学生实验优秀教学设计说课稿

探究牛顿第二定律

班级

学号

姓名

编制：张银花

审阅：于忠稳

学习目标：

1．掌握验证加速度与力、质量关系的方法。

2．会设计实验方案，会用图象处理实验数据，研究物理量之间的关系。

3．掌握平衡摩擦力的方法，知道系统误差的产生原因和减小方法。

4．会利用数字化实验验证牛顿第二定律。

学习重点：

1．利用图象处理实验数据，研究物理量之间的关系。

2．如何平衡摩擦力和减小系统误差。

3．借助数字化实验验证牛顿第二定律。

学习过程：

一、实验方案一：利用课本P73图4.2-6所示实验装置验证牛顿第二定律

问题1：实验需要哪些器材？如何提供并测量小车所受的恒力？如何测量并改变小车的质量？如何测量物体的加速度？如何验证加速度与力、质量的关系？

问题2：如何摩擦阻力？改变小车质量后，是否要重新平衡摩擦力？

问题3：本实验产生系统误差的原因是什么？如何减小系统误差的影响？

思考：你能否设计出不需要平衡摩擦力的实验方案？能否消除系统误差的影响？

二、实验方案二：利用数字化实验验证牛顿第二定律

问题4：实验方案二与方案一比较有何优点？

问题5：如何研究质量一定时，加速度与力的关系？如何处理实验数据？实验结论？

问题6：如何研究力一定时，加速度与质量的关系？如何处理实验数据？实验结论？

总的实验结论：

- 1 -

探究牛顿第二定律（练习）

班级

学号

姓名

1．如果要较准确地验证牛顿第二定律，则需利用打点计时器来记录滑轮小车的运动情况。某同学得到一条用打点计时器打下的纸带，并在其上取了O、A、B、C、D、E、F共7个计数点（图中每相邻两个计数点间还有四个打点记时器打下的点未画出），打点计时器接的是50HZ的低压交流电源。他将一把毫米刻度尺放在纸上，其零刻度和记数点O对齐。

①下表是某同学从刻度尺上直接读取数据的记录表，请你帮他完成。

OA

线段

数据（cm）

②由以上数据可计算出打点计时器在打A、B、C、D、E各点时物体的速度，

A、B、C、D、E五点的瞬时速度分别为

、

、

、

、

。（取三位有效数字）

③试根据以上数据在下面所给的坐标中，作出v-t图象。要求标明坐标及其单位，坐标的标度值（即以多少小格为一个单位）大小要取得合适，使作图和读数方便，并尽量充分利用坐标纸。从图象中求得物体的加速度a=

m/s2（取两位有效数字）。

④在验证牛顿第二定律的实验中得到的两条曲线如图所示。左图的直线不过原点是由于______；右图的直线发生弯曲是由于______造成的。

2．某同学在探究牛顿第二定律的实验中，在物体所受合外力不变时，改变物体的质量，得到数据如下表所示。

- 2 -

实验次数

1 2 3 4 5 物体质量m（kg）

物体的加速度a（m/s2）

0.20 0.78 0.40 0.38 0.60 0.25 0.80 0.20 1.00 0.16 物体质量的倒数1/m(1/kg) 5.00 2.50 1.67 1.25 1.00

（1）根据表中的数据，在图中所示的坐标中描出相应的实验数据点，并作出a－m图象和a－1/m图象。

a

a

0

0 m

(2)由a－m图象，你得出的结论为

；

由a－1/m图象，你得出的结论为

。

(3)物体受到的合力大约为

。（结果保留两位有效数字）

3．在用DIS研究小车加速度与外力的关系时，某实验小组先用如图（a）所示的实验装置，重物通过滑轮用细线拉小车，位移传感器（发射器）随小车一起沿倾斜轨道运动，位移传感器（接收器）固定在轨道一端．实验中把重物的重力作为拉力F，改变重物重力重复实验四次，列表记录四组数据．

位移传感器

（接收器）

位移传感器

（发射器）

位移传感器

（接收器）

位移传感器

（发射器）

1m小车

轨道

重物

小车

轨道

力传感器

重物

图（a)

图（b)a/ms-2

a/ms-2 2.01 1.00 2.98 2.00 4.02 3.00 6.00 5.00 F/N

4.0

2.0

0 1.0 2.0 3.0 4.0F/N 6.0

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（1）实验中使用位移传感器和计算机，可以便捷地获取信息和处理信息，所获取的信息是_________________________；

（2）在坐标纸上作出小车加速度a和拉力F的关系图线；

（3）从所得图线分析该实验小组在操作过程中的不当之处是： ；

（4）如果实验时，在小车和重物之间接一个不计质量的微型力传感器，如图(b)所示．从理论上分析，该实验图线的斜率将 。（填“变大”，“变小”，“不变”）

4．某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系的实验，图（a）为实验装置简图。（交流电的频率为50Hz）

（1）图（b）为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为_______ m/s2。（保留二位有效数字）

（2）保持砂和砂桶质量不变，改变小车质量m，分别得到小车加速度a与质量m及对应的1/m的数据如下表：

1 2 3 4 5 6 7 8 实验次数

–2 1.90 1.72 1.49 1.25 1.00 0.75 0.50 0.30 小车加速度a/m·s0.25 0.29 0.33 0.40 0.50 0.71 1.00 1.67 小车质量m/kg 1/kg1

4.00 3.45 3.03 2.50 2.00 1.41 1.00 0.60 m请在方格坐标纸中画出a–1/m图线，并从图线求出小车加速度a与质量倒数1/m之间的关系式是

。

（3）保持小车质量不变，改变砂和砂桶质量，该同学根据实验数据作出了加速度a随合力F的变化图线如图（c）所示。该图线不通过原点，其主要原因是

。

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