑的汽车 D．汽车在水平面上匀速转弯

3．关于力和运动的关系，下列说法中正确的是 ( ) A．物体受力一定运动，力停止作用后物体也立即停止运动

B．物体所受的合力越大，其速度越大

C．物体受力不变时，其运动状态也不变

D．物体受合外力的作用，其速度一定改变

4．物体A的质量为10 kg，物体B的质量为20 kg，A、B分别以20 m／s和10 m／s的速度运动，则 ( ) A．A的惯性比B大 B．B的惯性比A大

C．A、B的惯性一样大 D．不能确定

5．关于力下列说法中正确的是 ( ) ①力是使物体运动状态改变的原因；②力是维持物体运动的原因；③力是改变物体惯性大小的原因；④力是使物体产生加速度的原因．

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乙

A．①④ B．①② C．②③ D．③④

6．下列说法中正确的是 ( ) A．物体不受力时，一定处于静止状态

B．物体的速度等于零时，一定处于平衡状态

C．物体的运动状态发生变化时，一定受到外力的作用

D．物体的运动方向，一定是物体所受外力合力的方向

【名师小结 感悟反思】

1．用控制变量法研究物理规律。控制变量法是物理实验中经常采取的一种方法，当研究对象有两个以上的参量发生牵连变化时，我们设法控制某些参量使之不变，而研究其中两个参量之间的变化关系的方法。

2．加速度与作用力、质量的关系。（1）质量一定时，加速度与作用力成正比；（2）作用力一定时，加速度与质量成反比。

【参考答案】

【知识梳理 双基再现】

1．加速度；受到的作用力；质量；加速度；加速度。

2．合外力；质量

3．质量；重力；

4．用打点计时器；用打点计时器；根据纸带上打出的点来测量加速度；

a=x2-x1(T为时间间隔)

2T5．摩擦阻；摩擦阻；适当倾斜长木板，让重力沿斜面向下的分力与摩擦阻力平衡。

6．质量；作用力F；加速度a；正比。

7．合外力；加速度；反比；反比；正比；纵；横；反比。

8．正比；反比。

变式训练1：B 变式训练2：小车的质量

【课堂训练】

1．CD 2．A 3．位移x；

时间t ； a=2x。

2t4．刻度尺； 1； 天平。

5．

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【课后作业】

1．B 2．C 3．D 4．B 5．A 6．C

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